其中:
tEOH —— 等效运行小时数; n1 —— 起动次数; a1 —— 10(起动系数);
ti —— 由于温度快速变化引起的等效运行小时; n —— 温度快速变化的次数;
t1 —— 达到基本负荷所需的运行小时数; b1 —— 1(基本负荷系数); f —— 燃料加权系数; w —— 喷水的加权系数;
温度快速变化引起的等效运行小时ti反映了机组负荷快速变化、机组甩负荷和打闸对机组寿命的影响。机组负荷快速变化、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ti的图表,见图1和图2。西门子规定,温度快速变化是指燃气轮机排气温度在10秒内的变化超过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全开启时快,燃机受到的热冲击也比较小,所以西门子在计算ti时,要考虑进口导叶的开度。
1000h100Variable-pitch IGVs:Equivalent opoerating hoursOpen10HalfwayclosedClosed10100200300C400°透平出口温度的变化
图1 透平出口温度快速变化时的等效运行小时 ti
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举例:
当透平出口温度从540℃快速变化到230℃(或从230℃快速变化到540℃)时,温度变化为310℃,从图1可以查出:
1) 当入口导叶100%打开时,等效运行小时为71小时; 2) 当入口导叶50%打开时,等效运行小时为29小时; 3) 当入口导叶完全关闭时,等效运行小时为8小时;
1000hVariable-pitch IGVs open100Variable-pitchIGVs closedEquivalent operating hours101200300400500C600°透平出口温度
图2 跳闸或甩负荷时的等效运行小时 ti
举例:
如果透平出口温度为540℃,从图2可以查出:
1)跳闸,同时入口导叶打开,等效运行小时为138小时; 2)甩负荷,同时入口导叶打开,等效运行小时为90小时; 3)跳闸,同时入口导叶关闭,等效运行小时为22小时;
由公式(4)看出,西门子燃气轮机等效运行小时的计算公式与国家标准规定的EOH计算公式基本一致,只是做了些简化。
5 GE燃气轮机EOH计算
在机组燃烧天然气、带基本负荷连续运行、没有注水或蒸汽的基准条件下,GE
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公司设定了最长的检查维修周期的推荐值,见表3。如果机组的实际运行模式与此基准不同,GE采用维修系数来修正维修周期的推荐值,不采用EOH计算方法。
表3 检查维修周期推荐值
燃烧系统 热通道部件 燃气轮机整体 9FA机型 8000小时 / 450次起动 24000小时 / 900次起动 48000小时 / 2400次起动 GE的修正系数有2个,分别为“维修时间因素”和“起动因素”。对连续运行机组,按“维修时间因素”来计算检修间隔;对起停调峰机组,按“起动因素”来计算检修间隔,见公式(5)。
表1规定的推荐的检修周期机组实际需要的维修间隔时间= (5)
“维修时间因素”或“起动因素”“维修时间因素”考虑了燃料种类的修正、燃烧温度的修正和蒸汽/水喷注的修正,用加权平均法按公式(6)进行计算。
加权计算时间数(K?M?I)?(G?1.5D?AfH?6P)维修时间因素== (6)
实际运行时间数G?D?H?P其中:
G —— 燃用天然气,1年内带基本负荷运行小时数;
D —— 燃用轻油,1年内带基本负荷运行小时数; H —— 燃用重油,1年内带基本负荷运行小时数;
Af —— 重油修正系数;
P —— 1年内带尖峰负荷运行小时数;
(K?M?I) —— 考虑燃烧室喷水/蒸汽的修正系数;
“起动因素”考虑了机组跳闸甩负荷的修正、紧急起动的修正和正常起动后快速加载负荷的修正,用加权平均法按公式(7)进行计算。
0.5NA?NB?1.3NP?20E?2F??(aTi?1)Tii?1n加权计算起动次数起动因素==实际起动次数NA?NB?NP?E?F?T (7)
7
其中:
NA —— 1年内带部分负荷的起/停次数(小于60%负荷); NB —— 1年内带基本负荷的起/停次数; NP —— 1年内带尖峰负荷的起/停次数; E —— 1年内紧急起动次数; F —— 1年内快速带负荷的起动次数; —— 1年内打闸次数;
TaT —— 打闸修正系数;
n —— 打闸类型次数(如,满负荷或部分负荷等);
6 结论
虽然在国家(国际)标准中规定了燃气轮机等效运行小时EOH的计算公式,但三大燃气轮机制造商并没有完全按照标准公式来计算。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公司则是先规定了理想状态下的热通道部件检查间隔期,再用维修系数来修正。三大燃气轮机制造商的EOH计算各不相同,因此,不能单纯从EOH的数据上来判断燃气轮机质量水平好或坏。
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