燃气轮机EOH解读

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1、燃气轮机等效运行小时计算分析【摘要 】：燃气轮机制造商都有一个预先制定好的维修计划，以便获得最佳的设备可用率和最经济的维修成本，计算燃气轮机的等效运行小时（ EOH）就是为了判燃气轮机机在何时应该进行维修。本文对三菱重工、 西门子、 GE三大燃气轮机制造商的燃气轮机等效运行小时的计算公式进行了分析，以便充分了解他们的维修计划。【关键词】：燃气轮机等效运行小时EOH1 前言从 2003年开始，我国新开工建设了一大批 F级的重型燃气 -蒸汽联合循环电站， 主要作为调峰机组。 热力机械疲劳是影响调峰机组寿命的主要因素， 蠕变、氧化和腐蚀是影响连续运行机组寿命的主要因素。 F级重型燃气轮机的初温已达

2、13001400之间，燃气轮机高温部件（热通道部件）的工作条件越来越恶劣。为了保证燃气轮机运行可靠性，就必须定期地检查、 检修或更换这些热通道部件。 燃气轮机的高温部件是指暴露在从燃烧系统排出的高温气体中的部件， 包括燃烧室、火焰筒、过渡段、喷嘴、联焰管和透平动、静叶等。燃气轮机的高温部件必须要有一个预先制定好的合理的检查维修计划， 可以减少电站非计划故障停机， 提高机组起动可靠性。 高温部件的检查维修计划根据计算机组的等效运行小时 EOH（ Equivalent Operating Hours）来制定。在国家标准 GB/T 14099.9 燃气轮机 采购第 9部分 （等效国际标准 ISO 3

3、977-9:1999）中，对EOH的计算公式做出了规定。但三大燃气轮机制造商（ GE、西门子、三菱重工）在各自的运行经验基础上，都规定了各自的 EOH计算公式，制定了相应的高温部件检修计划。2 国家（国际）标准 EOH 计算在国家标准 GB/T 14099 燃气轮机 采购第 9部分中，对 EOH的计算公式做出了规定，见公式（ 1），公式中考虑了各种运行过程影响机组寿命的加权系数。nTeqa1n1 a2 n2t i f (b1t1 b2t 2 )（1）i1其中：1a1 每次起动的加权系数；n1 点火起动次数；a2 快速带负荷的加权系数；n2 快速带负荷次数；ti 快速温度变化的等效运行小时数，例

4、如，由于负荷的突变或甩负荷； n 快速温度变化的次数；t1 达到基本负荷额定输出功率运行的小时数；b1 以基本负荷运行的加权系数；t2 在基本负荷额定功率和尖峰负荷额定功率之间运行的小时数；b2 以尖峰负荷运行的加权系数；f 燃用污染的、超出规范或非指定的燃料时的加权系数； 水或蒸汽回注时的加权系数；3 三菱燃气轮机 EOH 计算三菱 F级燃气轮机的热通道部件维护间隔周期见表1。表 1 三菱 F 级燃机热通道部件检查维修周期燃烧系统8000 EOH 或 300 次启动，以先达到的值为准热通道部件16000 EOH 或 600 次启动，以先达到的值为准燃气轮机整体48000 EOH 或 1800

5、 次启动， 以先达到的值为准三菱燃气轮机的 EOH计算公式由实际运行小时数和修正的等效起动次数组成。等效起动次数的修正是为了考虑各种运行方式对机组的寿命影响，主要有以下几项：(a) 正常停机的实际次数 ;(b) 甩负荷次数；(c) 跳闸次数；(d) 快速变负荷次数；2三菱将热通道部件分为两类，燃烧筒、喷嘴、过渡段、联焰管和透平第 1级动、静叶为 1类热通道部件，透平第 2、3、4级动、静叶为 2类热通道部件，他们的 EOH计算公式见公式（ 2）。EOH (1) 或 EOH (2) ( AOH A E) F（ 2）其中：EOH(1) ：用于 1 类热通道部件的等效运行小时数；EOH(2) ：用于

