摘要：引进型西门子9F燃气-蒸汽联合循环机组的发电机是按照等效运行时间进行寿命管理。通过寿命折算分析，盘车时间对于发电机的寿命存在一定的损耗，本文通过必要范围内优化机组的盘车时间来延长发电机寿命，精确定位发电机大修周期是符合新形势、新环境下设备管理创新和节能的目的。

关键词：燃气轮机盘车、发电机、寿命、优化

0前言

萧山发电厂3、4、5号机组是引进型的西门子9F级燃气-蒸汽联合循环机组，整体采用单轴布置在4.5米运转平台。轴系总长约52米，燃气轮机采用冷端输出功率，与发电机采用刚性连接，发电机布置在燃气轮机与汽轮机中间，汽轮机与发电机之间采用SSS离合器连接（如图1所示）。机组启动时，燃气轮机首先带动发电机启动、并带上40%左右额定负荷，高温烟气进入余热锅炉，在经余热锅炉升温升压后，汽轮机启动、暖机并通过SSS离合器并网，随后燃气轮机与汽轮机共同带动发电机向电网输出功率[1]。机组停运后，SSS离合器脱扣，燃气轮机带动发电机进行2.3Hz的盘车转速运行，汽轮机独立0.9Hz低速盘车运行，燃气轮机与汽轮机的盘车装置通过共用的顶轴油系统来驱动液压马达进行冷却盘车。由于该类型机组发电机采用中间布置的方式，大修抽转子的工作需要将340吨的发电机吊离运转层，因此工作量巨大且极具危险性。

萧山发电厂三台联合循环机组分别于2007年10月、2008年4月和2012年8月投产发电厂，截止当前，三台机组已累计完成启动2844次。投产至今，三台机组年平均冷态启动次数13次，温态、热态或极热态启动次数270余次，基本按二班制启停调峰运行。

1 燃气轮机盘车运行现状调查

（1）机组冷态启动期间

根据主设备厂家规范，冷态启动前，燃气轮机必须至少满足6小时的盘车时间，汽轮机

必须满足12小时的盘车时间。如果上次机组停机后，燃气轮机未满足24小时盘车时间，则在下次启动前必须增加盘车时间，且规定减少1小时必须增加3小时的盘车时间。而汽轮机的停盘车时间必须满足高压与中压缸大轴中心温度（计算）<100℃才能停止盘车运行[2]。

（2）机组热态或温态启动期间

由于机组二班制运行，通常采用日开晚停的方式，因此燃气轮机与汽轮机始终保持连续

盘车模式，直至机组启动。

（3）机组长期停机期间

机组停机后，根据制造厂家的规范，燃气轮机在连续盘车24小时后即可停止运行，汽

轮机在连续盘车到高压和中压缸大轴中心（计算）温度<100℃时，可以停止盘车。盘车停运后，即可停止共用的顶轴油和润滑油系统运行。其中汽轮机的盘车冷却时间将根据环境温度的变化而变化，通常夏季环境温度较高时，汽轮机将连续盘车8-9天时间才能达到规定的缸温要求;冬季环境温度较低的情况下，需要7-8天时间才能达到规定缸温。

2 燃气轮机盘车运行对于发电机寿命折算的影响

（1）发电机等效运行时间计算

燃气轮机、汽轮机、发电机的检修间隔时间通常是采用等效运行时间Equivalent

Operating Hours （EOH）来进行折算，它们分别有各自的计算方式，其中燃气轮机的EOH与启动次数、带负荷运行时间、热部件温度快速变化有关;汽轮机的EOH与启动次数、带负荷运行时间有关;发电机的EOH与启动次数、带负荷水平、盘车时间等因素有关。在此仅研究盘车时间缩短对于发电机寿命折算的影响。制造厂规定的发电机EOH计算公式如下：

其中：表示等效运行时间;表示正常运行期间应力加权系数;表示机组运行时间;表示盘车运行加权系数;表示机组盘车运行时间;n表示机组启动次数;表示机组每次启动等效加权时间。

（2）发电机检修时间间隔标准

推荐的检查时间：初始检查时间（中修）：10000小时等效运行时间<<20000小时等效运行时间;大检查时间（大修）：40000小时等效运行时间<<60000小时等效运行时间。建议二次大修期间进行多次中修间隔时间检查。

