中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司辽宁沈阳110043
摘要:本文通过对某轻型燃气轮机在制造厂内出厂及外部现场验收试验项目的研究,力求规范燃气轮机产品从出厂到客户最终验收所应通过的试验与产品检验,以期对自主知识产权燃机产品的试验验收起到一定的规范与推动作用。
关键词:燃气轮机;试验;验收
1引言
某轻型燃气轮机发电机组主要包括燃气轮机(燃气发生器+动力涡轮)、进气系统、排气系统、罩壳及通风系统、燃气轮机发电机底座、减速齿轮箱和高低速联轴器、发电机及其辅助系统、电气系统、测量系统、控制系统、主机润滑油系统、辅机润滑油系统、冷却水系统、液压起动和控制油系统、燃料供给系统、燃料调节系统、水清洗系统、排污系统、二氧化碳自动灭火系统等。
在燃气轮机产品研制过程中,在取得燃机性能参数理论数据的基础上,还需在研制验收阶段进行各项性能试验,以验证及确定燃气轮机产品的最终性能指标;同时,作为最终产品交付用户之前,还要在制造厂内进行必要的出厂验收试验,以确保交付用户的燃气轮机是满足产品性能要求的合格产品;对于应于用工程的燃气轮机发电机组,在正式投入用户使用之前,还须进行多项现场联合调试验收,以最终确认成套机组为满足订单要求的合格产品,实现产品的最终交付验收。
目前,该燃气轮机产品验收试验遵循《燃气轮机验收试验》(GB/T14100-2009)标准执行,该标准中规定了燃气轮机的验收方法,以此确定或检验燃气轮机动力装置的功率、热效率等主要性能参数及其他特性。除此之外,根据所应用行业及环境的不同,燃气轮机工程项目中的验收,还应遵循相关行业标准或其它特殊的行业规范,如有特殊规定则需在项目开展之初就应与用户进行充分交流与探讨,提早准备,以免影响项目验收。
2燃气轮机性能试验
对于新研制的燃气轮机,在其项目验收阶段,应开展各项性能验收试验,通过各项性能参数指标的定量测量来确定机组的最终性能指标,主要应包括:燃气轮机热力性能测量、燃气轮机动态特性检查、燃气轮机振动测量、喘振裕度检查、燃气轮机机匣表面温度测量、起动可靠性检查、高温涡轮叶片表面温度测量、滑油消耗量检查、接触式密封压降测量、空气噪声测量、燃气排气温度场检查、箱装体壁面温度测量、燃气轮机排放值测定、箱体引射空气量测量、燃气轮机抽气参数测量、箱体内引射空气温度测量等。
该型燃气轮机燃气发生器继承并选用的性能参数指标,如额定发电功率、热耗率、机组热效率、压比、空气流量、动力涡轮转速、燃烧室出口温度、动力涡轮出口温度等指标。同时,作为地面发电用燃机,在广泛参考国外轻燃气轮机研制情况的基础上,经过反复认真研究,确定了其的热力循环参数,并通过采用降低涡轮前温度和压气机转子转速的方式提高了燃机寿命,采用适当降低压气机喘振裕度方式提高了压气机效率。
由于是衍生产品,因此该燃气轮机性能验收试验着重于燃气轮机热力性能测量、燃气轮机振动测量、喘振裕度检查、高温涡轮叶片表面温度测量和燃气排气温度场检查。
3燃气轮机出厂验收试验
燃气轮机产品在出厂交付用户之前,需在制造厂进行如下项目试验,以验证其性能指标满足产品合格标准。出厂验收试验包括必做试验和选做试验。
3.1必做试验
在规定的运行条件下,用来确定燃气轮机主要性能指标以及主要保护装置工作可靠性而进行的试验,主要包括功率、热效率、热耗率或燃料消耗率、超速保护以及熄火保护试验。
3.2选做试验
选做试验需与燃机用户事先商定,选定认为有必要进行的试验项目。试验范围可涉及调速系统特性、必做试验中未包含的其他保护装置试验等,具体可包括工作可靠性、操纵特性、振动测量、排气释放物的测定、噪声级的测定、排热评定等试验验收项目。
3.2.1预试验及综合性试验
按供方试车大纲要求,可在试车台通过改变或降低负荷条件、在燃机机组验收试验前进行的试验;综合性试验大纲包括的不少于1/2时间的额定状态运转,短时间的最大状态运转,空载至最大状态的变状态试验,部分负荷、轻负荷的持续运转,以及必不可少的起动、停车及加减次数试验。
3.2.2调节系统试验
可涉及空载转速整定值调节、瞬态和稳态转速变化等的恒速调节试验,在转速给定值状态下系统的稳定性、一定负荷下转速的最高与最低值、超速最大瞬态增量、额定负荷至慢车负荷下最大瞬态减小量等的变速调节试验,以及多轴燃气轮机发电装置的转速调节、温度控制试验等。
3.2.3保护装置试验
涉及滑油压力过高或过低、轴承金属温度过高、燃料供给压力、透平超温等试验。
3.2.4操纵特性试验
主要涉及起动程序试验、起动可靠性试验、确定最低自持转速及测定起动燃料消耗量等的特种起动特性试验、正常加载试验,以及起动和加载过程试验等。
3.2.5其他
包括振动测试、排放物检测、排气流量和排气温度、噪声检测及排热等的其他可做的试验。
由于QD128燃机厂内试车台架条件限制,不能进行燃机满负荷运行,因此,目前QD128燃机出厂验收试验项目大致包括:燃气发生器降负荷及变负荷运行;变速调节;保护装置试验中滑油压力过高或过低和燃料供给压力试验;操纵特性中起动程序、起动可靠性、最低自持转速、测定起动燃料消耗量、正常加载、起动和加载过程试验;振动测量试验;温度控制试验。
4燃气轮机发电机组现场验收试验
燃气轮机发电机组在正式投入使用前,需对成套机组进行相应的验收试验,以确保机组性能满足正常运转要求。通常情况下现场验收试验的试验项目包括:正常停机试验、紧急停机试验、低油压遮断试验、超振遮断试验、超温遮断试验、超速试验、熄火报警试验、发电机空载试验、发电机短路试验、电气空载试验、并网、带负荷和逆功率试验、甩负荷试验、机组联锁试验等,以及与用户事先商定好的其它选定试验项目。
现场验收试验项目通常会根据用户所属行业的不同有所区别,但一般情况下都包括正常停机试验、紧急停机试验、熄火报警试验、并网试验、带负荷试验和机组联锁试验,其它如超温超速试验、甩负荷试验等,对机组均有一定程度的破坏作用,需与用户协商定后确定。
5结论
燃气轮机验收试验是对燃气轮机产品性能及可靠性的最终检验,是确保用户燃机安全、稳定运行的先决条件,是保障电力运营企业稳定生产的基础,同时也是国家电网良性运转的基石,为此,燃机用户提出的任何合理的验收试验项目,生产制造企业均应全力配合完成,以保障用户机组的可靠持续运转,实现经济效益,同时也为社会生产与生活保驾护航。