S209FA燃气轮机润滑油系统改造

邵璀荣

（浙江国华余姚燃气发电有限责任公司，浙江 余姚 315400）

0 引言

余姚燃气发电厂一期工程装机容量为1×780 MW，采用美国GE公司生产的S209FA型“二拖一”燃气-蒸汽联合循环发电机组。与国内大多数单轴机组配置不同，S209FA机组燃气轮机和汽轮机分别配置不同的油系统。燃气轮机油系统包括润滑油系统、液压油系统、密封油系统、跳闸油系统及顶轴油系统。

S209FA燃气轮机油系统采用多系统共用油箱、油品为同一牌号的设计。由于燃气轮机控制燃料供给的液动阀同样使用同一油箱的液压油，润滑油油品的劣化将带来控制系统的风险。与此同时，原设计中燃气轮机停机投入盘车后由液压油向机组提供顶轴油，在盘车未停运时，无法进行燃气控制模块的检修作业，影响了检修的及时性。为确保系统的稳定性，便于燃料模块设备的检修作业，对燃气轮机油系统做了改造，将液压油独立出来，单独使用抗燃油作为控制油，实现润滑油与控制油的分列。

1 改造前的机组油系统配置

1.1 润滑油系统

1.1.1 系统功能

润滑油系统主要向燃机发电机各轴承以及盘车机构提供润滑冷却油，以及发电机密封油和燃机跳闸油，同时向燃机液压油系统供油。

1.1.2 系统主要流程

正常运行时2台交流润滑油泵1台运行、1台备用，经润滑油冷油器、润滑油滤网，由压力调节阀调节润滑油母管压力后，供给燃机各轴承，回油至润滑油箱。当直流润滑油泵运行时，润滑油不经过冷油器和滤网，直接供给各轴承。

1.2 液压油系统

1.2.1 系统功能

液压油系统在燃机正常运行时向进口可调导叶油动机、燃气速比阀和各控制阀提供高压动力油，停机时向各轴承提供高压顶轴油。

1.2.2 系统主要流程

来自润滑油母管的液压油由液压油泵升压，经过滤网、隔离阀后向液压油母管供油，正常运行时，1套运行，1套备用。从液压油母管分别引出2条管路，1路向燃气控制阀提供动力油，1路供给各支持轴承作为顶轴油。由于供给顶轴油系统的油压要求较高，当需要供油时，顶轴油电磁阀打开，同时控制油管线建压，推动液压油泵压力切换器，使液压泵的出口压力从12.4 MPa升高至18.95 MPa。若压力无法达到16.19 MPa，顶轴油母管压力开关动作，阻止燃气轮机盘车投入。顶轴油压力开关可以手动控制，液压油蓄能器提供压力补偿以防止压力波动。

1.3 跳闸油系统

1.3.1 系统功能

跳闸油系统是燃气轮机的保安系统，燃机发跳闸指令后，通过跳闸油电磁阀泄去跳闸油压力，使燃气速比阀、燃气控制阀、IGV（进口导叶）的继动阀移到断开位置，而高压控制油或弹簧快速关闭各阀门和导叶。

1.3.2 系统主要流程

跳闸油由润滑油母管直接提供，经节流孔板后，一路送至压气机进口可调导叶伺服阀继动阀，另一路再经节流孔板送至燃气速比阀和燃气控制阀继动阀，通过油压的建立和泄去来改变继动阀的位置。跳闸油母管上装有泄压电磁阀，燃气控制阀供油管路上装有跳闸油电磁阀和3个压力开关；燃机的所有跳闸信号通过这2个电磁阀来实现；由于节流孔板的作用，燃气控制阀管路跳闸油电磁阀动作切断燃料供给后，若母管跳闸油电磁阀未动作，压气机进口可调导叶仍可进行正常开关调整操作，以便机组安全停运。

2 原系统设计中存在的不足

（1）液压油是从润滑油母管中分出来的，液压油系统的正常运作依赖于润滑油系统的正常投运，液压油部分无法单独运行和测量。

（2）润滑油循环流经轴瓦，油质中带有杂质颗粒及水分，影响了执行机构的控制精度和伺服阀的使用寿命。

（3）液压油泵等进口设备的采购周期长、价格贵、维护困难。

（4）液压油系统与机组顶轴油系统并列运行，在机组停运和盘车状态下无法进行燃气控制阀及压气机进口可调导叶等执行机构的检修，必须在机组盘车停运后方可进行相关工作，极大降低了设备运行的可靠性和独立性，无法满足特殊情况下的设备检修需求。

