賈銳

【摘 要】分析了防喘壓差保護(hù)停機(jī)的原因，給出了西門子V94.2型燃?xì)廨啓C(jī)防喘壓差測量圖，指出防喘壓差保護(hù)停機(jī)對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性、安全性的影響，針對燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)水洗后啟機(jī)失敗提出整改措施。

【關(guān)鍵詞】燃?xì)廨啓C(jī)；防喘壓差；測量管路；壓氣機(jī)；水洗

中圖分類號： TK473 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）21-0021-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.009

【Abstract】The reasons for the shutdown of the surge differential pressure protection are analyzed， the surge differential pressure relief map of SIEMENS V94.2 gas turbine is given， it is pointed out that the shutdown of the surge differential pressure protection on the unit's economy and safety， aiming at the failure of unit startup in compressor after washing， the improvement measures are put forward.

【Key words】Gas turbine； Surge pressure differential； Measuring pipeline； Compressor； Water washing

0 前言

燃?xì)廨啓C(jī)喘振是壓氣機(jī)的一種不穩(wěn)定工況，會使壓氣機(jī)出口空氣流量突降，影響燃燒反應(yīng)和透平做功，透平做功減小又使壓氣機(jī)推動功減小，使喘振加重，這樣會形成惡性循環(huán)，造成燃?xì)廨啓C(jī)振動劇增并伴隨沉悶的嗡嗡聲，危及燃?xì)廨啓C(jī)本體安全。所以在燃?xì)廨啓C(jī)啟動和低負(fù)荷時設(shè)置高、低壓放氣閥和IGV可調(diào)導(dǎo)葉，以避免喘振發(fā)生，同時為了以防萬一，燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)置有防喘壓差在線監(jiān)測保護(hù)，防喘壓差保護(hù)作為避免燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)生喘振的最后一道屏障，顯得尤為重要。

1 事例情況

某電廠裝設(shè)有兩臺德國西門子V94.2型燃?xì)廨啓C(jī)，操作系統(tǒng)是西門子SPPA—T3000系統(tǒng)，燃燒方式為預(yù)混燃燒，配置防喘壓差在線監(jiān)測保護(hù)，為防止此保護(hù)誤動或拒動，2013年3月對防喘壓差保護(hù)進(jìn)行升級改造，新增兩個防喘壓差測量點，加上原先的一個測量點共3個防喘壓差測量點，使其構(gòu)成3取2邏輯判斷，即如果3個當(dāng)中有1個測點故障，其他2個正常，那么燃?xì)廨啓C(jī)依然可以正常運行，這樣就可以提高燃?xì)廨啓C(jī)的安全、穩(wěn)定性。燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)水洗方式只有停機(jī)后離線水洗，離線水洗轉(zhuǎn)速為600r/min。2015年6月壓氣機(jī)水洗完之后，燃?xì)廨啓C(jī)第一次啟機(jī)過程中，往往會觸發(fā)防喘壓差保護(hù)動作，進(jìn)入停機(jī)程序。這種情況只發(fā)生在壓氣機(jī)水洗之后，平時燃?xì)廨啓C(jī)啟動一切正常。

1.1 水洗后啟機(jī)數(shù)據(jù)曲線分析

查詢壓氣機(jī)水洗后的第一次啟機(jī)情況（如圖1），縱坐標(biāo)表示水洗后第一次啟動燃?xì)廨啓C(jī)成功或失敗，橫坐標(biāo)表示壓氣機(jī)水洗次數(shù)，1-7次按時間由近及遠(yuǎn)依次、連續(xù)選取，即第1次時間是2015年6月，第7次時間是2014年8月，中間不漏掉任何一次水洗。

從圖1中得出，兩臺燃機(jī)都出現(xiàn)了壓氣機(jī)水洗之后第一次啟機(jī)都會失敗，因此排除了偶然性。兩臺燃?xì)廨啓C(jī)都有同樣的情況，說明不是某一特定設(shè)備部件異常導(dǎo)致，很大程度上是防喘壓差儀表安裝位置、測量管路的問題。

