燃氣輪機發(fā)電廠運行優(yōu)化探究

費 雍

（惠州深能源豐達電力有限公司，廣東 惠州 516000）

隨著我國經(jīng)濟的全面發(fā)展與振興，能源建設基礎作用越來越重要，只有創(chuàng)新理論，創(chuàng)新技術形態(tài)，才能符合時代發(fā)展需求，推動經(jīng)濟振興快速發(fā)展。燃氣輪機在我國的各行各業(yè)生產(chǎn)中起到了重要的作用，整體看，其設備體積小、運行效率高、啟動速度快且無環(huán)境污染，在各類發(fā)電廠中得到了相當廣泛的應用，有效保證了電廠的穩(wěn)定生產(chǎn)，為經(jīng)濟建設與民生發(fā)展提供了源源不斷的能源。各行各業(yè)的發(fā)展，離不開穩(wěn)定的能源，特別是電能決定了經(jīng)濟與社會的建設，當前的發(fā)電廠使用燃氣輪機，在設備應用過程中，也受到了各種條件的限制，使設備受到了干擾，如惡劣的外部條件環(huán)境、燃氣輪機長時間工作產(chǎn)生的高溫高壓等，往往會導致燃氣輪機故障，不利于設備的穩(wěn)定安全運行，特別是對發(fā)電廠穩(wěn)定運營產(chǎn)生巨大的影響。做好日常的維護與檢修，科學合理制定運行第一生產(chǎn)力，發(fā)揮設備的高效功能，提升整體運行品質(zhì)。燃氣輪機設備如果出現(xiàn)故障問題，不但不利于運行，更容易導致設備的損壞，要不斷進行日常監(jiān)督檢測，優(yōu)化路徑，確保電網(wǎng)系統(tǒng)完善安全。

1 燃氣輪機發(fā)電現(xiàn)狀分析

1.1 設備故障跳閘問題

燃氣輪機是重要的發(fā)電設備，在運行過程中，各部件需要協(xié)調(diào)運作，確保穩(wěn)定安全的運行，在運行過程中，各部件產(chǎn)生損耗，整體運行成本較高，為保證設備的安全，減少不必要的損失，需要在日常運行中發(fā)揮檢修維護的功能，延長設備的壽命。在實際運行中，燃氣輪機發(fā)電設備頻繁啟停調(diào)峰或長期運行發(fā)電，一些部件得不到維護，呈現(xiàn)老化現(xiàn)象，很容易在運行過程中造成故障性跳閘，設備在不斷的重復啟動停止、繼續(xù)運行變換中，導致了設備內(nèi)部部件的嚴重損耗，設備使用壽命減少，不利于電網(wǎng)的持續(xù)供電。

1.2 超負荷運行問題

燃氣輪機發(fā)電設備需要不停地運行，保證持續(xù)穩(wěn)定供電，設備在運行過程中，時間往往得不到良好的控制，導致設備超負荷運行，這種狀態(tài)時間越久，越容易出現(xiàn)設備的疲勞，超負荷運轉(zhuǎn)，增加了燃氣輪機發(fā)電設備的負擔，整體故障發(fā)生率增加，要想故障修復，會有一定的難度，燃氣輪機運行穩(wěn)定性不夠，無法確保安全用電。

1.3 檢修成本高

燃氣輪機主要是燃氣蒸汽相結合的設備，通過二者有機配合，形成循環(huán)發(fā)電，設備是電廠最為重要的部分，對穩(wěn)定發(fā)電起到了核心作用，通過設備的穩(wěn)定運行，保證電廠良性運行。燃氣輪機設備自身造價高，運行成本更高，為保證設備安全，需要根據(jù)設備運行的時限做好定期保養(yǎng)和定期檢修工作，及時發(fā)現(xiàn)問題，使設備小問題得以解決，避免導致更嚴重的設備損耗。當前我國大部分電廠使用的燃氣輪機發(fā)電設備都是進口設備，零部件更換需要一定的時間，任何一個部位出現(xiàn)問題，都會停機待工，進口零部件材料增加了設備維修的成本。

