9E燃?xì)廨啓C(jī)熄火轉(zhuǎn)速升高的原因分析及對策

王歡歡，李宏蓮

(上海奉賢燃機(jī)發(fā)電有限公司，上海 201403)

0 引言

上海奉賢燃機(jī)發(fā)電有限公司(以下簡稱奉賢發(fā)電公司)4臺燃?xì)廨啓C(jī)為美國GE公司生產(chǎn)的PG9171E型燃?xì)廨啓C(jī)，配套杭州鍋爐廠生產(chǎn)的余熱鍋爐和上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的LZN55－5．6/0．65型汽輪機(jī)，作為上海市的主力調(diào)峰機(jī)組，于2005年年底先后投產(chǎn)。隨著運(yùn)行時(shí)間、次數(shù)的增加，燃?xì)廨啓C(jī)熄火轉(zhuǎn)速出現(xiàn)了緩慢升高的趨勢。燃?xì)廨啓C(jī)在高轉(zhuǎn)速下熄火，尤其是在臨界轉(zhuǎn)速熄火，會對主設(shè)備產(chǎn)生較大的影響。奉賢發(fā)電公司組織相關(guān)專業(yè)人員對這一問題進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，提出改進(jìn)方案，力求徹底消除這一安全隱患。

1 機(jī)組現(xiàn)狀及存在的問題

自2009年開始，在燃?xì)廨啓C(jī)停機(jī)過程中出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速下降緩慢、熄火轉(zhuǎn)速偏高的問題，而且熄火轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)走高的態(tài)勢。#11，#21燃?xì)廨啓C(jī)2009年和2010年的部分熄火轉(zhuǎn)速相對值統(tǒng)計(jì)見表1(熄火轉(zhuǎn)速相對值=熄火轉(zhuǎn)速/額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速為3 000 r/min)。

表1 #11，#21燃?xì)廨啓C(jī)部分熄火轉(zhuǎn)速相對值 %

在正常的停機(jī)過程中，機(jī)組解列后燃料指令會迅速減小，使燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速平滑下降并快速地通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，到達(dá)40．0%額定轉(zhuǎn)速后熄火。從表1可以看出，#11，#21燃?xì)廨啓C(jī)每次停機(jī)的熄火轉(zhuǎn)速相對值都有不同程度的升高。燃?xì)廨啓C(jī)在高轉(zhuǎn)速下熄火尤其是在臨界轉(zhuǎn)速下熄火停機(jī)，會產(chǎn)生較大的振動，長此以往，將會對燃?xì)廨啓C(jī)整個主設(shè)備造成嚴(yán)重的損傷，其影響不容忽視。奉賢發(fā)電公司技術(shù)人員對燃?xì)廨啓C(jī)大量的停機(jī)歷史曲線圖進(jìn)行分析并對各參數(shù)設(shè)置進(jìn)行比較，認(rèn)為閥門特性的改變以及天然氣成分變化等因素造成了熄火轉(zhuǎn)速偏高，而天然氣成分變化造成天然氣熱值發(fā)生改變是主要原因。

2 技術(shù)重點(diǎn)和改造方案

2．1 控制邏輯分析

在停機(jī)過程中，燃料沖程基準(zhǔn)(FSR)是由最小燃料沖程FSRMINN決定的，而FSRMINN的生成則取決于一組參數(shù)，如圖1所示。

在圖1中，參數(shù)FSKMINN1～FSKMINN4是決定最小燃料沖程 FSRMINN的拐點(diǎn)轉(zhuǎn)速，取值為5%，40%，82%，85%，這組參數(shù)決定了FSRMINN曲線的橫坐標(biāo)。參數(shù)FSKMIND1_n～FSKMIND4_n和FSKMIND4X是相對于各個拐點(diǎn)轉(zhuǎn)速的FSRMINN的取值，這組參數(shù)決定了FSRMINN曲線的縱坐標(biāo)。這2組參數(shù)形成一條停機(jī)過程中FSRMINN的值相對于燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速的曲線。在完全使用天然氣的情況下n=1，而參數(shù)FSKMINN1～FSKMINN4的取值相對固定，因此，參數(shù)FSKMIND1_1～FSKMIND4_1和FSKMIND4X是決定轉(zhuǎn)速下降曲線的關(guān)鍵參數(shù)，也是最終決定熄火轉(zhuǎn)速的關(guān)鍵參數(shù)。停機(jī)過程中轉(zhuǎn)速下降緩慢，說明燃料指令相對較高，降低參數(shù)FSKMIND1_1～FSKMIND4_1和FSKMIND4X的取值是解決問題的關(guān)鍵所在。

圖1 最小燃料沖程FSRMINN邏輯塊

圖2 FSR最小值選擇門

2．2 建立試驗(yàn)方案

由于機(jī)組長時(shí)間運(yùn)行后閥門特性有了一定的改變，而且天然氣成分等因素也發(fā)生了變化，參數(shù)FSKMIND1_1～FSKMIND4_1和FSKMIND4X原來的取值已經(jīng)不適合機(jī)組目前的狀況了，而合適的取值只能通過試驗(yàn)的方法得到。

