广东粤电新会发电有限公司
摘要：燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。运维技术是燃气轮机工作的核心技术，运维技术可以有效降低运维服务的资金成本。本文对燃气轮机运维关键技术进了深入研究。
关键词：燃气轮机；运维服务；关键技术
现如今，燃气发电相比火电发电存在许多优势，燃气发电建设周期短并且占地面积小，燃气发电更具环保性，在面对事故时通过电气自控系统直接应急停止，在燃气轮机的运转上更具灵活性和安全性，燃气发电可以填埋补充用电的高峰低谷供应指标，稳定促进地区用电的生产生活，在当今社会，欧美国家等发达地区主要应用燃气发电，燃气发电是维持当地能源经济的持续发展，由此可见燃气轮机运维技术对燃气发电的不可替代性。
一、燃气轮机运维技术发展现状
目前燃气轮机的检修采用计划性检修模式，检修主要针对热通道零部件的运转状况进行计划检修，燃气轮机一般检修范围包含燃烧室、热通道以及燃气轮机，燃气发电机组的检查周期按照运行时间和启动次数进行检测，GE公司9FA燃机检修周期表1如下。
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燃烧室检修环节包括燃烧喷嘴、火焰筒以及过渡段和旋流器，燃烧室是燃气发电设备温度最高的地方，相应出现事故概率发生越高，燃烧室按照这周期性检查主要防控燃烧系统对机组安全运行的影响。在热通道中主要检查平静叶片、动叶片以及护环零件，重点检修通流部位，查看是否出现涂层脱落或者积垢腐蚀的现象，有效根除设备运转存在事故隐患。燃气轮机整体检修压气机和透平部位的零件，燃气轮机是所有检修中程序复杂工程量最多的部分，燃气轮机运维技术的应用可以满足用户对机组高速运行的安全性预知。
燃气发电厂对于检修周期和范围没有自主检修权，在检修费用的投入比大，一般检修企业选择状态监控定期维修综合结合维护模式进行燃气轮机的检修，对燃气轮机采取状态监控，有效收集燃气轮机运行的数据，利用计算统计系统提取价值运行数据模型，通过数据分析对燃气轮机运行状态进行诊断，快速掌握燃气轮机故障部位的排查，有效制定燃气轮机运维方案规划，从而减少运维成本投入，合理实现燃气发电的经济效益，表2是美国燃气咨询机构对燃机状态检修管理具体收益示意图。
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二、运维关键技术
1.远程监测与故障诊断
燃气轮机远程监测与故障诊断是指采集燃机运行过程中所产生的实时数据，通过数据传输、存储以及管理，再经过监测及诊断系统对数据的内在价值进行挖掘，预测机组性能衰退及未来运行状况，并基于运行状态提供解决方案。这种基于状态的维护方式被普遍认为是未来燃气轮机维护技术的发展方向，可以有效地避免“维修过剩”和“维修不足”的情况，降低燃气轮机全寿命周期的维护费用，提高燃气轮机的运行稳定性。
目前各大燃机公司为了提高燃气轮机运行的可靠性，都推出了许多与燃气发电远程监测与故障诊断相关的技术平台或系统，比较著名的有Solar公司的Insight系统，SKF公司的LM系统以及Bently公司的SYSTEMl系统。GE公司结合互联网也推出了实时远程辅助决策服务，将分布于世界各地的燃气轮机运行数据传输至远程控制中心，专业人员通过故障诊断模型和专家经验知识对运行数据进行分析，并将诊断分析结果传回，以帮助运行人员掌握燃机部件的性能状况，针对设备劣化情况合理安排检修，使机组安全、稳定、经济地运行，世界范围内已有百余台（套）燃气轮机接入系统。因此，建立燃气轮机远程监测及故障诊断平台，可以为燃气轮机的安全经济运行提供技术保障。
2.运行条件优化
