6FA燃气-蒸汽联合循环机组设备可靠性提升及应用

6FA燃气-蒸汽联合循环机组设备可靠性提升及应用

李敏

浙江大唐国际江山新城热电有限责任公司    单位省市：浙江省衢州市  单位邮编：324100

摘要：GE 6FA燃气-蒸汽联合循环发电机组基本上采用分轴布置，通过对燃气轮机液压油系统、燃气供应过滤系统及排气系统的可靠性研究及优化，降低了燃机电站频繁启停的模式下设备故障次数，有效消除了设备的安全隐患。

关键词：可靠性提升；燃气轮机检修；创新研究

1燃机液压油系统的可靠性提升及应用

1.1液压油系统的组成及现状

目前国内GE燃气-蒸汽联合循环机组基本上采用分轴布置，燃机的油系统与汽轮机油系统分开设置，燃机的油系统又分为润滑油和控制油（液压油和跳闸油）系统，润滑油和控制油共用同一油源。

以GE 6FA机组为例，燃机油系统主要由两台交流润滑油泵组，一台紧急直流润滑油泵组，两台液压油泵组及过滤器等附件组成。所有滑油从油箱内由交流润滑油泵打入供油母管，形成一个约77psig的压力油源。在供油母管上，分成三个分支，分别进入润滑油系统、跳闸油系统和液压油系统。

燃机液压油系统在正常运行中会出现滑油漆化的问题，在热降解、静电释放和氧化等特定环境下，润滑油分子易裂解，裂解的高分子链不易被润滑油过滤器捕捉，断裂的润滑油分子易结合成高分子链，此种深褐色、油溶性的，沉积在伺服阀和过滤器表面薄且坚硬的有机物称为润滑油的漆化现象。

高温是油质漆化的最重要成因，润滑油进入负荷齿轮箱和各轴承内润滑、冷却，轴承金属温度在90℃左右，套装油管路内供回油还要经过排气扩散段、透平间等高温区域，受到辐射加热，回到油箱温度在72℃以上。加上滑油内部静电释放的局部高温，使油产生漆化现象。

1.2油质漆化的危害

从油质对于油泥的溶解度上看，在润滑油系统高温、低压、高流速有利于油泥胶质物的溶解，反而到调速油系统高压、低温、低流速的状态下有利于油泥胶质物的析出和沉积，所以润滑油系统问题不明显，而在调速油系统滤芯内部及出口侧、伺服阀芯上漆膜突出。漆化物积存在伺服阀内，引起控制系统紊乱，导致阀位指令与反馈偏差大而报警或跳机，严重时燃机发生超速现象。

1.3滑油漆化现象的控制

随着机组的长期运行会导致油系统的漆化现象越来越频繁，长期对滤芯进行更换不能解决根本问题，因此想要彻底解决上述现象，只有将控制油系统从润滑油系统中彻底分离出来，消除润滑油漆化对控制油的影响，可彻底解决控制系统紊乱问题。

因此采用了独立的供油装置，供油装置由主油泵、蓄能器、换热器、电磁阀等部件组成，其作用与原液压油系统原理相同。

主油泵启动后向系统供油，同时也给蓄能器充油。当油压达到整定压力1200±70psig时,高压油推动油泵恒压阀上的控制阀，使泵的输出流量减少,当泵的输出流量和系统用油流量相等时,泵的变量机构维持在系统整定油压值，即为液压油压力。经过联接油管分成两路进入SRV、GCV和IGV中。

供油装置提供一个有效容积为900L的油箱，即为主油泵提供油源，同时回收液压油和跳闸油回油，形成一个独立的供回油系统，实现控制油与原润滑油系统的分离。

经实践，GE的分轴式燃机可进行控制油系统分离改造，改造后控制油不会受到润滑油漆化的影响，控制系统调节特性更加灵敏可靠。因此，通过控制油分离改造可彻底解决控制系统油漆化问题，保障燃机调节系统安全稳定的有效措施。

2燃气供应过滤系统的可靠性提升及应用

2.1燃气供应过滤系统的组成

燃气轮机燃气供应过滤系统主要由调压站前置过滤、前置模块精细过滤和燃气模块过滤系统组成。天然气管道公司来的天然气首先进入电厂调压站，经过进口过滤器、旋风分离器、凝聚式过滤器除去部分固体颗粒和液滴后进入前置过滤器。燃气经前置过滤器的惯性分离、聚凝过滤后再进入燃气模块过滤器。