燃?xì)廨啓C(jī)的FSR是由6個因素決定的:手動FSR、啟動 FSR(點(diǎn)火、暖機(jī))、加速 FSR、轉(zhuǎn)速/負(fù)荷FSR、溫控FSR(進(jìn)氣溫度、壓氣機(jī)出口壓力、燃料量)和停機(jī)FSR。這6個燃料沖程基準(zhǔn)輸向FSR最小值選擇門，選出其中最小值賦給FSR作為選用的FSR，同一時(shí)刻僅有1個系統(tǒng)的FSR通過最小選擇門進(jìn)入控制?，F(xiàn)在的問題是，停機(jī)過程中轉(zhuǎn)速下降緩慢，說明停機(jī)FSR的值偏高，根據(jù)這個原理，在機(jī)組解列后可以通過在操作員站手動介入的方法來減小最終FSR的值，使燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速快速而平滑地下降。當(dāng)達(dá)到理想的轉(zhuǎn)速曲線時(shí)，根據(jù)手動介入的FSR值就可以得出參數(shù)FSKMIND1_1～FSKMIND4_1和FSKMIND4X的取值。FSR最小值選擇門如圖2所示。

2．3 試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過多次在線試驗(yàn)和動態(tài)修改，最終得出一套與燃?xì)廨啓C(jī)當(dāng)前狀況相匹配的參數(shù)(見表2)，確保燃?xì)廨啓C(jī)在停機(jī)過程中轉(zhuǎn)速平滑下降，并達(dá)到正常的熄火轉(zhuǎn)速后熄火。

3 修改參數(shù)前、后停機(jī)熄火曲線對比

程序修改完成后，對機(jī)組進(jìn)行了運(yùn)行驗(yàn)證。圖3為程序修改前#11燃?xì)廨啓C(jī)停機(jī)熄火曲線。圖3中:T1_TNH為燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)速;T1_L28FDX為燃?xì)廨啓C(jī)熄火時(shí)間;T1_L52GX為燃?xì)廨啓C(jī)的解列時(shí)間;T1_BB_MAX為燃?xì)廨啓C(jī)的軸承最大振動速度。從圖3可以看出，燃?xì)廨啓C(jī)解列后轉(zhuǎn)速下降緩慢，甚至一段時(shí)間內(nèi)沒有明顯下降。解列8min后燃?xì)廨啓C(jī)自動熄火，此時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)速為2 030 r/min(67．7%額定轉(zhuǎn)速)。在此期間以及熄火后一段時(shí)間，軸承最大振動速度一直很高，熄火時(shí)達(dá)3．938 mm/s。

表2 #11燃?xì)廨啓C(jī)相關(guān)參數(shù)修改值

圖3 程序修改前#11燃?xì)廨啓C(jī)停機(jī)熄火曲線

圖4是修改參數(shù)后#11燃?xì)廨啓C(jī)的停機(jī)熄火曲線。燃?xì)廨啓C(jī)解列后轉(zhuǎn)速平滑下降，轉(zhuǎn)速達(dá)1 178 r/min(39．3%額定轉(zhuǎn)速)時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)熄火。此時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)軸承最大振動速度僅為0．633mm/s。雖然燃?xì)廨啓C(jī)在通過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)振動較大，但整體水平偏低，特別是在熄火時(shí)，振動比前者有顯著改善。

圖4 程序修改后#11燃?xì)廨啓C(jī)停機(jī)熄火曲線圖

4 結(jié)束語

優(yōu)化改造后，奉賢發(fā)電公司4臺9E燃?xì)廨啓C(jī)都能在正常的轉(zhuǎn)速下熄火，比較圓滿地解決了燃?xì)廨啓C(jī)熄火轉(zhuǎn)速升高的問題。這對設(shè)備的健康狀況、機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行都有重要的意義，也為以后國內(nèi)同類9E機(jī)組的運(yùn)行提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，通過對9E燃?xì)廨啓C(jī)Mark V控制系統(tǒng)程序的研究以及功能塊特性參數(shù)的探索，技術(shù)人員加深了對控制系統(tǒng)的認(rèn)識，提高了技術(shù)水平。

［1］武常鋼．燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)技術(shù)改造實(shí)例［J］．新型儀器與智能儀表，2005(3):49－50．

［2］JB/T 5884—1991，燃?xì)廨啓C(jī)控制與保護(hù)系統(tǒng)［S］．

［3］馮占利．Mark V控制系統(tǒng)在燃?xì)廨啓C(jī)上的應(yīng)用實(shí)踐［J］．化工自動化及儀表，2008(3):76－77．

［4］周暉．9E燃?xì)廨啓C(jī)Mark V(TMR)控制系統(tǒng)故障分析及對策［J］．燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2006，19(4):55 －59．

［5］王選生，王晉君，蔡新波．燃?xì)廨啓C(jī)Mark V控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析［J］．機(jī)械與電子，2007(10):62－63．

［6］李新斌．9E燃?xì)廨啓C(jī)在停機(jī)過程中無法自動解列的分析處理［J］．浙江電力，2004(6):50 －52，55．

［7］陳秀猛，金賢嬌，陳浩．9E型聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組停機(jī)方式的優(yōu)化分析［J］．制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2011，32(2):91－94．

［8］呂先忠，丁乙釜，王函弘，等．PG9E型燃?xì)廨啓C(jī)組試運(yùn)行中的若干問題及處理［J］．浙江電力，2001(1):43－45．

［9］吳石賢．燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)概況［J］．發(fā)電設(shè)備，2003(2):56－58．

［10］任其智．燃?xì)廨啓C(jī)的檢修［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011．

［11］戴初成，景浩．PG6581B型燃機(jī)停機(jī)程序缺陷的分析［J］．燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2010(2):67 －69．

［12］陸必春．基于Mark+Ⅵ的燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用研究［D］．鎮(zhèn)江:江蘇大學(xué)，2004．

［13］曾奕強(qiáng)，范雪飛，陳洪溪．PG9171E燃機(jī)改用雙燃料系統(tǒng)的探討［J］．燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2007，20(3):69 －72．

［14］張劍萍．PG9171E型燃機(jī)運(yùn)行技術(shù)特性［J］．華東電力，1999(1):50－52．