Vì sao công suất tuabin khí giảm khi thời tiết nóng và cách ứng phó

Vào một buổi chiều nóng, tuabin khí có thể giảm công suất đúng lúc nhu cầu tại cơ sở đạt đỉnh. Nguyên nhân chính là không khí đầu vào ấm hơn có mật độ thấp hơn, khiến máy nén nạp ít khối lượng không khí hơn và tuabin tạo ra ít công suất hơn. Giải pháp thực tế là xác định mức giảm dự kiến trong điều kiện môi trường hiện tại, kiểm tra các hạn chế hoặc suy giảm hiệu suất khác, sau đó đánh giá xem có cần làm mát hoặc thay đổi chế độ vận hành hay không.

Không nên mặc định mọi trường hợp thiếu hụt công suất vào mùa hè đều là sự cố. Đồng thời, cũng không nên cho rằng mức sụt giảm đột ngột là hiện tượng giảm công suất bình thường do nhiệt độ mà không kiểm tra dữ liệu vận hành. So sánh với các đường đặc tính hiệu suất của tổ máy và dữ liệu lịch sử gần đây là bước đầu tiên để phân biệt hai trường hợp này.

Vì sao nhiệt độ khí đầu vào cao hơn làm giảm công suất

Máy nén xử lý một lượng lớn không khí, nhưng quá trình đốt cháy và công của tuabin phụ thuộc vào khối lượng không khí đi qua máy. Khi nhiệt độ đầu vào tăng ở cùng một áp suất, mật độ không khí giảm. Khi lượng không khí theo khối lượng ít hơn, hệ thống điều khiển phải giới hạn nhiên liệu để duy trì các giới hạn về đốt cháy và nhiệt độ, làm giảm công suất có thể tạo ra trên trục.

Không khí đầu vào nóng hơn cũng làm thay đổi yêu cầu công của máy nén và điều kiện vận hành trong toàn bộ chu trình. Tác động chính xác đến công suất điện thuần và suất tiêu hao nhiệt phụ thuộc vào thiết kế tuabin, hệ thống điều khiển và điều kiện tại cơ sở. Không có một hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ sang công suất duy nhất nào có thể áp dụng đáng tin cậy cho mọi máy.

Trong nhà máy điện chu trình hỗn hợp, tác động có thể vượt ra ngoài máy phát tuabin: thay đổi lưu lượng và nhiệt độ khí thải có thể làm thay đổi khả năng thu hồi nhiệt và sản lượng hơi. Hãy đánh giá toàn bộ nhà máy thay vì chỉ xem chỉ số của tuabin khí là thước đo duy nhất về công suất bị mất.

Phân biệt giảm công suất bình thường với vấn đề về hiệu suất

Bắt đầu bằng hồ sơ dữ liệu được đồng bộ thời gian về nhiệt độ khí đầu vào, áp suất môi trường, độ ẩm, công suất điện, lưu lượng nhiên liệu, tỷ số áp suất máy nén, nhiệt độ khí thải và các giới hạn điều khiển liên quan. Nếu có thiết bị đo, hãy bổ sung tổn thất áp suất qua bộ lọc đầu vào và hệ thống khí thải. So sánh các chỉ số ở mức tải và chế độ vận hành tương tự; hoạt động ở tải một phần không thể thay thế trực tiếp cho việc so sánh hiệu suất ở toàn tải.

1. Kiểm tra công suất dự kiến. Sử dụng dữ liệu hiệu suất tại cơ sở do nhà sản xuất cung cấp hoặc các đường cong hiệu chỉnh đã được phê duyệt cho điều kiện môi trường thực tế, nhiên liệu và cấu hình thiết bị. Xác nhận số liệu tham chiếu là công suất máy phát hay công suất thuần của nhà máy.
2. Xem xét xu hướng. Mức giảm từ từ đi kèm nhiệt độ khí đầu vào tăng có thể phù hợp với hiện tượng giảm công suất bình thường. Mức thay đổi đột ngột, độ chênh nhiệt độ khí thải thay đổi bất thường hoặc khoảng cách ngày càng lớn so với đường cơ sở đã hiệu chỉnh cần được điều tra thêm.
3. Kiểm tra số đo và giới hạn. Xác minh các chỉ số nhiệt độ, áp suất và công suất đáng ngờ trước khi đưa ra kết luận. Xác định xem tổ máy bị giới hạn bởi nhiệt độ, nhiên liệu hay một giới hạn điều khiển đang hoạt động khác.
4. Kiểm tra tổn thất áp suất và tình trạng thiết bị. Chênh áp qua bộ lọc đầu vào tăng, máy nén bị bám bẩn hoặc đường khí thải bị cản trở có thể làm trầm trọng thêm ảnh hưởng của thời tiết nóng. Tuân thủ quy trình kiểm tra và bảo dưỡng tại cơ sở trước khi quy toàn bộ mức giảm công suất cho nhiệt độ môi trường.