燃气模块过滤器的作用是燃气进入燃烧器的最后一道过滤器，经过过滤器后直接会进入到燃气轮机的燃烧室。

机组运行期间过滤器内部伴随着金属摩擦等异常声响，滤筒本体也发出轻微的振动现象，在利用机组停机机会对其进行检查时发现用于固定滤芯的螺杆存在裂纹，滤芯在滤筒内摆动、旋转，造成滤筒内壁磨损，损坏情况较为严重。经滤筒筒壁厚度测量，原滤筒厚度为10mm，磨损位置厚度多为9.5mm，最薄为8.5mm，磨掉1.5mm厚。

2.2 燃气模块过滤器滤筒磨损的危害

若过滤器长期遭到磨损将会使其滤网及过滤器滤筒遭到损坏，过滤器装置导致报废，造成5万元的直接经济损失。如发生天然气泄漏引起的爆炸事故，将造成设备严重损坏事故，且燃机燃气模块过滤器在润滑油箱上部，天然气爆炸将会引起润滑油箱着火及爆炸事故，直接损失将在5000万元以上，因此解决磨损问题至关重要。

2.3 磨损现象的控制

原设备引起的滤芯摆动现象的根本原因为滤芯中心杆长度为1200mm，中心杆固定方式只有根部固定，因此上部会产生晃动较大的现象。因此需将原中心柱与托架连接部位的直径由原来的Ф15增加至Ф22，增加中心柱的强度的同时增加与托架的接触面积。

若需解决阀杆晃动除需加强中心杆的强度及加厚的方法之外，在滤芯顶盖的上端加装弹簧压紧装置保证滤芯顶部不易产生晃动。

在滤网顶部设计安装一个弹簧压紧装置，其它结构可不作改动。

在滤网顶部安装一个弹簧杯座，设计一个压紧弹簧，弹簧固定在弹簧杯座上，利用终端过滤器的上端盖的紧力，将滤芯牢牢地压紧在过滤器壳体内，最终解决滤芯振动从面断裂的问题。

3 燃机排气扩散的可靠性提升及应用

3.1燃机排气扩散段oil shield装置

我公司GE 6FA燃机排气扩散段oil shield装置也称为燃机挡油装置是燃机2号轴承的防护罩，其作用是将轴承区域与燃机排气相隔绝，该装置原设计为整体焊接方式，运行一年多以后检查发现oil shield装置已经开焊并被高温排气吹走。oil shield装置是保护2瓦及2号轴承隧道内各零部件的关键部件，它的损坏使2号轴承及其附件受到危害，同时oil shield装置脱落的碎片撞击锅炉受热面管束将造成严重损伤。

3.2燃机排气扩散段oil shield装置的处理方法

经过现场分析发现，原设计和安装不合理导致脱落现象，为了在不更换主设备的前提下，消除设备隐患，对oil shield装置进行创新改造，保护2瓦及2号轴承隧道内各零部件的装置，使2瓦及2号轴承隧道内各零部件安全可靠运行，同时还不能有被高温排气吹走的可能。

每次当机组运行一段时间后，需要检修人员对oil shield装置开裂部位进行焊补修复，随着机组运行小时数的增加，逐渐发现oil shield装置已全部被高温排气吹至锅炉受热面管束上。详情见下图：

设计制作新型的oil shield装置。新型oil shield装置固定方式采用螺栓连接，使oil shield装置的材质不受母材的限制，两种材质不同的膨胀系数不会影响到连接的牢固性，因此不会出现开裂现象。

螺栓与螺母采用防旋转措施，保证螺母不会松动和脱落；螺杆与oil shield装置的螺孔设计膨胀间隙，使oil shield装置垫片与螺杆之间不会受到膨胀应力的影响。

采用国内常用的316L材质，方便取材。316L（0Cr18Ni11Nb）为奥氏体不锈钢，耐晶间腐蚀性能较好。在400~900℃温度范围内抗高温腐蚀氧化性能好，可用于工作温度850℃以下的管件，可用于燃机排气段。现场安装及效果图如下：

3.3燃机排气扩散段oil shield装置的实施效果

oil shield装置材质满足燃机排气温度及膨胀的要求。很好地保护2瓦及2号轴承隧道内各零部件，消除了oil shield装置被高温排气吹飞的可能。如oil shield装置损坏，燃机轴承隧道进入大量高温烟气（烟气温度600℃），将会造成燃机轴承区域引发火灾，造成轴承损坏及机组非停，直接经济损失在100万元以上，能够从根本上消除因oil shield装置损坏引发的火灾及设备损坏事故。

4结语

通过对燃气轮机液压油系统、燃气供应过滤系统及排气系统的可靠性研究及优化，降低了燃机电站频繁启停的模式下设备故障次数，有效消除了设备的安全隐患。