对LM6000燃气轮机的理解与常见故障处理

2022-09-11

19世纪末, 人们对燃气轮机的方案就有了设想, 20世纪以来人们不断进行试验研究, 到了1939年制成第一台航空燃气轮机和发电用燃气轮机, 燃气轮机能够研制成功, 是近代各科学技术进步的结果。地面燃气轮机是相对航空燃气轮机而言的, 目前地面燃气轮机大体可以分为两类, 一类是工业型, 另一类是航机改装型, 我厂属于后者;前者按地面工作要求而设计, 主要要求是寿命长、能长期安全运行、少用贵重合金材料。航机改装则是把航空用燃气轮机加以改装, 其主要的特点是结构比较工业型的轻巧、燃气初温高、机组效率高 (约34~38%) 、维修简便, 可以整体拆换 (只需10小时左右的工作小时) , 大修间隔时间可达到2~3万小时。

1 LM6000燃气轮机机组概况及运行原理

我厂LM6000燃气轮机机组是由美国成套引进, 具有世界先进水准的燃气轮机发电机组, 其主要组成部分有燃气轮机主体、减速齿轮箱、发电机、控制系统及监测系统、消音箱体及进气通风系统、其他辅助系统有:燃机液压起动系统、燃机滑油系统、燃油系统、注水系统、水洗系统、发电机滑油系统、直流系统、消防系统等等。燃气轮机额定功率55000马力, 发电机由英国BRUSH公司提供, 是双级无刷励磁式发电机, 额定功率为50.6兆瓦。

燃气轮机主体由5级低压压缩机 (前面带有一级可调入口导叶——VIGV) , VBV排气门, 14级高压压缩机 (前5级定子叶片可调——VSV) , 燃烧室, 2级高压锅轮, 5级低压锅轮及附件齿轮箱等构成。高、低压压缩机转子及定子之间的空间设计成收敛形, 当空气从压缩机入口至出口流过, 其流速便得到提高。高、低压压缩机转子及定子叶片之间的空间均设计成发散型, 压缩机转子抽入大量的空气, 压缩机定子叶片一级级提高其漫射静压 (同时提高其温度) , 为不同的空气流速建立合适的静压, 压缩机转子转速越大 (即燃机负荷越大) , 压缩机可调定子叶片就越发散。VBV排气门的作用主要是分流, 避免在燃机起动时和低速运行时有太多的空气进入高压压缩机。燃烧室有30个燃油喷嘴, 从高压压缩机排出的空气大约有18%的空气进入燃烧室直接参与燃烧, 82%的空气被加热, 膨胀;燃烧室火焰中心温度在满负荷运行时有3200华氏度左右, 不能直接接触金属腔体, 所以燃烧室设计成既能加热, 又能稳定火焰形状;在燃烧室腔体上有冷却风孔, 风孔能稳定火焰形状, 并冷却燃烧室, 使高压锅轮机入口的温度降到2100华氏度左右, 八组T48温度传感器安装在高压锅轮出口处, 以便监视燃烧室的温场分布情况。高低压锅轮转子、定子叶片间的空间设计成收敛形, 当空气流过其速度将得到提高, 使涡轮转子叶片获得更大的动能。高压锅轮叶片被从燃烧室排出的高温高压空气冲动, 从而带动高压压缩机转动, 抽入更多的空气给燃烧室, 提高了效率, 这是热能转换成机械能的过程。低压锅轮叶片被从高压锅轮做功后排出的相对低温低压空气冲动, 带动发电机转子发电, 这是机械能转化成电能的过程。

2 LM6000燃气轮机常见故障处理

我厂在几年的运行中, 出现过一些故障, 我对其中部分故障出现的原因、现象及处理的方法进行了一些整理, 下面是这些故障的现象及处理。

2.1 M C C的设备不能自动运行

在机组起动及运行时, MCC上的设备一般是由控制系统自动控制启动, 运行设备的电源开关上红灯亮。如果设备不能自动运行, 首先要检查该设备的电源开关是否投入, 控制电源小开关是否在自动位置。开关断开可能是设备检修后忘恢复或开关自动跳开, 需重新投入开关, 将控制小开关投自动并复位开关上的热继电器, 并要求检查指示灯是否可以点亮;如果设备还是不能启动, 可能是控制回路保险烧, 须进行更换。所以在燃机启动以前的检查非常重要, 一定要检查所有设备电源开关 (备用除外) 在投入状态, 控制小开关在自动, 红绿指示灯灯泡完好并有一个在亮状态。

2.2 燃机在启动过程中, 低压转子不转

燃机在进入锅炉清吹阶段约一分钟后发电机盘车马达投入, 将低压转子带转至200rpm以上, 这时如果低压转子未转, 可能是由于。

(1) 发电机盘车马达未投入, 按故障1检查其电源开关。 (2) 顶轴油泵未投入或泵出口压力过低。 (3) 发电机盘车马达联轴结坏。

将两台发电机房风扇控制小开关置“OFF”位置, 进入发电机房检查盘车马达联轴结, 如果是发电机盘车马达联轴结断, 通知维修人员更换处理。

3 燃机在启动过程中超温

燃机在启动过程中超温, 主要是由于燃油计量阀最小流量过大引起, 要对燃油计量阀进行调节。也可能是由于在燃机启动前, 燃机燃烧室内和涡轮部分有较多积油, 这时需检查燃机的漏油系统工作是否正常。

4 燃机在运行时进入第二种控制方式

燃机在进入第二种控制方式后, 燃机的负荷将无法增加。要避免进入第二种控制方式, 需要操作员发现燃机进入“PS3Topping Control”后, 立即减负荷, 直至燃机退出“PS3 Topping Control”, 在T48温度稳定后, 再重新慢慢加负荷至要求值, 若燃机在“PS3 Topping Control”状态停留超过一分钟, 燃机负荷超过25MW, 则燃机将进入第二种控制状态。同时, DCS操作员应检查P0传感器读数, 该值应为14.7psia当P0值较小时, 燃机将会很容易进入“PS3Topping Control”, 此时应及时通知维修人员现场检查处理。