摘要:随着国内燃气轮机发电装机容量在火电占比越来越大,机组型式越来越复杂。调研国内外现有的燃气轮机发电设备可靠性管理评价方法,研究不适应之处,提出科学合理可行的燃气轮机发电设备可靠性管理评价建议,来指导评价燃气轮机发电的可靠度,对燃气轮机电厂安全可靠经济运行及保障电网安全性具有指导意义。
关键词:燃气轮机发电;可靠性;管理评价
随着燃气轮机发电技术和装备能力的升级、管理理念的提升以及信息技术的发展,新投产大量高参数大容量燃气发电机组,也涌现出一批燃气分布式发电站。燃气轮机主设备厂家的不断增加、技术参数的不断提高、布置型式的灵活多样性,致使现有可靠性评价方法已不能满足现役燃气轮机发电设备可靠性管理工作要求,迫切需要提出适用性更强的燃气轮机发电设备可靠性评价规程和评价方法,为我国燃气轮机发电设备的可靠性评价工作提供抓手和依据,为新建燃气轮机电厂设备选型奠定基础,为电网合理调度和规划提供可靠性主要指标参考依据。
一、燃气轮机发电设备可靠性管理评价方法研究
1.现有评价方法
中国电力企业联合会电力可靠性管理中心于2004年9月印发了《燃气轮机发电设备可靠性评价规程(试行)》。本规程规定了燃气轮机发电设备可靠性的统计及评价办法,适用于我国境内燃气轮机发电企业发电能力的可靠性评价。规程规定了机组统计评价范围包括燃气轮机简单循环发电机组及燃气蒸汽联合循环发电机组。燃气轮机简单循环发电机组的统计范围包括燃气轮机、发电机和主变压器及其相应的附属、辅助系统,公用系统和设施。燃气蒸汽联合循环发电机组的统计范围包括燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、发电机和主变压器及其相应的附属、辅助系统,公用系统和设施。辅助设备的统计范围包括启动锅炉、燃油处理装置、气体燃料分离过滤器、气体燃料调压阀、冷却水循环泵、给水泵组、高/中/低压炉水循环泵、除氧器等。该统计评价方法考虑了燃气轮机对汽轮机的影响并建立了简单循环和整套联合循环机组的可靠性评价指标。
2.评价规程应用存在的不足
(1)未明确单台/套燃气发电机组的定义。现行评价规程对单台/套燃气发电机组的定义不明确,直接影响“一拖一”分轴、“二拖一”多轴等联合循环发电机组非计划停运、非计划降低出力等事件的状态划分与次数统计。此外,整套联合循环机组总容量计算、可靠性评价指标计算方法等内容尚无明确规定。
(2)注册数据未能体现不同类型燃气发电机组特点。燃气轮机注册数据未详细涉及到燃气轮机的重要辅机设备状态定义、状态填报、评价指标计算等。如按照简单循环、“一拖一”单轴、“一拖一”分轴、“二拖一”多轴、“三拖一”多轴等不同形式分类考虑。同时,也未考虑燃气分布式电站发电设备特点,没有要求其主辅机发电设备的注册信息填报。
(3)未对可更换重要部件进行可靠性评价跟踪。目前燃气轮机评价局限于厂级发电机组的评价,对于燃气轮机发电设备可更换的重要部件(如发电机、压气机、燃烧器和热通道等),及可整套更换的分布式燃气轮机,现行评价方法未能对特定的发电设备及关键部件进行编码和持续跟踪,无法反映更换前后的可靠性特征。
(4)对事件状态的划分不能完全满足燃气发电机组。现有评价规程的发电机组状态划分,全部引用燃煤发电机组事件状态划分。由于燃气轮机具备快速启停特点,对于事件的划分及时间间隔,其合理性有待进一步论证。
(5)关于计划或非计划降出力事件的界定值有待论证。
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状态填报中规定机组凡计划或非计划降低出力量大于或等于机组额定容量的20%,应填写计划或非计划降低出力运行事件,建议对这一界定值(20%)进一步论证,是否适合所有类型的燃气发电机组,或根据燃气轮机发电实际运行情况重新定义此界定值。
