余姚燃气电厂一期工程装机容量为1×780兆瓦,采用美国GE公司生产的S209FA型“二拖一”燃气-蒸汽联合循环发电机组,燃气轮机采用GE生产的PG9351FA型燃气轮机。与国内大多数单轴机组配置不同,S209FA机组燃气轮机和汽轮机分别配置不同的油系统。燃气轮机油系统包含一套润滑油系统、液压油系统、密封油系统、跳闸油系统及顶轴油系统,上述系统共用一个油箱,为燃气轮机提供多用途的油路。其油品采用美孚公司生产的DTE-832号汽轮机透平油,液压油与顶轴油系统共用两台双速油泵,分别提供1600PSI及2700PSI压力等级的液压控制油及轴系顶轴油。
1机组目前采用的油系统设备概况1.润滑油系统
(1)系统功能。润滑油系统主要向燃机发电机各轴承以及盘车机构提供润滑冷却油,正常运行时还供应发电机密封油和燃机跳闸油,同时给燃机液压油系统提供油源。
(2)系统主要流程。正常运行时两台交流润滑油泵中的一台运行,一台备用,经润滑油冷油器、润滑油滤 (两组中的一组)后,再经一个压力调节阀调节润滑油母管压力约30PSI后,供给燃机各轴承润滑油,各回油回至润滑油箱.当直流润滑油泵运行时,润滑油不经过冷油器和滤 ,直接供给各轴承用油。
(3)设备技术规范。
1)润滑油箱。容积:6200加仑(23470升)。
2)交流润滑油泵。
3)直流润滑油泵。
4)润滑油油雾分离机。
2.液压油系统
(1)系统功能。液压油系统在燃机正常运行时向进口可调导叶油动机、燃气速比阀和各控制阀提供高压动力油,停机时向各轴承提供高压顶轴油。
(2)系统主要流程。来自润滑油母管的压力油经过液压油泵升压,经过滤 、隔离阀后向液压油母管供油,正常运行时,一套运行,一套备用。从液压油母管分别引出两个管路,一路向燃气控制阀提供动力油,一路供给各支持轴承作为顶轴油。由于供给顶轴油系统的油压要求较高,当需要供给顶轴油时,顶轴油电磁阀动作,打开通向顶轴油系统的电磁阀,同时控制油管线建压,推动液压油泵压力切换器,使液压泵的出口压力从1800PSI升高至2750PSI。若压力无法达到2350PSI,顶轴油母管压力开关动作,阻止燃气轮机盘车投入。顶轴油压力开关可以手动控制,液压油蓄能器提供压力补偿以防止压力波动。
(3)设备技术规范。
3.跳闸油系统
(1)系统功能。跳闸油系统是燃气轮机的保安系统,在燃机发跳闸指令后通过跳闸油电磁阀泄去跳闸油压力,使燃气速比阀、燃气控制阀、IGV的继动阀移到断开位置而高压控制油或弹簧快速关闭各阀门和导叶。
(2)系统主要流程。跳闸油由润滑油母管直接提供,经节流孔板后一路送至压气机进口可调导叶伺服阀继动阀,另一路再经一节流孔板送至燃气速比阀和燃气控制阀继动阀,通过油压的建立和泄去来改变继动阀的位置。跳闸油母管上装有泄压电磁阀,燃气控制阀供油管路上装有跳闸油电磁阀和三个压力开关;燃机的所有跳闸信号通过这两个电磁阀来实现燃机的熄火跳闸;由于节流孔板的作用,燃气控制阀管路跳闸油电磁阀动作切断燃料供给后,若母管跳闸油电磁阀未动作,压气机进口可调导叶仍可作正常开关调整操作以便于机组安全停运。
2原系统设计及运行中存在的不足
1.液压油是从润滑油母管中分出来的,液压油系统的正常运作,依赖于润滑油系统的正常投运,液压油部分无法脱开单独运行和测量。
2.润滑油流经轴瓦循环,油质中带有杂质颗粒及水分,影响了执行机构的控制精度和伺服阀的使用寿命。
3.液压油泵等其它设备为进口件,采购周期长,价格贵,维护困难。
4.液压油系统与机组顶轴油系统并列运行,在机组停运盘车状态下无法进行燃气控制阀及压气机进口可调导叶等执行机构的检修工作,必须机组盘车停运后方可进行相关工作,极大降低了设备运行可靠性和独立性,无法满足特殊情况下的设备检修需求。
3改造总体思路及控制策略
1.改造总体思路:改造总体思路是要把原先系统内的液压油模块独立出来以便使用更高规格的抗燃油供控制部分设备使用。