2 優(yōu)化運行系統(tǒng)的實施流程

優(yōu)化運行系統(tǒng)，更好地發(fā)揮設備的優(yōu)勢，保證電廠穩(wěn)定安全生產(chǎn)。在優(yōu)化系統(tǒng)中，需要了解流程規(guī)范，以此，做好設備的升級，更好地發(fā)揮核心功能作用。嚴格掌握性能試驗、采樣方法及計算模型這幾個方面和重要數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)指導下，做好設備的系統(tǒng)編程，通過信息化、智能化處理，提升設備的整體性能，編程主要應用于專用計算機，通過計算機的運行，保證設備科學良好的運轉(zhuǎn)。要掌握后臺數(shù)據(jù)的來源，通過科學可靠的方法采集和處理，確保相應程序科學合理，進一步優(yōu)化重組前臺系統(tǒng)，確保用戶應用程序科學有效。根據(jù)后臺數(shù)據(jù)采集，處理好相關的程序，包括在線采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)識別、參數(shù)數(shù)據(jù)庫、啟停參數(shù)和管理數(shù)據(jù)庫等，保證各道程序的合理有效，從根本提升整體程序。優(yōu)化時，其基本流程如下：基礎數(shù)據(jù)采集、實時對數(shù)據(jù)的記錄、計算分析設備功率、熱耗性能及耗差和歷史計算數(shù)據(jù)參照等。對前臺優(yōu)化系統(tǒng)用戶應用程序也要優(yōu)化提升，解讀實時數(shù)據(jù)是重要的功能，主要包括分配負荷、顯示數(shù)據(jù)。這其中的系統(tǒng)性能、系統(tǒng)耗差、系統(tǒng)曲線、數(shù)據(jù)查詢、異常報警、輸入常數(shù)和性能趨勢都是需要優(yōu)化的核心范疇。

3 燃氣輪機發(fā)電廠運行優(yōu)化措施

3.1 燃氣輪機的研發(fā)與創(chuàng)新

要想做到設備的優(yōu)化提升，需要根據(jù)相關的標準做好提升，燃氣輪機性能優(yōu)劣對電力供應穩(wěn)定性產(chǎn)生巨大的影響，如果設備不穩(wěn)定，無法保證穩(wěn)定發(fā)電。當下，我國越來越重視環(huán)境保護，推出了低碳發(fā)展的策略，為適應新形勢，就要確保設備滿足節(jié)能減排的具體要求，傳統(tǒng)燃氣輪機不符合現(xiàn)代發(fā)展需求，必須通過合理的優(yōu)化，保證國家標準，達到運行要求，這就對設備的制造廠家提出了全新的質(zhì)量要求，燃氣輪機研發(fā)與創(chuàng)新是時代的趨勢，在各個方面做好性能上的改進與提升，以此，滿足供電穩(wěn)定性需求，并且響應國家提出的節(jié)能減排標準，推動自然與社會和諧發(fā)展。不斷強化創(chuàng)新與研究，一是燃氣輪機制造廠家需要根據(jù)燃氣輪機實際應用的場景狀況，進一步優(yōu)化性能，減少成本，為使用方提供強大的、全方位的技術支持，集中優(yōu)勢資源、技術力量，對新型發(fā)電、燃氣輪機本土化創(chuàng)新提升，確保設備符合國家標準，達到節(jié)能減排技術參數(shù)的要求，同時，也需要在先進制造、增材制造、機器人技術和數(shù)字科技等方面做好應用，以此，有效促進燃氣輪機不斷進行產(chǎn)業(yè)化的升級。根據(jù)不同的使用環(huán)境，做好本地市場需求調(diào)研，滿足不同本土客戶需求，抓住用戶的痛點需要，解決用戶的整體需求，通過優(yōu)化設計與制造，保證燃氣輪機的應用更加符合實際。要拿出切實可行的方案，與能源、電力行業(yè)相結合，與各方面的用戶協(xié)同創(chuàng)新，推陳出新，為用戶提供完整、系統(tǒng)的解決方案，快速提升生產(chǎn)率。二是生產(chǎn)制造過程中的優(yōu)化，全領域抓住需求和市場，在快速發(fā)展中國制造業(yè)的同時，抓住新常態(tài)下的轉(zhuǎn)型升級機遇，開辟更加廣泛的燃氣輪機市場，提高市場占有率，提升廠家競爭實力。燃氣輪機制造廠家依據(jù)目前的技術形態(tài)，更新理念，創(chuàng)新技術，提高研發(fā)質(zhì)量，應用最先進的技術，做好智能制造和技術整合，秉持精益制造、大國工匠的精神，利用先進制造技術、增材制造和數(shù)字化工廠技術，重新定義設備的設計、制造與模式，通過生產(chǎn)力的提升，推動產(chǎn)品換代升級。

