燃气轮机发电设备可靠性管理评价方法现状研究

燃气轮机发电设备可靠性管理评价方法现状研究

发表时间：2018-08-06T15:34:20.950Z 来源：《电力设备》2018年第12期作者：王保玉

[导读] 摘要:燃气轮机由于其清洁高效性，在国内电力市场尤其是火电版块中占比正在稳步提高，这促进了燃气轮机的技术发展，同时也使得燃气轮机发电机组的结构复杂性持续提高。

(郑州燃气发电有限公司河南省郑州市 450001)

摘要:燃气轮机由于其清洁高效性，在国内电力市场尤其是火电版块中占比正在稳步提高，这促进了燃气轮机的技术发展，同时也使得燃气轮机发电机组的结构复杂性持续提高。通过研究分析燃气轮机发电设备可靠性管理评价方法在世界各国的发展状况及优缺点，提出可靠性管理评价建议,以提升燃气轮机发电机组可靠性评价的准确性，有利于促进燃气轮机电厂安全可靠经济运行。

关键词:燃气轮机发电;可靠性;管理评价

近些年来，大批大功率燃气发电机组逐步生产、设计并投入使用，从侧面反映了目前国内燃气轮机不仅在发电技术和装备能力有较大提升，更是说明了相关管理理念正在阶跃式进步，配套的信息技术也跟上了管理水平的提升。同时，更大规模、布置更加灵活多样的燃气轮机发电机组也给广大管理技术人员提出了一个难题：如何在现有可靠性评价方法与规程的基础上，适应行业发展，提出针对性更强的燃气轮机发电设备可靠性评价规程和评价方法。本文针对这些现状和问题，通过研究分析国内外可靠性管理评价方法的优劣势，旨在提出一些合理化建议，为我国燃气轮机发电厂的设备可靠性评价工作给予指导，甚至可以为新建电厂提供设备选型的辅助依据，最终实现为电网合理调度和规划提供可靠性主要指标参考依据。

一、燃气轮机发电设备可靠性管理评价方法研究

1.现有评价方法

中国电力企业联合会电力可靠性管理中心是国内研究发电机组可靠性评价的权威机构，早在二十一世纪初，该机构便发行了针对燃气轮机可靠性评价的专业指南和规程。这部规程针对我国燃气轮机发电厂的可靠性管理评价现状，对如何进行可靠行统计与评价进行了深入浅出的说明，极具指导意义。规程主要针对的燃气轮机有简单循环式和燃气蒸汽联合循环式两种，具体而言，对于简单循环式燃气轮机需要对燃气轮机、发电机及所有其他辅助、公用设备设施进行统计评价，而对于燃气蒸汽联合循环发电机组，还包括了余热锅炉等简单循环发电机组所不具备的部件。一般而言，辅助设备应当至少将以下内容纳入统计范围之中：启动压力容器、燃油处理装置、燃气过滤装置与调压元器件、冷却循环系统、炉水循环泵及其他零部件，例如除氧器等。该统计评价方法考虑了燃气轮机对汽轮机的影响并建立了简单循环和整套联合循环机组的可靠性评价指标。

2.评价规程应用存在的不足

(1)未明确单台/套燃气发电机组的定义。现行评价规程对单台/套燃气发电机组的定义不明确,直接影响“一拖一”分轴、“二拖一”多轴等联合循环发电机组非计划停运、非计划降低出力等事件的状态划分与次数统计。此外,整套联合循环机组总容量计算、可靠性评价指标计算方法等内容尚无明确规定。

(2)注册数据未能体现不同类型燃气发电机组特点。燃气轮机注册数据未详细涉及到燃气轮机的重要辅机设备状态定义、状态填报、评价指标计算等。如按照简单循环、“一拖一”单轴、“一拖一”分轴、“二拖一”多轴、“三拖一”多轴等不同形式分类考虑。同时,也未考虑燃气分布式电站发电设备特点,没有要求其主辅机发电设备的注册信息填报。

(3)未对可更换重要部件进行可靠性评价跟踪。目前燃气轮机评价局限于厂级发电机组的评价,对于燃气轮机发电设备可更换的重要部件(如发电机、压气机、燃烧器和热通道等),及可整套更换的分布式燃气轮机,现行评价方法未能对特定的发电设备及关键部件进行编码和持续跟踪,无法反映更换前后的可靠性特征。

(4)对事件状态的划分不能完全满足燃气发电机组。目前的可靠性评价规程是基于燃煤发电机组的管理经验发展而来的，因此在事件状态划分上也基本照搬了燃煤发电机组。由于燃气轮机具备快速启停特点,对于事件的划分及时间间隔,其合理性有待进一步论证。

(5)关于计划或非计划降出力事件的界定值有待论证。

状态填报中规定机组凡计划或非计划降低出力量大于或等于机组额定容量的20%,应填写计划或非计划降低出力运行事件,建议对这一界定值(20%)进一步论证,是否适合所有类型的燃气发电机组,或根据燃气轮机发电实际运行情况重新定义此界定值。

(6)现行规程对燃气轮机可靠性评价存在事后性问题。

燃气轮机发电可靠性评价显然不是仅仅通过指标统计、事后分析能做好的，目前相关管理工作尚未走向预防性评价，机组的长期稳定可靠运行缺乏有效监控，可靠性评价的真正指导性作用仍有待进一步开发。

(7)现行规程可靠性评价指标还需丰富。由于燃气蒸汽联合循环机组相比简单循环机组更加复杂，因此其可靠性评价指标在囊括后者指标的同时，还应引入其特有的评价指标,如可靠度、可用度、等效可靠度、等效可用度及平均启动间隔小时等。平均启动间隔小时的计算,应该是运行小时除以启动成功次数与启动失败次数之和。

二、燃气轮机发电设备可靠性管理意见及建议

1.准确定义事件状态及台/套

对于燃气轮机发电设备可靠性评价过程中机组各状态的划分原则遵循2016年发布的《发电设备可靠性评价规程(通则部分)》。如降低出力运行只划分为计划与非计划降低出力运行,而对于非计划降低出力运行事件状态的细分和时间间隔,可依据燃气轮机及其联合循环发电机组运行实际情况来论证制定。同样,对于非计划降低出力备用和非计划停运事件状态划分,也遵循上述通则。另外,对燃气轮机台/套做出准确的定义,只有明确了这个概念,才能准确地划分不同类型燃气轮机组事件状态和明确指标计算方法。

2.增加设备部件信息编码及状态跟踪

对于燃气轮机发电可靠性编码中已包含的燃气轮机重要部件(如压气机、热通道等),在事件填报表中增加相应的检修、更换信息等,而对于未包含的重要部件(如燃烧器、透平各级动静叶),应增加相应编码,同时在事件填报表中也增加相应的检修、更换信息等,便于对特定的发电设备及关键部件进行持续跟踪。

3.完善可靠性统计信息分析

燃气轮机发电可靠性评价显然不是仅仅通过指标统计、事后分析能做好的，目前相关管理工作尚未走向预防性评价，机组的长期稳定