Hãy so sánh các điều kiện tương đương sát nhất có thể. Thay đổi thành phần nhiên liệu, trạng thái làm mát khí đầu vào, tải phụ hoặc tình trạng máy phát có thể làm sai lệch phép so sánh đơn giản giữa các ngày. Ghi lại cả công suất tổng và công suất thuần: hệ thống làm mát hoặc thiết bị phụ trợ khác có thể giúp tăng công suất tuabin nhưng đồng thời tiêu thụ một phần điện năng bổ sung.

Khôi phục hiệu suất trước khi lắp thêm thiết bị làm mát

Khắc phục các tổn thất ở đầu vào và máy nén có thể tránh được thường là bước thực tế đầu tiên. Kiểm tra chênh áp qua bộ lọc theo giới hạn của nhà cung cấp thiết bị và kiểm tra tình trạng hư hỏng, tắc nghẽn hoặc rò rỉ gây dòng khí đi tắt. Bộ lọc bẩn làm tăng tổn thất áp suất đầu vào; tháo bỏ hoặc đi tắt bộ lọc khi chưa được phép sẽ khiến máy nén tiếp xúc với chất bẩn và không phải là giải pháp tắt có thể chấp nhận được.

Máy nén bị bám bẩn có thể làm giảm lưu lượng khí và hiệu suất. Nếu xu hướng vận hành và kết quả kiểm tra xác nhận nguyên nhân này, hãy sử dụng quy trình rửa trực tuyến hoặc ngoại tuyến đã được phê duyệt cho máy. Tần suất và hiệu quả rửa phụ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn, tình trạng máy và phương pháp được quy định; không nên xem việc rửa là biện pháp chắc chắn khắc phục mọi trường hợp giảm công suất.

Đồng thời, kiểm tra bố trí đầu vào để phát hiện tình trạng khí nóng tuần hoàn trở lại có thể tránh được. Khí thải, thiết bị lân cận và kiểu luồng khí có thể khiến nhiệt độ tại đầu vào máy nén cao hơn số liệu của trạm thời tiết. Hãy đo tại vị trí được quy định để đánh giá hiệu suất trước khi quyết định có nên thay đổi đường ống dẫn hay lắp tấm chắn hay không. Mọi điều chỉnh đều phải duy trì tổn thất áp suất ở mức chấp nhận được và bảo đảm khả năng tiếp cận để bảo dưỡng.

Chọn phương án làm mát khí đầu vào phù hợp với cơ sở, không chỉ dựa vào nhiệt độ đỉnh

Làm mát khí đầu vào làm tăng mật độ không khí và có thể khôi phục một phần công suất bị mất trong thời tiết nóng. Hiệu quả phụ thuộc vào thời tiết địa phương, số giờ vận hành, nguồn nước, mức tiêu thụ của thiết bị phụ trợ và lượng công suất cần thiết trong các giai đoạn nóng.

Làm mát bay hơi và phun sương

Đệm làm mát bay hơi và hệ thống phun sương được thiết kế phù hợp làm mát không khí bằng cách cho nước bay hơi. Mức làm mát có thể đạt được bị giới hạn bởi điều kiện bầu ướt của không khí đầu vào, vì vậy các hệ thống này thường có tiềm năng cao hơn khi thời tiết khô so với khi thời tiết ẩm. Xử lý nước, thoát nước và bảo dưỡng đều quan trọng: cặn bám, nhiễm bẩn hoặc phân phối nước không đồng đều có thể làm giảm hiệu suất và gây rủi ro trong vận hành.

