燃气轮机EOH解读

燃气轮机等效运转小时计算剖析
【纲要 】：燃气轮体制造商都有一个早先拟订好的维修计划，以便获取最正确的设施可用率和最经
济的维修成本，计算燃气轮机的等效运转小时（ EOH ）就是为了判燃气轮机机在何时应当进行维修。

本文对三菱重工、 西门子、 GE 三大燃气轮体制造商的燃气轮机等效运转小时的计算公式进行了剖析，以便充足认识他们的维修计划。

【重点词】：燃气轮机 等效运转小时 EOH
1 序言
从 2003年开始，我国新动工建设了一大量 F 级的重型燃气 -蒸汽结合循环电站， 主要作为调峰机组。

热力机械疲惫是影响调峰机组寿命的主要要素， 蠕变、氧化和腐化是影响连续运转机组寿命的主要要素。

F 级重型燃气轮机的初温已达 1300～1400℃之间，燃气轮机高温零件（热通道零件）的工作条件愈来愈恶劣。

为了保证燃气轮机运
行靠谱性，就一定按期地检查、 检修或改换这些热通道零件。

燃气轮机的高温零件是指裸露在从焚烧系统排出的高温气体中的零件， 包含焚烧室、火焰筒、过渡段、喷嘴、联焰管和透平动、静叶等。

燃气轮机的高温零件一定要有一个早先拟订好的合理的检查维修计划， 能够减少电站非计划故障停机， 提升机组起动靠谱性。

高温零件的检查维修计划依据计算机组的等效运转小时 EOH （ Equivalent Operating Hours ）来拟订。

在国家标准 GB/T 14099.9 《燃气轮机 采买》第 9部分 （等效国际标准 ISO 3977-9:1999）中，对EOH 的计算公式做出了规定。

但三大燃气轮体制造商（ GE 、西门子、三菱重工）在各自的运转经验基础上，都规定了各自的 EOH 计算公式，拟订了相应的高温零件检修计划。

2 国家（国际）标准 EOH 计算
在国家标准 GB/T 14099 《燃气轮机 采买》第 9部分中，对 EOH 的计算公式做出了规定，见公式（ 1），公式中考虑了各样运转过程影响机组寿命的加权系数。

n
T
eq
a 1
n
1
a 2
n 2 t
i
f (b 1t
1
b 2
t 2
)
（1）
i 1
此中：
a1——每次起动的加权系数；
n1——点火起动次数；
a2——迅速带负荷的加权系数；
n2——迅速带负荷次数；
t i——迅速温度变化的等效运转小时数，比如，因为负荷的突变或甩负荷；
n ——迅速温度变化的次数；
t1——达到基本负荷额定输出功率运转的小时数；
b1——以基本负荷运转的加权系数；
t2——在基本负荷额定功率和尖峰负荷额定功率之间运转的小时数；
b2——以尖峰负荷运转的加权系数；
f——燃用污染的、高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零件保护间隔周期见表1。

表 1 三菱 F 级燃机热通道零件检查维修周期
焚烧系统8000 EOH 或 300 次启动，以先达到的值为准
热通道零件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 次启动，以先达到的值为准
三菱燃气轮机的 EOH计算公式由实质运转小时数和修正的等效起动次数构成。

等效起动次数的修正是为了考虑各样运转方式对机组的寿命影响，主要有以下几项：
(a)正常停机的实质次数 ;
(b)甩负荷次数；
(c)跳闸次数；
(d)迅速变负荷次数；
三菱将热通道零件分为两类，焚烧筒、喷嘴、过渡段、联焰管和透平第 1级动、静叶为 1类热通道零件，透平第 2、3、4级动、静叶为 2类热通道零件，他们的 EOH计
算公式见公式（ 2）。

EOH (1) 或 EOH (2) ( AOH A E) F （ 2）此中：
EOH(1) ：用于 1 类热通道零件的等效运转小时数；
EOH(2) ：用于 2 类热通道零件的等效运转小时数；
AOH ：实质的运转小时数；
E：正常停机、甩负荷、跳闸和迅速负荷改动的等效次数，计算公式见公式（3）。