3.2 調(diào)節(jié)流程的科學規(guī)劃

時時了解燃氣輪機發(fā)電設備運行規(guī)律，優(yōu)化產(chǎn)品性能，滿足不同的需求，根據(jù)流程環(huán)節(jié)，做到對流程科學設計與調(diào)整，使產(chǎn)品規(guī)劃符合實際應用現(xiàn)狀，有力保證燃氣輪機發(fā)電設備運行動態(tài)化更新。通過大量的數(shù)據(jù)記錄，為燃氣輪機發(fā)電設備流程的創(chuàng)新提供參照，使設備的操作更加靈活，不斷減少設備在運行過程中的損耗率。一是把握信息技術、科學技術的發(fā)展方向，及時創(chuàng)新設計理念，做好燃氣輪機發(fā)電設備系統(tǒng)的編程創(chuàng)新，形成動態(tài)化管理。相關工作人員需要了解現(xiàn)代計算機技術和科學技術的發(fā)展，及時引入新型技術，根據(jù)各方面運行的數(shù)據(jù)，做好燃氣輪機發(fā)電設備運行環(huán)節(jié)設計。二是技術人員通過得到的數(shù)據(jù)進行結果分析，解決運行中常見的問題，不斷總結經(jīng)驗，分析故障成因，為基礎做好整體的流程規(guī)劃，進一步促進電網(wǎng)系統(tǒng)完善優(yōu)化。

3.3 提升人員檢修能力

當前，我國經(jīng)濟發(fā)展運行速度較快，各行各業(yè)對電力的需求量更高。我國燃氣輪機發(fā)電設備大多是進口設備，一些設備的成本較高，如果設備出現(xiàn)問題，會造成巨大的損失，整體看，設備的維修與養(yǎng)護成本較高。設備運行必須要在充分掌握大量數(shù)據(jù)的情況下，才能啟停，這也就對維護人員提出了更高的技術標準要求。提升技術人員檢修能力是當前重要的途徑，技術人員通過專業(yè)的設備儀器，對設備實地檢測，同時，也需要豐富的經(jīng)驗對設備進行診斷，及時發(fā)現(xiàn)設備運行中存在的問題，減少故障率，提高生產(chǎn)效能，提高燃氣輪機發(fā)電設備養(yǎng)護人員水平至關重要。一是保證人員的專業(yè)性。電廠是社會經(jīng)濟運行中主要部分，那么，在工作人員招聘過程中，需要招聘專業(yè)的人員，具備良好的專業(yè)技術能力與豐富的行業(yè)維護經(jīng)驗，專業(yè)技術人員能及時發(fā)現(xiàn)小故障，避免出現(xiàn)大問題，影響到設備的穩(wěn)定運行。二是結合設備檢修需求培訓。不同的設備使用操作方式不同，則設備的損耗也不同，根據(jù)設備的環(huán)境、操作方式的變化，進行專項培訓，對設備運行條件復雜的設備維護人員，重點對環(huán)境的治理上，對設備的維護上，做好工作人員定期業(yè)務教育培訓，培訓過程中，結合生產(chǎn)的實際，總結經(jīng)驗、做好溝通交流，通過實例幫助工作人員解答問題，進一步促進工作人員檢修能力不斷提高；技術人員在培訓中，針對設備各自使用的性能原理，對燃氣輪機發(fā)電設備要全面了解，從而使工作人員可以借助燃氣輪機發(fā)電設備原理解決現(xiàn)實存在的問題，使設備性能得以優(yōu)化，不斷完善檢修技術水平。

3.4 增加研究資金投入

技術的創(chuàng)新發(fā)展，需要知識的支撐，沒有新知識支撐，無法完成新設備的優(yōu)化，設備只有在使用過程中，才能發(fā)現(xiàn)問題，在實際中，進行有效的優(yōu)化，以此提高設備效率。當前，燃氣設備不斷發(fā)展，技術水平不斷提高，要想做到設備更新?lián)Q代，就要學習新知識，通過資金的投入，保證設備能夠提檔升級。截至2020年底，我國燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)裝機容量達到9 300萬kW，燃氣設備整體功能得以提升，滿足了全社會的電能需求。結合實際需求，適當增加投入，加大對燃氣輪機發(fā)電設備研究，通過資金和技術投入，進一步促使我國燃氣輪機發(fā)電設備自主研發(fā)，提高技術創(chuàng)新速度，為下一步設備的自主設計、自主生產(chǎn)提供強大支持，降低運行成本，保障我國電網(wǎng)運行穩(wěn)定安全。一是分析現(xiàn)狀。充分了解當下的趨勢，對燃氣輪機發(fā)電設備在我國的研究和應用現(xiàn)狀進行系統(tǒng)分析，同時，結合不同地區(qū)、不同環(huán)境的需求，對燃氣輪機發(fā)電穩(wěn)定運行有效分解，從滿足不同用戶需求的角度出發(fā)，加大對燃氣輪機發(fā)電設備整體的資金研發(fā)投入，為燃氣輪機發(fā)電設備研究提供強大的資金保障。二是結合當?shù)匦枨蟆＿M行資金投入的時候，也不能盲目投入，根據(jù)當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展情況提出預算，與當?shù)氐恼嚓P部門溝通，與企業(yè)應用實際相聯(lián)系，進一步尋求政府相關部門支持，滿足企業(yè)整體需要，通過專項投入，減少不必要的資金占用。政府部門可通過政策優(yōu)惠、稅收減免等政策性調(diào)節(jié)，鼓勵相關廠家做好發(fā)電設備研發(fā)投入，使設備能夠進行產(chǎn)業(yè)升級改進，進一步降低成本，減少維護費用，促進燃氣輪機運行效益提升。三是做好多項來源分配。燃氣輪機發(fā)電設備研究的時候，不但要保證資金的充足，還要多方拓展，使資金渠道加寬，基于研究資金需求的不同，加大和相關企業(yè)單位的聯(lián)合設計制造，形成相互間的促進融合，利用企業(yè)資金分攤壓力，做好燃氣輪機設備研發(fā)資金分配，進一步減少一次性投入，形成持續(xù)性投資，減少壓力、提高效率，從而為燃氣輪機發(fā)電設備研究工作深入開展提供強大的資金支持。