3 改造总体思路及控制策略

3.1 改造总体思路

改造总体思路是要将原系统内的液压油模块独立出来，以便使用更高规格的抗燃油供给控制部分的设备。

此次改造新增1套液压油系统，改造时需要将原系统提供液压油模块的管路接入新增的液压油模块，同时使回油全部回到新增的液压油箱；对于跳闸油回路亦由新增液压油站提供动力油，由新增液压油站出口母管引1油路，降压后送往跳闸油管路，但跳闸油回路保留原系统使用的跳闸油泄油电磁阀，回油与液压油回油一并回到新增油箱；原系统中的液压油模块保留顶轴油管路及相关压力开关，顶轴油电磁阀始终带电全开，以便使原液压油泵（以下简称顶轴油泵）启动后即达到所需压力。上述改造的管路经改接后能够使液压油模块独立出来，原管路以堵头封堵。

3.2 控制部分的改造策略

3.2.1 1号液压油泵的自动启动条件

以下任一条件满足即可：

（1）1号液压油泵作为主泵，燃机模式非OFF位。

（2）燃机模式非OFF位，延时45 s，且 2号液压油泵作为主泵，2号液压油泵停运或液压油压力低联锁开关动作。

（3）2号液压油泵作为主泵且已过载。

3.2.2 1号液压油泵的超驰停泵条件

以下任一条件满足即可：

（1）1号液压油泵运行延时45 s后，液压油母管压力低（三选二）开关动作，延时3 s。

（2）燃机火灾。

（3）人为切换到2号液压油泵作为主泵。

3.2.3 2号液压油泵的自动启动条件

以下任一条件满足即可：

（1）2号液压油泵作为主泵，燃机模式非OFF位。

（2）燃机模式非OFF位，延时45 s，且 1号液压油泵作为主泵，1号液压油泵停运或液压油压力低联锁开关动作。

（3）1号液压油泵作为主泵且已过载。

3.2.4 2号液压油泵的超驰停泵条件

以下任一条件满足即可：

（1）2号液压油泵运行延时45 s后，液压油母管压力低（三选二）开关动作，延时3 s。

（2）燃机火灾。

（3）人为切换到1号液压油泵作为主泵。

3.2.5 燃机跳闸条件

燃机液压油母管压力低（三选二）开关动作，跳闸燃机。

3.2.6 燃机允许启动条件

以下条件须全部满足：

（1）燃机液压油母管压力低（三选二）开关动作。

（2）任一液压油泵运行。

（3）液压油箱油位正常。

3.2.7 取消顶轴油电磁阀未关报警

现有设计中顶轴油电磁阀已经取消，改为常开设计，因此取消现有“顶轴油电磁阀关闭后，由于仍然检测到顶轴油压力，发出电磁阀未关闭”报警。

3.2.8 修改顶轴油供油压力低报警延时

顶轴油供油压力低报警延时为5 s，现适当延长为8 s。该信号用于报警，同时用于闭锁投盘车信号。

3.2.9 新增顶轴油要求启动控制信号

在原有的液压油要求启动信号中串接1个要求供顶轴油的信号，其他启动条件不变。

3.2.10 新增顶轴油泵压力低联锁启动逻辑

在新的顶轴油管路上新增1个压力开关（定值为16.88 MPa），当压力低于该定值时，自动联锁启动备用顶轴油泵。

顶轴油压力开关（定值为16.19 MPa）动作，直接跳闸盘车电机。

4 改造后特点及预期效果

（1）改造后，新增系统采用了抗燃油作为介质，接替原有透平油参与燃气轮机燃气控制阀及进口可调导叶的控制，在一定程度上提高了油品，避免润滑油劣化所带来的控制风险。

（2）液压油及跳闸油系统独立后，便于设备的检修，燃气轮机燃气模块的设备检修将摆脱盘车条件的影响，避免不必要的检修工期延长。

（3）新增液压油系统大量部件采用了国产化改造，避免进口设备采购周期长、设备昂贵等不利因素，机组运行的可靠性得到提高，节约了发电成本。

5 结语

燃气轮机控制油的运行品质和可靠性直接关系到燃机机组的安全稳定运行，通过此次改造改善了控制油品质，提高了机组的运行可靠性和安全性。

定期的油品化验监督等工作关系着机组的安全稳定运行，可通过增加外部滤油等方式改善和保持系统控制油的品质。