燃气轮机的维护成本和设备可用率是燃机用户最关心的2个问题。在保证燃机安全经济运行的前提下，优化燃机的运行条件，可以延长检修时间间隔，降低机组的运维成本。在机组正常运行中，电厂每天都会安排运行人员定期对机组进行巡视检查，及时发现设备可能存在的故障隐患，并对运行数据进行整理归纳，分析关键参数（如振动、压力、流量、排烟温度等）的变化情况，以判断机组运行状态是否偏离正常值并及时做出调整。因此，对燃机设备进行日常检修与维护是保证机组运转正常，降低故障发生率的重要手段。
燃机高温部件的工作环境十分恶劣，在热疲劳、蠕变、氧化和腐蚀等作用下很容易发生损伤，维修和更换费用高昂，是燃机发电运营成本高的主要原因之一。从机组运行的可靠性方面分析，机组频繁的启停将造成高温部件反复经历热胀冷缩的循环，热疲劳加剧，进而产生裂纹、发生变形。从机组运行的经济性方面分析，承担电网调峰任务的机组由于频繁的启停其运维费用将明显高于按照基本负荷运行的机组。因此优化燃机的运行条件，有利于更好地维护热通道部件及机组的性能状况。尽量延长机组运行时间，减少机组启停次数，严格控制负荷波动的速率和幅度，避免机组在满负荷工况下跳闸、甩负荷，特别是甩全负荷。
3.备品备件优化配置
燃气轮机热通道部件在检修之前通常会准备一套备品备件，用于检修过程中对相应的部件进行轮换，轮换下来的部件会先返回制造厂，经寿命评估及修复后再运至电厂。备件不足将影响检修进程，降低发电收入；备件过剩又会增加库存成本，占用电厂资金。因此合理的备品备件计划对于电厂运行的经济和可靠性十分重要。相关统计数据表明，9E燃机一整套热端部件的价格就接近整机价格的40％；而三菱F级燃机的热通道部件的备件价格也高达上亿元同。因此，备品备件的优化配置可以显著降低检修费用。
目前大多数燃机电厂都会与制造商签订备品备件供货的长期服务协议，这种合约模式下价格高昂的备品备件将占据电厂大量的流动资金，缺乏灵活性和自主性，造成电厂的储备成本很高。随着国内燃气轮机数量的增加，同一集团或同一区域内相同型号的燃机数量也相应增加，因此如果能够将这些相同型号的燃机电厂作为一个整体与制造商签订供货协议，就能以更优惠的价格采购备品备件及检修服务，将大大降低电厂的检修成本。另外，备品备件的使用也可以采用共享管理机制，以集团或区域为单位联合储备，再根据需求合理调配，降低备件库存的成本。中国华电集团上海通华燃气轮机服务有限公司的主营业务就是为燃气轮机电厂提供燃机设备及备件的采购、修理、联储与调配等服务。因此，开发燃气轮机备件协调管理系统，有利于降低备件储备成本，实现备件资源的统一配置和共享。
三、运维发展思考
近年来，在国家技术引进以及市场换技术方针的引导下，我国燃机产业在设计生产、安装调试和运行维护等方面已经取得了较大的发展，燃机部件的国产化率也在不断提高。但是与发达国家相比，我国燃气轮机基础研究水平、核心技术能力以及专业人才储备依然比较薄弱，燃机自主创新的国产化道路还很漫长。下面就我国燃机运维服务自主化发展提几点个人的思考。
1）目前国内燃气轮机机组以GE、西门子、三菱重工三大制造商的机型为主，因此可以建立不同厂家不同型号燃机的信息数据库，将燃机全生命周期的设计图纸、运行规程、检修记录等资料统一归纳管理，以备对比研究。
2）依托燃机的信息数据库，针对现有的备品备件供应模式，开发备品备件联合储备与协调管理系统，对同类型机组备品备件统一采购、统一调配，降低备件的库存成本，提高备件周转速度和使用灵活性。
3）及时总结燃气轮机运维过程中的检修工艺和方法，逐步建立检修标准和规范，形成检修成果科学考核管理机制。同时加强对检修队伍专业技能的培养，形成一套完善的技能鉴定模式，培养一支高素养的燃气轮机运维团队。
结语
综上所述，关于燃气轮机的运维技术要做到以下几点思考，首先燃气轮机依据燃机信息数据库，根据现有的备件供应标准，应完善备品联合储备系统，降低备件的存储成本；其次，技术人员及时总结人气轮机运维的检修工艺和技术手段，形成规范化的检修模式，对技术人员进行运维专业考核机制；最后燃机企业对燃机设计图纸和运维检修记录做统一归纳整理。
参考文献：
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