此次改造新增一套液压油系统,改造时需要将原系统提供液压油模块的管路接入新增的液压油模块,同时使回油全部回到新增的液压油箱;对于跳闸油回路亦由新增液压油站提供动力油,由新增液压油站出口母管引一路降压后送往跳闸油管路,但跳闸油回路保留原系统使用的跳闸油泄油电磁阀,回油与液压油回油一并回新增油箱;原系统中的液压油模块保留顶轴油管路及相关压力开关,需要使顶轴油电磁阀始终带电全开,以便使原液压油泵(以下简称顶轴油泵)启动后即达到顶轴油需要的压力。上述改造的管路经改接后能够使液压油模块独立出来,原先的管路使用堵头加以封堵。
2.改造后新增系统的设备原理图:
3.控制部分的改造策略:
(1)1号液压油泵的自动启动条件逻辑组态(任一条件满足即可)。
1)1号液压油泵作为主泵,燃机模式非OFF位;2)燃机模式非OFF位延时45S后且2号液压油泵作为主泵,2号液压油泵停运或液压油压力低联锁开关动作;3)2号液压油泵作为主泵,2号液压油泵过载。
(2)1号液压油泵的超驰停条件逻辑组态(任一条件满足即可)。
1)1号液压油泵运行延时45S后,液压油母管压力低开关(三选二)动作,延时3S;2)燃机火灾;3)人为切换到2号液压油泵作为主泵。
(3)2号液压油泵的自动启动条件逻辑组态(任一条件满足即可)。
1)2号液压油泵作为主泵,燃机模式非OFF位;2)燃机模式非OFF位延时45S后且1号液压油泵作为主泵,1号液压油泵停运或液压油压力低联锁开关动作;3)1号液压油泵作为主泵,1号液压油泵过载。
(4)2号液压油泵的超驰停条件逻辑组态(任一条件满足即可)。
1)2号液压油泵运行延时45S后,液压油母管压力低开关(三选二)动作,延时3S;2)燃机火灾;3)人为切换到1号液压油泵作为主泵。
(5)燃机跳闸条件逻辑组态。燃机液压油母管压力低开关(三选二)动作,跳闸燃机。
(6)燃机允许启动条件逻辑组态(以下须全部满足)。
1)燃机液压油母管压力低开关(三选二)动作;2)任一液压油泵运行;3)液压油箱油位和油箱正常。
(7)去掉L20qb1_alarm 警。由于现有设计中顶轴油电磁阀已经取消,改为常开设计。故取消现有“顶轴油电磁阀关闭后,由于仍然检测到顶轴油压力,发出电磁阀未关闭” 警。
(8)修改顶轴油供油压力低 警延时。K63QB(TD Bearing Lift Supply Pressure Low)目前数值为5S,适当增加为8S。该信号用于 警,并且用于闭锁投盘车信号。
(9)新-顶轴油要求启控制信号。在原有的液压油要求启动信号中串接一个要求供顶轴油的信号(l20qb1-原顶轴油电磁阀指令),其他启动条件不变。
(10)新-顶轴油泵压力低连锁启动逻辑。在新的顶轴油管路上新增一个压力开关63QB-2L(定值为2450Psi),当压力低于该定值时,自动联起备用顶轴油泵。
顶轴油压力开关63QB-1L(定值为2350Psi)动作,直接跳闸盘车电机。
4改造后新增系统的特点
1.改造后,新增系统采用了抗燃油作为介质接替原先的透平油参与燃气轮机燃气控制阀及进口进口可调导叶的控制,一定程度上提高了油品,避免润滑油的劣化带来的控制风险。
2.将液压油及跳闸油系统独立出来后便于设备的检修,燃气轮机燃气模块的设备检修将摆脱盘车条件的影响,避免不必要的检修工期的延长。
3.新增液压油系统大量部件采用了国产化改造,避免进口设备采购周期长、设备昂贵等不利因素,为机组的安全稳定运行提高了可靠性,为发电公司节约了发电成本。
5结束语
燃气轮机控制油作为机组燃料控制和风量控制的重要构成部分,其运行品质和可靠性直接关系到燃机机组的安全稳定运行,通过实施此次改造提高了控制油品质,将很大程度上提高机组的运行可靠性和安全性。
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