(6)现行规程对燃气轮机可靠性评价存在事后性问题。
目前燃气发电可靠性评价只局限于可靠性指标体系的统计,是对过去运行状况的总结,存在事后性问题,未提出前瞻性的预测,不能实现对机组运行健康状态的监控。
(7)现行规程可靠性评价指标还需丰富。对于燃气蒸汽联合循环机组除了简单循环的可靠性评价指标外,还应引入其特有的评价指标,如可靠度、可用度、等效可靠度、等效可用度及平均启动间隔小时等。平均启动间隔小时的计算,应该是运行小时除以启动成功次数与启动失败次数之和。
二、燃气轮机发电设备可靠性管理意见及建议
1.准确定义事件状态及台/套
对于燃气轮机发电设备可靠性评价过程中机组各状态的划分原则遵循2016年发布的《发电设备可靠性评价规程(通则部分)》。如降低出力运行只划分为计划与非计划降低出力运行,而对于非计划降低出力运行事件状态的细分和时间间隔,可依据燃气轮机及其联合循环发电机组运行实际情况来论证制定。同样,对于非计划降低出力备用和非计划停运事件状态划分,也遵循上述通则。另外,对燃气轮机台/套做出准确的定义,只有明确了这个概念,才能准确地划分不同类型燃气轮机组事件状态和明确指标计算方法。
2.增加设备部件信息编码及状态跟踪
对于燃气轮机发电可靠性编码中已包含的燃气轮机重要部件(如压气机、热通道等),在事件填报表中增加相应的检修、更换信息等,而对于未包含的重要部件(如燃烧器、透平各级动静叶),应增加相应编码,同时在事件填报表中也增加相应的检修、更换信息等,便于对特定的发电设备及关键部件进行持续跟踪。
3.完善可靠性统计信息分析
目前,燃气轮机发电可靠性评价只局限于可靠性指标体系的统计,存在事后性问题,未提出前瞻性的预测,降低了可靠性管理工作对生产的指导作用,不能实现对机组运行健康状态的监控。建议分析计划停运、非计划停运、等效降低出力时间(系数)对等效可用系数的影响额度,找出事件的规律性或特殊性,从第一次发生非计划停运的间隔、同类型机组或不同类型机组是否存在共性问题等角度,通过历史数据的情况,分析所发生的非计划停运事件是否具有重复性等。并将以可靠性为中心的状态维修技术应用于火力发电厂的设备运行和维修管理工作中,解决可靠性管理与设备管理脱节、状态检测管理与设备管理脱节、运行管理与维修管理脱节等问题。
4.加强可靠性管理人员培训
燃气轮机发电厂技术管理人员在机组的运行、维护、检修、备品备件管理等方面的技术能力和对可靠性管理评价规程理解水平参差不齐,导致可靠性管理工作的广度与深度存在着较大差异。部分电厂因可靠性管理人员更换频繁,人员培训、业务指导不到位,影响可靠性管理工作的持续稳定开展。因此需要加强燃气轮机发电设备可靠性管理人员培训工作,逐步提高可靠性管理人员业务水平。
到2020年我国气电装机将达到1.1亿kW,气电在电网侧将占有越来越重要的地位。电力行业急需顺势研究和制定行业标准,进行燃气轮机可靠性评价及管理工作。本文通过论述现有燃气轮机发电设备评价规程和应用中存在的不足,提出下一步制定行业标准的建议,为燃气轮机发电设备可靠性管理工作奠定基础。
参考文献:
[1]胡小正,蒋锦峰,陈丽娟等.发电设备可靠性评价规程:DL/T793-2012[S].北京,国家能源局,2012.
[2]王志臣.浅析燃气轮机的可靠性及应用[J].机械研究与应用,2010(6):111-113.
论文作者:王保玉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/6
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