瓦斯燃气发电机组电气系统调试

瓦斯燃气发电机组电气系统调试

沈祖成

中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司 山东 济南 250102

摘要：在高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井中，均建立了煤层瓦斯抽采及综合利用设施。瓦斯发电是目前最主流的综合利用项目。发电机单机容量增大能降低单位容量成本，提高电厂的经济效益。提高单机容量的最主要措施在于增加线负荷，但线负荷增加后绕组线圈的温度也随之升高，温度的增加对发电机的安全运行不利，因此必须改善发电机的冷却条件，提高其散热强度，才能将发电机各个部位的温度控制在允许的范围以内，确保发电机安全、可靠地运行。

关键词：瓦斯气；燃气发电机组；电气系统；调试

在现有的煤矿瓦斯发电机中，其使用存在很多老旧和效率低下的原因，这些都是制约发展的因素，在文中提到了煤矿瓦斯发电机组冷却系统改造的方法和技术，以及改造后的效果，其方案与设计的思路是完全正确的，为其他电站机组的改造提供了宝贵的经验。

1发电机组循环水冷却系统工作流程

1.1闭式循环冷却系统

闭式循环冷却系统使用固定的冷却水量来冷却介质，而且冷却水不暴露于大气，没有水被蒸发。闭式循环冷却水系统在煤矿瓦斯发电系统有三种应用场合：一是冷却汽轮机的乏机，如在严重缺水地区建设的空冷机组，多采用这种系统；二是部分电厂将轴瓦冷却水等组成一个专门的闭式循环冷却系统，即二次冷却系统；三是装有水内冷发电机的电厂。

1.2开式循环冷却系统

在开式循环冷却水系统中，冷却水经循环水泵送入凝汽器，进行热交换，被加热的冷却水经冷却塔冷却后，流入冷却塔底部水池，再由循环水泵送入凝汽器循环使用。这种循环利用的冷却水称为循环冷却水。在冷却塔中，循环水的冷却是通过水和空气接触，由蒸发散热、接触散热和辐射散热三个过程共同作用的结果。其中，接触散热是由较高温度的水与较低温度的空气接触，由于温差使热水中的热量传到空气中去，水温得到了降低。蒸发散热是因为进入冷却塔的空气，十分含量一般低于饱和状态，而在水汽界面上的空气已经达到饱和状态，这种含湿量的差别，使得水蒸气不断扩散到空气中去，随着水汽的扩散，界面上的水分就不断蒸发，把热量传给空气。所以水的蒸发冷却，可以使水温低于空气的湿度。辐射传热是除冷却池外，对其他各型冷却构筑物的影响不大，一般可以忽略不计。

1.3高温循环冷却系统

该系统的功用是：将在高温区工作的零部件（机体、汽缸套、汽缸盖）所吸收的热量及时传递出去，以保证其在保温环境下可靠地工作。“高温循环冷却系统”中的高温水泵冷却水经机体进水管直接压送到机体右侧水道内。又通过飞轮端连接机体左、右两侧的串水管，进入机体左侧水道内。进入机体水道的冷却水，流过汽缸套外部水套，经机体上部与汽缸盖连通的4个串水孔进入汽缸盖水腔，然后由汽缸盖上端面出水口进入各气缸盖的回水管。发动机左右两排汽缸盖的回水管汇合后，经高温回水总管被送往高温热交换器或卧式水箱的高温散热器内进行冷却，最后又回流到高温水泵开始新一轮循环。

1.4低温循环冷却系统

该系统的功用是：降低增压后的混合气温度和机油温度，以提高发动机充气效率和保持机油的正常润滑。“低温循环冷却系统”中的低温水泵将冷却水送到中冷器内，以冷却增压后的混合气，然后经水管送至机油冷却器，以冷却机油，从机油冷却器流程的冷却水经回水管被送往低温热交换器或卧式的低温散热器内进行冷却，最后又回流到低温水泵开始新一轮循环。发动机在工作过程中，需控制其适当的冷却水温，以免带走过多的热量，造成发动机功率下降，油耗增加、工作粗暴等不良后果。因此，在保证受热零件工作可靠的前提下，应使发动机散走的热量尽可能少些。通常发动机的高温回水温度应控制在70～80℃范围内较为适宜。