Xác nhận phương án được chọn đáp ứng yêu cầu của nhà cung cấp tuabin về nước cuốn theo dạng giọt, chất lượng nước, lọc và giới hạn vận hành. Đệm làm mát cũng gây tổn thất áp suất, cần được tính đến khi đánh giá hiệu suất thuần.

Làm lạnh

Máy làm lạnh có thể hạ nhiệt độ khí đầu vào xuống dưới nhiệt độ bầu ướt môi trường và có thể hữu ích ở những nơi độ ẩm hạn chế hiệu quả làm mát bay hơi hoặc khi cần kiểm soát nhiệt độ khí đầu vào chặt chẽ hơn. Đổi lại là phải bổ sung thiết bị và tiêu thụ năng lượng. Hãy đánh giá độ sụt áp của dàn lạnh, việc quản lý nước ngưng và nhu cầu điện hoặc nhiệt của máy làm lạnh so với công suất thu hồi được trong các giờ vận hành cần thiết.

Trước khi chọn một trong hai phương án, hãy yêu cầu ước tính hiệu suất dựa trên tuabin thực tế, thiết kế đầu vào và biểu đồ nhiệt độ, độ ẩm tại địa phương. So sánh công suất thuần dự kiến trong các giờ cao điểm, không chỉ dựa vào công suất làm mát hoặc mức tăng công suất tổng của tuabin.

Thay đổi vận hành khi chưa thể triển khai làm mát ngay

Sử dụng dự báo hiệu suất đã hiệu chỉnh để lập kế hoạch huy động vào mùa hè và biên dự phòng. Khi quy trình và hệ thống điện cho phép, hãy chuyển các phụ tải linh hoạt khỏi những giờ nóng nhất hoặc bố trí bảo dưỡng ngoài những giai đoạn mà công suất giảm sẽ gây ảnh hưởng lớn nhất. Trong cùng đợt rà soát, hãy kiểm tra khả năng cung cấp nhiên liệu và thiết bị phụ trợ ở nhiệt độ môi trường cao; dự báo tuabin đạt yêu cầu không đồng nghĩa với việc các hạn chế khác tại cơ sở cũng được loại bỏ.

Không tăng nhiệt độ đốt, vô hiệu hóa các giới hạn điều khiển hoặc thay đổi cài đặt bảo vệ để khôi phục công suất. Những hành động này có thể làm hỏng các bộ phận đường khí nóng hoặc làm suy giảm chức năng bảo vệ. Nếu nhu cầu vượt quá khả năng cho phép của tổ máy, hãy giảm yêu cầu tải hoặc bố trí công suất bổ sung theo các quy trình đã được phê duyệt tại cơ sở.

Khi thiếu hụt công suất cho thấy cần quyết định mở rộng công suất quy mô lớn hơn

Nếu tuabin sạch, thiết bị đo đáng tin cậy và công suất vẫn gần với đường đặc tính hiệu suất đã hiệu chỉnh, phần thiếu hụt còn lại có thể là vấn đề hoạch định công suất thay vì lỗi bảo dưỡng. Hãy so sánh phương án làm mát khí đầu vào với các biện pháp đã được phê duyệt khác để đáp ứng phụ tải trong ngày nóng, có tính đến diện tích sẵn có, các hạn chế lắp đặt và hồ sơ vận hành.

Đối với đánh giá mở rộng hoặc thay thế, dòng sản phẩm Gas Turbine bao gồm các model từ QGT-2 đến QGT-110. Việc lựa chọn model cần dựa trên công suất đầu ra yêu cầu tại cơ sở trong điều kiện môi trường thiết kế, không chỉ dựa vào công suất định mức danh nghĩa. Trước khi so sánh với tổ máy hiện có, hãy xác nhận loại nhiên liệu áp dụng, cơ sở tính công suất điện và các hiệu chỉnh hiệu suất cho cấu hình dự kiến.

Hãy chuyển các sai lệch chưa được giải thích so với hiệu suất đã hiệu chỉnh, độ chênh nhiệt độ khí thải bất thường hoặc tình trạng giới hạn điều khiển tái diễn đến bộ phận hỗ trợ kỹ thuật của cơ sở. Những dấu hiệu này cần được đánh giá cụ thể theo từng máy, thay vì tiếp tục điều chỉnh tải chỉ dựa trên thời tiết.