此中正常停机的等效次数仅针对 2 类热通道零件；
A：正常停机、甩负荷、跳闸和迅速负荷改动的等效次数的修正因数，此中正常停机的等效次数的修正因数仅针对 2 类热通道零件。

这是一个将启动次数转
换为等效运转小时的因数，在点火加快过程中，会出现最大压应变，在停机
时，会出现最大拉应变，所以关于独自的热零件，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 类热通道零件的寿命将耗费 20 小时， 2 类热
通道零件的寿命将耗费 10 小时。

一个正常的起动和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，焚烧天然气燃料时为 1.0，焚烧液体燃料和双燃料时为 1.25；
Bi Ci Di
E N LRi Ti LCi （ 3）
i 1 i 1 i 1
此中：
N：正常停机的实质次数，仅针对 2 类热通道零件；
B：甩负荷次数；
LRi ：甩负荷修正因数，这是一个将甩负荷次数变换为等效起动次数的因数。

在甩 100%负荷时，热通道零件的寿命减少是正常停机的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变换为等效起动次数的因数。

假
D ：迅速负荷改动次数；
LCi ：迅速负荷改动次数修正因数。

跟从电网频次的改动，燃机负荷同意在 ±5%
之间改动，这类负荷改动不会影响热通道零件的寿命。

当出现特别迅速和
大的负荷改动时，对热通道零件寿命的影响依据三菱供给的曲线来估量。

举例：
在一段时间内，机组的运转情况以下（燃天然气）：
1）实质的运转小时数 AOH 为780小时；
2）正常停机次数为 35次；
3）打闸次数 3次，依据有关曲线计算，跳闸次数修正因数 Ti 为18.8；
4）甩负荷 3次，依据有关曲线计算，甩负荷修正因数 LRi 为15.08；
5）迅速负荷改动，依据有关曲线计算，迅速负荷改动次数修正因数
LCi 为 4.83；
由此能够得出：
EOH(1) = 780+20 (15.08+18.8+4.83) = 1554.2 EOH(2) = 780+10 (35＋ 15.08+18.8+4.83) = 1517.1
由公式（ 2）和（ 3）看出，固然三菱燃气轮机等效运转小时的计算公式与国家
标准规定的 EOH 计算公式不同样， 但它也考虑了各样运转过程对机组寿命的影响， 将
各样非正常运转情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 燃气轮机的热通道零件保护间隔周期见表 2。

表 2 西门子燃机热通道零件检查维修周期
4000 EOH
检查
(连续运转机组为 8000 EOH) 热通道零件 25000 EOH 燃气轮机整体
50000 EOH
西门子燃气轮机的等效运转小时计算公式见公式（
4）
n
t
EOH a 1
n
1
t i f w b 1t 1
（4）
i 1
此中：
t EOH——等效运转小时数；
n1——起动次数；
a1——10（起动系数）；
t i——因为温度迅速变化惹起的等效运转小时；
n ——t1——温度迅速变化的次数；
达到基本负荷所需的运转小时数；
b1——1(基本负荷系数)；
f——燃料加权系数；
w ——喷水的加权系数；
温度迅速变化惹起的等效运转小时t i反应了机组负荷迅速变化、机组甩负荷和打闸对机组寿命的影响。

机组负荷迅速变化、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t i的图表，见图1和图2。

西门子规定，温度迅速变化是指燃气轮机排气温度在 10 秒内的变化超出 18℃。

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整开启时快，燃机遇到的热冲击也比较小，所以西门子在计算t i时，要考虑进口导叶的开度。