2技术方案

2.1瓦斯发电余热回收系统

瓦斯发电余热回收系统设备采用500GFZ1燃气内燃机。根据机组热平衡及排放指标数据分析：燃气内燃机烟气排放含有HC、NOX、碳颗粒以及微量硫化合物。这些物质在气态时不会对设备产生腐蚀，如果排烟温度过低，水蒸气冷凝成液态水，氮氧化物和硫化物就会溶于水中形成酸，腐蚀设备。碳颗粒在潮湿状态容易结垢。烟气余热换热器需将排烟温度控制在150℃左右，防止冷凝水凝结。浴室采用暖气片散热采暖，70～80℃为最佳工作温度，考虑到管路的热损，故温度设定为80℃。

2.2燃气发电机余热回收数据

500GFZ1燃气发电机组，额定功率500kW，热效率35%，经计算得知燃气发电机组总热功率为1429kW。排烟热功率占总热功率32%，可回收率63%。经实测每台发电机组正常运行发电量为450kW，为理论值的90%，可回收热值则为411kW，可回收率按63%计算，两台瓦斯发电机组运行每天可产生80℃热水151t，考虑热水管网等热损失10%，即每天至少可产生80℃热水135t，即50℃热水236t，完全能满足澡堂洗浴热水要求。

2.3烟道热回收

由于高温冷却水余热回收有可能影响瓦斯发电机组冷却循环，且余热回收较为复杂，投入费用较高；烟道余热回收系统简单、可靠，实施方便，费用较低；余热回收利用既可单独运行，也可与原有水源热水泵同时运行，因此只选择瓦斯发电机组烟道余热利用系统。当发电机组启动运行时，烟道热回收机组进水电磁阀打开，冷水进去回收机组进行充分热交换（如果检测到冷水压力未达到设定值时，冷水增压泵自动启动运行），保证一次性出水达到设定温度。若出水温度未达到设定温度时机组自动报警。在机组控制器中可设定出水量、温度等。发电机组停止工作（或故障）时热回收机组进水电磁阀关闭，整个机组停止工作。发电机组停止运行或检修，水源热泵系统检测到热水水位降低或温度降低时将自动启动生产热水，确保澡堂热水需求。

2.4调试准备

瓦斯燃气发电机组本体设备安装、内部与外部系统一次电缆、二次电缆接线完毕，具备合格的交直流电源并具备送电条件，现场调试照明设施及消防安全设施齐备。瓦斯燃气发电机组的图纸及技术资料齐全，发电机组保护及自动控制装置的整定值计算及相关参数设定值已经计算、汇总完成。调试用微机保护校验仪、数字式绝缘电阻测试仪、高压核相器、相序表、数字相位表、互感器特性测试仪、机组启动测控仪、高压耐压试验仪等调试设备齐全，设备性能符合现场调试要求、安全可靠且在鉴定有效期内。

2.5控制系统带电及辅助设备试运

依据设备厂家提供的控制柜接线图检查内部接线回路、各回路元器件及插件安装情况，确认没有卡件松动、导线虚接等情况，然后使系统控制柜内所有电源开关处于断开位置，用500Ｖ绝缘电阻测试仪测量线路对外壳绝缘电阻，应无短路、接地现象，对地绝缘电阻值应满足设计及相关技术规范要求。检查外部电源情况正常后，按技术说明书依次投入各路控制电源，使机组本体综合电子管理系统、辅助设备控制系统带电。送电后观察控制柜中装置面板的指示灯是否点亮、显示是否正常。修改电子管理系统时钟及各系统参数，断、合直流电源后，各参数应保证不变。有双路电源供电的应进行冗余电源切换试验。

3结束语

瓦斯燃气发电机组从安装到并网发电，涉及电气、热工、机务等各专业调试，需要各个专业相互配合才能实现机组并网发电，其中电气系统调试贯穿于瓦斯燃气发电机组调试整个阶段。本文也仅仅就电气专业调试程序进行了介绍与总结，许多调试及维护工作还需要设备厂家专业技术人员指导才能完成。工程实践中还会接触到更多不同类型的瓦斯燃气发电机组，每位调试技术人员只有不断学习、不断积累经验，才能更好地认知以及掌握燃气机组的调试。

参考文献

[1]王玉财,刘东,郑洪义,马俊杰,王艳旭,郝利华.1000GF9-WK低浓度高压瓦斯发电机组[J].石油科技论坛,2016,35(S1):179-181+255.

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