1.2 防喘壓差保護(hù)原理

如圖2，防喘壓差是進(jìn)氣道A點和可調(diào)導(dǎo)葉IGV前B點之間的壓差。氣流是從A點流向B點，AB兩點壓差可以反應(yīng)出壓氣機(jī)進(jìn)氣流速，壓差越大流速越大，如果忽略進(jìn)氣粗濾、細(xì)濾的影響，流速又反應(yīng)的是進(jìn)氣流量，流速越大進(jìn)氣流量越大，也就是說防喘壓差越大，壓氣機(jī)進(jìn)氣流量越大。壓氣機(jī)發(fā)生喘振時，最明顯的特征就是壓氣機(jī)進(jìn)氣流量突然降低，所以如果AB兩點壓差過小，就說明壓氣機(jī)發(fā)生了喘振。該廠燃?xì)廨啓C(jī)防喘壓差保護(hù)邏輯是：如果燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速大于2520r/min，且AB兩點壓差小于3KPa，就會出發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)跳閘指令，從而達(dá)到保護(hù)燃?xì)廨啓C(jī)本體的目的。

2 防喘壓差保護(hù)停機(jī)原因分析

2.1 測量管路存在積水

這種情況只發(fā)生在燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)水洗之后第一次啟機(jī)過程中，說明防喘壓差保護(hù)動作和壓氣機(jī)水洗一定有關(guān)系。仔細(xì)分析得出，壓氣機(jī)水洗需要向通流部分進(jìn)行射流和霧化噴水（如圖2），而且進(jìn)水量很大，水從射流、霧化噴入口進(jìn)入，然后從B點進(jìn)入測量管路，但A點位于進(jìn)氣室，因此不受壓氣機(jī)水洗影響，所以每次水洗之后都會從B段管線放水閥放出一些水，但積水有可能放不盡，即使放盡了，測量管路潮濕也會增大管路阻力損失，從而影響防喘壓差的測量的準(zhǔn)確性。

2.2 測量管路有灰塵

只有壓氣機(jī)水洗后第一次啟機(jī)過程中，防喘壓差保護(hù)動作停機(jī)（如圖1所示），一年前從未出現(xiàn)過此種情況，所以很可能是測量管路由于運行時間長了，管內(nèi)壁或多或少有灰塵，灰塵遇水后就會粘附在管內(nèi)壁，這會增大管路阻力，從而影響防喘壓差。

2.3 新增儀表測量管路細(xì)長

新增測量儀表2、3管路較長（見圖2）。通常情況下，管路長，其實不會影響測量壓差，因為A段和B段測量管路同時增加長度，A和B兩段的沿程阻力同時增大，儀表前后壓差保持不變。但B斷段進(jìn)水之后，管內(nèi)壁的水膜對測量管路的氣流具有吸附力，增大了B段管路的沿程阻力，測量管路長、細(xì)會使這種情況更加更加明顯。

總之，上述三點都增大了B段管路阻力，而A段由于不受水洗的影響，所以A段阻力不變，氣流是從A點流向B點的，B段阻力增大，相當(dāng)于B段受阻堵塞，那么儀表兩端壓差要比AB兩點實際壓差?。ㄒ妶D3），就會達(dá)到防喘壓差保護(hù)條件，使燃?xì)廨啓C(jī)動作停機(jī)。

3 采取措施

3.1 清除測量管路灰塵

測量管路由于運行時間長，管壁內(nèi)有積灰，所以可以用壓縮空氣對儀表管路進(jìn)行吹掃，從儀表隔離閥或儀表接口處吹入壓縮空氣進(jìn)行清掃，但要注意不能讓高壓的壓縮空氣吹入儀表，以防止影響防喘壓差儀表的靈敏度甚至損壞儀表。