1000
h
100
Variable-pitch IGVs:
s
r Open
u
o
h
g
n
i
t
a Halfw ay
r
e 10
o closed
p
o
t
n
Closed
e
l a
v
i
u
q
E
1
0 100 200 300 400 °C
透平出口温度的变化
图 1 透平出口温度迅速变化时的等效运转小时
t i
举例：
当透平出口温度从540℃迅速变化到230℃（或从 230℃迅速变化到 540℃）时，温度变化为 310℃，从图 1 能够查出：
1）当进口导叶 100%翻开时，等效运转小时为71 小时；
2）当进口导叶 50%翻开时，等效运转小时为29 小时；
3）当进口导叶完整封闭时，等效运转小时为8 小时；
1000
h
Variable-pitch IGVs open
100
Variable-pitch
IGVs closed
s
r
u
o
h
g
n
i
t 10
a
r
e
p
o
t
n
e
l a
v
i u
q
E
1
°C
200 300 400 500 600
透平出口温度
t i
图 2 跳闸或甩负荷时的等效运转小时
举例：
假如透平出口温度为540℃，从图 2 能够查出：
1）跳闸，同时进口导叶翻开，等效运转小时为138 小时；
2）甩负荷，同时进口导叶翻开，等效运转小时为90 小时；
3）跳闸，同时进口导叶封闭，等效运转小时为22 小时；
由公式（ 4）看出，西门子燃气轮机等效运转小时的计算公式与国家标准规定的EOH 计算公式基本一致，不过做了些简化。

5GE 燃气轮机 EOH 计算
在机组焚烧天然气、带基本负荷连续运转、没有灌水或蒸汽的基准条件下，GE
企业设定了最长的检查维修周期的介绍值，见表3。

假如机组的实质运转模式与此基
准不同， GE 采纳维修系数来修正维修周期的介绍值，不采纳EOH 计算方法。

表 3 检查维修周期介绍值
9FA 机型
焚烧系统8000 小时 / 450 次起动
热通道零件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“维修时间要素”和“起动要素”。

对连续运转机组，
按“维修时间要素”来计算检修间隔；对起停调峰机组，按“起动要素”来计算检修
间隔，见公式（ 5）。

表规定的介绍的检修周期机组实质需要的维修间隔时间＝ 1 （5）
“维修时间要素”或“ 起动要素”
“维修时间要素”考虑了燃料种类的修正、焚烧温度的修正和蒸汽 /水喷注的修正，
用加权均匀法按公式（ 6）进行计算。

维修时间要素＝加权计算时间数(KMI) (G 1.5D A f H 6P)
＝
G D H
（6）实质运转时间数P
此中：
G ——燃用天然气，1年内带基本负荷运转小时数；
D ——燃用轻油，1年内带基本负荷运转小时数；
H——燃用重油，1年内带基本负荷运转小时数；
A f——重油修正系数；
P ——1年内带尖峰负荷运转小时数；
( K M I ) ——考虑焚烧室喷水/蒸汽的修正系数；
“起动要素”考虑了机组跳闸甩负荷的修正、紧迫起动的修正和正常起动后迅速加载负荷的修正，用加权均匀法按公式（ 7）进行计算。

n
加权计算起动次数0.5NA NB 1.3NP 20E 2 F
i 1
( a Ti 1)T i
起动要素＝＝（7）实质起动次数NA NB NP E F T
此中：
NA NB NP —— 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年内紧迫起动次数；
F——1年内迅速带负荷的起动次数；
T ——1年内打闸次数；
a T——打闸修正系数；
n ——打闸种类次数（如，满负荷或部分负荷等）；
6结论
固然在国家（国际）标准中规定了燃气轮机等效运转小时EOH 的计算公式，但三大燃气轮体制造商并无完整依据标准公式来计算。

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 企业则是先规定了理想状态下的热通道零件检查间隔期，再用维修系数来修正。

三大燃气轮体制造商的 EOH 计算各不同样，所以，不可以纯真从 EOH 的数据上来判断燃气轮机质量水平好或坏。

念书的利处
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、念书破万卷，下笔若有神。

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，老大徒伤心。

6、黑发不知勤学早，白首方悔念书迟。

——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自严寒来。

9、玉不琢、不可器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒弃。

——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，就好像和一个崇高的人在谈话——歌德
16、读全部好书，就是和很多崇高的人讲话。

——笛卡儿
17、学习永久不晚。

——高尔基
18、少而勤学，如日出之阳；壮而勤学，如日中之光；志而勤学，如炳烛之光。

——刘向
19、学而不思则惘，思而不学则殆。

——孔子
20、念书给人以快乐、给人以光彩、给人以才华。

——培根。