6、 2 类热通道部件的等效运行小时数；AOH ：实际的运行小时数；E：正常停机、甩负荷、跳闸和快速负荷变动的等效次数，计算公式见公式（ 3）。其中正常停机的等效次数仅针对 2 类热通道部件；A ：正常停机、甩负荷、跳闸和快速负荷变动的等效次数的修正因数，其中正常停机的等效次数的修正因数仅针对 2 类热通道部件。这是一个将启动次数转换为等效运行小时的因数，在点火加速过程中，会出现最大压应变，在停机时，会出现最大拉应变， 因此对于单独的热部件， 用时间常数来定义该因数。在一个正常的起动和停机周期， 1 类热通道部件的寿命将消耗 20 小时， 2 类热通道部件的寿命将消耗 10 小时。一个正常的起动和

7、停机周期是指从零转速到全速空载，从全速空载到零转速。F：燃料因数，燃烧天然气燃料时为1.0，燃烧液体燃料和双燃料时为1.25；BiCiDiE NLRiTiLCi（ 3）i 1i 1i 1其中：N：正常停机的实际次数，仅针对2 类热通道部件；B：甩负荷次数；LRi ：甩负荷修正因数，这是一个将甩负荷次数转换为等效起动次数的因数。在甩 100%负荷时，热通道部件的寿命削减是正常停机的6 倍。C：跳闸次数；Ti：跳闸次数修正因数， 这是一个将跳闸次数转换为等效起动次数的因数。 如果燃机是在 100%负荷下跳闸，热通道部件寿命的削减是正常停机的 10 倍。3D：快速负荷变动次数；LCi ：快速负荷变动

8、次数修正因数。跟随电网频率的变动，燃机负荷允许在 5% 之间变动，这种负荷变动不会影响热通道部件的寿命。当出现非常快速和大的负荷变动时，对热通道部件寿命的影响根据三菱提供的曲线来估算。举例：在一段时间内，机组的运行状况如下（燃天然气）：1）实际的运行小时数 AOH 为780小时；2）正常停机次数为 35次；3）打闸次数 3次，根据相关曲线计算，跳闸次数修正因数Ti 为18.8；4）甩负荷 3次，根据相关曲线计算，甩负荷修正因数LRi 为15.08；5）快速负荷变动，根据相关曲线计算，快速负荷变动次数修正因数LCi 为 4.83；由此可以得出：EOH(1) = 780+20 (15.08+18.

9、8+4.83) = 1554.2EOH(2) = 780+10 (35 15.08+18.8+4.83) = 1517.1由公式（ 2）和（ 3）看出，虽然三菱燃气轮机等效运行小时的计算公式与国家标准规定的 EOH计算公式不一样， 但它也考虑了各种运行过程对机组寿命的影响，将各种非正常运行状况修正为等效起动次数来计算EOH。4 西门子燃气轮机 EOH 计算西门子 V94.3A 燃气轮机的热通道部件维护间隔周期见表2。表 2 西门子燃机热通道部件检查维修周期4000 EOH检查(连续运行机组为 8000 EOH)热通道部件25000 EOH燃气轮机整体50000 EOH西门子燃气轮机的等效运行小

10、时计算公式见公式（4）nt EOHa1 n1ti f w b1t1（4）i 14其中：tEOH等效运行小时数；n1 起动次数；a1 10（起动系数）；ti 由于温度快速变化引起的等效运行小时；n t1 温度快速变化的次数；达到基本负荷所需的运行小时数；b1 1(基本负荷系数 )；f燃料加权系数；w 喷水的加权系数；温度快速变化引起的等效运行小时ti 反映了机组负荷快速变化、机组甩负荷和打闸对机组寿命的影响。 机组负荷快速变化、 机组甩负荷和打闸会使透平出口温度快速变化，西门子给出了两张计算ti 的图表，见图 1 和图 2。西门子规定，温度快速变化是指燃气轮机排气温度在 10 秒内的变化超过 1

11、8。燃气轮机的进口导叶在闭合或部分闭合时，燃气的质量流量减少， 燃气轮机的冷却速度没有在进口导叶完全开启时快，燃机受到的热冲击也比较小，所以西门子在计算ti 时，要考虑进口导叶的开度。1000h100Variable-pitch IGVs:srOpenuohgnitaHalfw ayre10oclosedpotnClosedelaviuqE10100200300400 C透平出口温度的变化图 1透平出口温度快速变化时的等效运行小时ti5举例：当透平出口温度从540快速变化到230（或从 230快速变化到 540）时，温度变化为 310，从图 1 可以查出：1） 当入口导叶 100%打开时，等效