3.5 降低設備故障頻率

當前，一些燃氣輪機發(fā)電設備運行過程中，會出現(xiàn)較大的損耗，特別是設備的頻繁重啟，往往會造成設備不必要的損耗，設備出現(xiàn)的故障率增加，不利于設備的保養(yǎng)，更不利于電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定安全，及時發(fā)現(xiàn)故障點，做到有效的檢測，發(fā)現(xiàn)運行中出現(xiàn)的常見問題，有效降低燃氣輪機發(fā)電設備重啟頻率，保證設備穩(wěn)定安全，實現(xiàn)持續(xù)性供電用電目標。

3.6 加強日常設備運行維護管理

3.6.1 維持過濾裝置高效運行

燃氣輪機進氣系統(tǒng)和天然氣供應系統(tǒng)是重要的部分，做好系統(tǒng)的維護，其中過濾裝置是重點核心部件。保證高效運行，需要做好設備的維護與保養(yǎng)。燃氣輪機進氣系統(tǒng)自清式過濾器從技術標準上看，保證濾除5～10 μm直徑粉塵顆粒，根據(jù)壓差值形成輪流反吹。經(jīng)過吹掃壓差仍超設定值的，做好濾芯的更換，提高系統(tǒng)氣流暢通性，避免出現(xiàn)濾器堵塞的問題。

3.6.2 燃氣輪機清洗

做到日常的清洗與保養(yǎng)相結合，及時對燃氣輪機壓氣機做好清洗，有效減少葉片積垢腐蝕，使機組性能更加穩(wěn)定，延長零件壽命。在實際運行中，及時對機組觀察，當發(fā)現(xiàn)性能指標出力下降2%～5%時，對壓氣機做好清洗。在保證停機的情況下清洗，做到離線清洗，盡量不做在線清洗。

3.6.3 孔探儀檢查

孔探儀即是內(nèi)窺鏡，通過檢查，找到檢查孔將孔探儀探頭插入，對燃氣輪機易損熱通道、透平噴嘴動葉片和壓氣機葉片等部位窺視檢查檢測，進一步判斷機組運行的情況，根據(jù)部件的損耗，通過這種方式的檢查是不用設備的解體檢修，可以在有效降低維護費用的情況下，保證設備良好運行。

3.6.4 優(yōu)化機組運行方式

設備運行過程中超過大氣溫度，出現(xiàn)超溫運行，設備壽命會縮短，可靠性不足，大氣溫度降低，燃氣輪機出力增加，超過燃氣輪機轉(zhuǎn)子設計應力，也會影響設備壽命。嚴格執(zhí)行運行規(guī)程，做到科學操作，進一步優(yōu)化運行方法，保證機組安全運行。

3.6.5 做好運行方面管理工作

做好日常的燃氣輪機巡檢工作，保證燃氣輪機運行效率整體提升目標。不斷完善現(xiàn)有的運行條件，確保燃氣輪機運行更穩(wěn)定，解決在滿負荷工況下跳閘問題，盡可能結合既定標準對燃氣輪機進行啟動和停止操作，須把控好負荷波動速率和幅度。

4 結束語

綜上所述，我國經(jīng)濟的發(fā)展，離不開穩(wěn)定的電能供應，做好燃氣輪機發(fā)電設備的優(yōu)化創(chuàng)新，有效提升燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)能力，發(fā)揮設備的功能作用，結合具體問題做到具體分析，結合電網(wǎng)系統(tǒng)需求，做到燃氣輪機發(fā)電設備系統(tǒng)優(yōu)化，加大研發(fā)投入，改進燃氣輪機性能，從而降低燃氣輪機運行成本，推動我國電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。