（3）制造厂推荐加权系数

根据上述公式计算要求以及运行工况，推算3、4、5号发电机等效运行时间计算公式如下，其中盘车时间将按0.3的折算系数进行加权计算。由于二班制运行模式下，盘车的时间几乎要长于运行时间，因此在整个可见寿命范围内盘车时间的长短将给发电机的寿命带来重大影响。推算出计算公式如下：

其中：T1表示机组运行时间;T2表示机组盘车运行时间;n表示机组启动次数

3 机组发电机寿命折算统计

根据燃气轮机统计的启动次数和带载运行时间来进行发电机寿命的估算是符合规范的，但是由于盘车时间的统计存在较大的困难，只能对三台发电机寿命进行估算。

（1）对三台机组启动次数及运行时间进行了统计：3号机组启动1107次，实际运行时间20766小时;4号机组启动1353次，实际运行时间26321小时;5号机组启动384次，实际运行时间9983小时。2016至2018年，三台机组年累计运行时间6992小时，启动次数437次，扣除年平均冷态启动次数，日平均运行时间17.5小时。

（2）以3号机组为例，结合缸温情况，进行了统计分析。由表2可知，现有运行模式下运行人员通常在机组冷态启动前提前2天投运燃机及汽机盘车，确保长时间停机弯曲应力能得到及时释放，避免启动期间发生轴系振动。并在机组停机后一直保持燃机与汽机各自独立盘车运行（由于燃机盘车需要的顶轴油与润滑油为系统公用，并不消耗额外的厂用电），因此直到8天后才停止燃机与汽机盘车运行。

4 优化燃气轮机盘车时间的可行性依据

（1）根据主设备厂家规范，冷态启动前，燃气轮机必须至少满足6小时的盘车时间，汽轮机必须满足12小时的盘车时间规定，那么将原运行方式中提前2天的盘车时间改为12小时的盘车时间，可减少36小时发电机盘车时间。

（2）机组停机后，根据西门子规范，燃气轮机需保持连续盘车24小时，考虑到夏季与冬季环境温度的不同对于燃气轮机缸温的影响，最长48小时即可停止燃气轮机盘车运行，汽轮机缸温的冷却由汽轮机独立盘车完成，这样每次停机后，燃气轮机与发电机可减少144小时的盘车时间。

（4）若采用燃气轮机盘车优化方案，对三台发电机投产至今寿命进行测算，如表3所示。以4号机组为例，2018年总启动次数59次，累计盘车时间1740小时，运行时间944小时，盘车优化后发电机寿命曲线变化如图2所示，发电机盘车时间优化后的寿命损耗较优化前有所减缓，年平均延缓1-1.5%左右。

图2  2018年度4号机组发电机运行时间、寿命折算统计

5 结语

随着浙江省煤电政策“双控”机制的落地和风光核等新型能源的持续推进，天然气机组的发电形势面临了更加嚴峻的压力和深度调峰的态势。萧山发电厂作为清洁能源企业，在履行社会责任的同时，也承受着经营困难的局面，如何通过设备的精细化管理，延长机组大修时间，降低主设备故障是企业开展内部挖掘潜能的一项重点工作。通过燃气轮机盘车运行时间优化分析和技术论证，不仅为节约了厂用电，同时也为降低发电机寿命损耗，延长机组大修时间提供了原则性指导性意见，凭着“不停步、迈小步”的节能理念，我们将继续深化主要设备寿命管理的严、细、实工作。

参考文献

[1]卢广法. 西门子F级燃气-蒸汽联合循环发电机组培训教材[M].  杭州：浙江大学出版社，2014.

[2]卢广法. 西门子F级燃气轮机技术问答[M] .  杭州：浙江大学出版社，2015.

作者简介：

王小荣，1971年10月出生，男，汉族，工程师，设备管理部副主任，主要从事西门子燃气轮机发电机组的设备管理工作。

孙飞，1976年8月出生， 男，汉族，助理工程师，运行部电气专工，主要从事西门子燃气轮机发电机组的电气运行与管理工作。

王国清，1987年6月出生，男，汉族，工程师、技师，运行值长，主要从事西门子燃气轮机发电机组的运行与管理工作。