12、运行小时为71 小时；2） 当入口导叶 50%打开时，等效运行小时为29 小时；3） 当入口导叶完全关闭时，等效运行小时为8 小时；1000hVariable-pitch IGVs open100Variable-pitchIGVs closedsruohgnit10arepotnelaviuqE1200300400500600 C透平出口温度图 2跳闸或甩负荷时的等效运行小时ti举例：如果透平出口温度为540，从图 2 可以查出：1）跳闸，同时入口导叶打开，等效运行小时为138 小时；2）甩负荷，同时入口导叶打开，等效运行小时为90 小时；3）跳闸，同时入口导叶关闭，等效运行小时为22 小时

13、；由公式（ 4）看出，西门子燃气轮机等效运行小时的计算公式与国家标准规定的EOH 计算公式基本一致，只是做了些简化。5 GE 燃气轮机 EOH 计算在机组燃烧天然气、带基本负荷连续运行、没有注水或蒸汽的基准条件下，GE6公司设定了最长的检查维修周期的推荐值，见表3。如果机组的实际运行模式与此基准不同， GE 采用维修系数来修正维修周期的推荐值，不采用EOH 计算方法。表 3 检查维修周期推荐值9FA机型燃烧系统8000 小时 / 450次起动热通道部件24000小时 / 900 次起动燃气轮机整体48000小时 / 2400 次起动GE 的修正系数有 2 个，分别为 “维修时间因素 ”和 “起

14、动因素 ”。对连续运行机组，按“维修时间因素”来计算检修间隔；对起停调峰机组，按“起动因素”来计算检修间隔，见公式（ 5）。表 规定的推荐的检修周期机组实际需要的维修间 隔时间1（5）“维修时间因素”或“ 起动因素”“维修时间因素 ”考虑了燃料种类的修正、 燃烧温度的修正和蒸汽 /水喷注的修正，用加权平均法按公式（ 6）进行计算。维修时间因素加权计算时间数(KMI)(G1.5DAf H 6P)GDH（6）实际运行时间数P其中：G 燃用天然气， 1 年内带基本负荷运行小时数；D 燃用轻油， 1 年内带基本负荷运行小时数；H燃用重油， 1 年内带基本负荷运行小时数；Af 重油修正系数；P 1 年内

15、带尖峰负荷运行小时数；( KMI ) 考虑燃烧室喷水 /蒸汽的修正系数；“起动因素 ”考虑了机组跳闸甩负荷的修正、紧急起动的修正和正常起动后快速加载负荷的修正，用加权平均法按公式（ 7）进行计算。n加权计算起动次数0.5NANB1.3NP20E2 Fi 1( aTi 1)Ti起动因素（7）实际起动次数NANBNP EFT7其中：NANBNP 1 年内带部分负荷的起 /停次数（小于 60%负荷）； 1 年内带基本负荷的起 /停次数； 1 年内带尖峰负荷的起 /停次数；E 1 年内紧急起动次数；F 1 年内快速带负荷的起动次数；T 1 年内打闸次数；aT 打闸修正系数；n 打闸类型次数（如，满负荷

16、或部分负荷等） ；6 结论虽然在国家（国际）标准中规定了燃气轮机等效运行小时EOH 的计算公式，但三大燃气轮机制造商并没有完全按照标准公式来计算。考虑了各项影响机组寿命的因素，三菱和西门子有各自的EOH 计算公式， GE 公司则是先规定了理想状态下的热通道部件检查间隔期，再用维修系数来修正。三大燃气轮机制造商的 EOH 计算各不相同，因此，不能单纯从 EOH 的数据上来判断燃气轮机质量水平好或坏。读书的好处1、行万里路，读万卷书。2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。3、读书破万卷，下笔如有神。4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。 达尔文5、少壮不努力，老大徒悲伤。6、黑发不知勤学

17、早，白首方悔读书迟。 颜真卿7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。8、读书要三到：心到、眼到、口到89、玉不琢、不成器，人不学、不知义。10、一日无书，百事荒废。 陈寿11、书是人类进步的阶梯。12、一日不读口生，一日不写手生。13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。 高尔基14、书到用时方恨少、事非经过不知难。 陆游15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈 歌德16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。 笛卡儿17、学习永远不晚。 高尔基18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。 刘向19、学而不思则惘，思而不学则殆。 孔子20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。 培根1