3.2 縮短測量管路

目前防喘壓差儀表2、3的位置較遠(yuǎn)，測量管路長，且管路細(xì)（見圖2），將防喘壓差儀表2、3的安裝位置調(diào)整管路最近的地方，如進(jìn)氣室旁邊的空位置、防喘壓差儀表1下部的空位置等，同時將測量管路的細(xì)管改為統(tǒng)一的粗管。

4 實施效果

上述措施實施后，經(jīng)過近半年時間的運行實踐，未再發(fā)生壓氣機(jī)水洗后第一次啟動喘振壓差保護(hù)動作跳機(jī)的情況，這個問題的解決不僅排除了機(jī)組啟動過程存在的安全隱患，同時也取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

4.1 安全隱患

燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)水洗后第一次啟機(jī)失敗后，必須再次啟動，經(jīng)歷了一次熱脹-冷縮循環(huán)后，再次啟機(jī)又是熱脹，第二次啟機(jī)后有可能會造成機(jī)組振動增大，對燃?xì)廨啓C(jī)本體及安全造成一定的影響，同時也影響機(jī)組的壽命。

為了第二次啟機(jī)成功，需要屏蔽防喘壓差保護(hù)信號，但這絕非長久之計，因為屏蔽此信號，相當(dāng)于燃?xì)廨啓C(jī)失去防喘壓差保護(hù)，若真有此類故障時就不能對機(jī)組實現(xiàn)保護(hù)，存在一定的安全風(fēng)險。

4.2 經(jīng)濟(jì)損失

燃?xì)廨啓C(jī)執(zhí)行啟機(jī)命令后，從盤車轉(zhuǎn)速100r/min開始升速，在變頻器和靜態(tài)勵磁機(jī)的作用下，發(fā)電機(jī)拖動壓氣機(jī)升速至500r/min，此時壓氣機(jī)出口有一定的空氣流量，具備了燃燒室點火所需的空氣量，點火液化氣進(jìn)入燃燒室開始點火，天然氣控制閥打開，天然氣進(jìn)入燃燒室燃燒，透平開始工作，在變頻、勵磁和透平共同作用下，轉(zhuǎn)子將升速至2250r/min后，勵磁和變頻退出工作，只有透平將轉(zhuǎn)速升至3000r/min，然后才開始并網(wǎng)輸出電能。整個啟機(jī)過程需要12分鐘，如果防喘壓差保護(hù)動作停機(jī)后，又需要重新啟動，那么就浪費了一次啟機(jī)所需要的電能、天然氣和點火液化氣等，折合經(jīng)濟(jì)損失為0.8萬元/次。

4.3 推遲機(jī)組并網(wǎng)時間

燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)水洗后第一次啟機(jī)過程需要耗時10分鐘，如果防喘壓差保護(hù)動作停機(jī)后，燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子惰走至盤車轉(zhuǎn)速后才具備下次啟動條件，轉(zhuǎn)子惰走需要耗時10分鐘，檢修人員到達(dá)現(xiàn)場處理，閉鎖防喘壓差保護(hù)等，又需要10分鐘，總共將燃?xì)廨啓C(jī)并網(wǎng)時間推遲了30分鐘，聯(lián)合循環(huán)的汽輪機(jī)同樣也推遲了30分鐘。如果此時電網(wǎng)負(fù)荷緊張，電網(wǎng)調(diào)度中心有可能因為機(jī)組未按計劃時間并網(wǎng)而對電廠進(jìn)行考核。

5 結(jié)語

通過對防喘壓差在線監(jiān)測保護(hù)裝置測量誤差導(dǎo)致的機(jī)組啟動失敗問題的全面分析，找到了問題的根源，采取了有效的改進(jìn)措施后，很好地解決了這類燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)水洗后第一次啟機(jī)失敗的問題，同時對微壓差儀表測量誤差原因分析具有一定的指導(dǎo)作用。