淺談M701F燃氣發(fā)電機組調試中的問題及處理方法

摘要日本三菱公司的M701--9F級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，是目前世界上較為先進的一種聯(lián)合發(fā)電機組技術。該機組采用發(fā)電機尾置配置方式[1]，即燃氣輪機+向下排汽的汽輪機+發(fā)電機的連接方式。MPCP1-701F型單軸聯(lián)合循環(huán)機組的凈功率為398MW，機組效率高達57%。本文通過對9F級燃氣發(fā)電機組在調試中遇到的一些問題及處理方法進行了總結分析。

關鍵詞：9F燃氣輪機；原因分析；問題處理

1.9F級燃氣發(fā)電機組結構型式及特點

燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組就是將燃氣輪機的排氣引入余熱鍋爐，產(chǎn)生的高溫、高壓蒸汽驅動汽輪機，帶動汽輪發(fā)電機發(fā)電。M701F型采用燃氣輪機、蒸汽輪機同軸推動一臺發(fā)電機的單軸聯(lián)合循環(huán)型式，聯(lián)合循環(huán)的熱效率接近60%[2]。燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組具有：電廠整體循環(huán)效率高、清潔環(huán)保對環(huán)境污染小、調峰能力強，可以適時快速啟停、廠用電率低、自動化程度高，需要人員少、單位投資低、占地面積小和耗水量小以及建設周期短等特點。[3]

三菱公司的機島控制采用集成的DIASYS-UP控制系統(tǒng)，汽機調節(jié)保護系統(tǒng)采用DIASYS-UP-DEH系統(tǒng)，如圖1所示[4]。DIASYS控制系統(tǒng)有用于透平控制的專用模件，能適應透平控制的需要；DIASYS-UP-DEH系統(tǒng)設置了全面的防超速功能，包括超速保護（OPC）功能、機械危急遮斷功能和電超速保護等功能。

三菱M701F燃機的燃燒室共有20個燃燒器，采用環(huán)管型布置，每個燃燒器由燃燒噴嘴、火焰筒、過渡段和旁路閥等其它附件組成。燃機的燃燒控制也是燃機控制的關鍵，直接關系到燃機的穩(wěn)定運行。[5]

圖1 燃氣發(fā)電機組控制系統(tǒng)示意圖

2. 9F級燃氣發(fā)電機組調試中的問題及處理方法

2.1 燃機部份中的問題

2.1.1 葉片通道溫度（BPT）偏差大

問題描述：燃氣輪機的燃燒室及其熱通道部件處于高溫高壓的工況中，容易產(chǎn)生燃燒不穩(wěn)定及燃燒壓力波動大，可能導致火焰筒或過渡段等部件出現(xiàn)破裂等故障。[6]

燃機第3次點火發(fā)現(xiàn)BPT偏差大，其后的點火也有此類現(xiàn)象，最高達70℃以上。拆燃燒器發(fā)現(xiàn)燃氣噴嘴被堵，更換后恢復正常。在燃機初次帶高負荷運行時，再次出現(xiàn)了BPT偏差大，最高達117℃后（調試期間允許偏差在100℃以內），操作員執(zhí)行正常停機程序。

原因分析：分析認為BPT偏差大主要是由于噴嘴不凈所致，噴嘴照片上可以清晰的見到堵塞在噴嘴上的固體物質，更換后恢復正常。而燃機初次帶高負荷運行時，燃氣流量增加，將燃氣管道中仍然殘留的雜物（經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)是管道在焊接時，由于密封紙沒清理干凈，隨著燃氣流量、溫度的提高，使紙熔化形成許多小顆粒）吹至噴嘴堵塞，再次造成BPT偏差大，更換后恢復正常。在每次的BPT偏差大都是出現(xiàn)在5、6溫度測點，是因為在主燃料環(huán)管3、4號噴嘴處有一隔板，以后運行中要注意此處的溫度測點。

處理方法：①更換噴嘴；②在安裝過程中，加強對管道的清理，避免雜物殘留。

2.1.2進口導向葉片（IGV）異常

問題描述：在機組負荷為320MW時，由于燃機的平均葉片通道的溫度（BPT）和排氣溫度徧高，分別為630°C和610°C，燃機將進入排氣恆溫控制模式，機組不能增加負荷。燃機的平均葉片通道溫度（BPT）和排氣溫度的事故保護定值分別是680 °C和620 °C。

原因分析：停機后初步的調查，確定了高溫是由進入燃機的空氣流量減少所引起的。檢查了傳感器和控制系統(tǒng)中的設定點是否漂移， 同時也采集數(shù)據(jù)來確定進口導向葉片的功能。后發(fā)現(xiàn)了與IGV致動環(huán)（actuator rings）相連的支架上的兩顆轉矩銷（torque pins）松動，其中一顆鎖定螺釘已經(jīng)斷裂損壞。這造成致動器不能根據(jù)相應的負荷來控制進口導向葉片。由于進口導向葉片在高負荷的情況下開啟受到限制，減少了進入燃機的空氣，導致了較高的平均葉片通道的溫度（BPT）和排氣溫度。

處理方法：將支架和致動器拆卸下來，安上了新的鎖定螺釘，并對進口導向葉片進行了校準。

2.2 汽輪機部份中的問題

2.2.1 高壓和中壓旁路控制閥泄漏

問題描述：在機組的試運行中發(fā)現(xiàn)，高壓旁通和中壓旁通的控制閥溫度過高，懷疑閥門泄漏。在拆開高壓、中壓旁路控制閥進行檢查， 懷疑得到了證實。閥座已經(jīng)被腐蝕， 需要修理或是更換。

原因分析：閥門腐蝕是由啟停機時蒸汽管內帶有凝結水所引起的，而且這也與閥門等級選擇不當有關?，F(xiàn)有閥門的滲漏等級為4，只允許少量的蒸汽通過。

處理方法：①改進措施之一就是要將所有閥門的滲漏等級提高到5級。這一措施的成本較高，從經(jīng)濟角度來看， 當前階段更換所有閥門的可行性不高。但是，新機組中將使用滲漏等級為5的閥門。②修改旁路的操作邏輯（operation logic），使旁路的截止閥在正常運行時保持關閉的狀態(tài)。③檢修所有的旁通控制閥。④改進疏水管設計，避免蒸汽管內帶有凝結水。

2.2.2機組真空突然下跌

汽輪機凝汽的真空度有一個最佳值，若真空度偏離最佳值較遠，不但會降低機組的運行經(jīng)濟性，同時還會降低機組運行的安全性。[9]

問題描述：機組全速空載運行，真空突然下跌。

原因分析：分析認為，機組全速空載運行，汽機開始憋壓，主汽壓力上升，到一定壓力后，中低壓旁路會自動開，大量疏水進入凝汽器導致真空迅速下跌。

處理方法：①開啟備用真空泵，將旁路閥切為手動，關閉。②注意監(jiān)視主汽壓力，調節(jié)旁路閥大小，必要時開對空排氣。

2.3鍋爐部份中的問題

2.3.1 高壓汽包水位高高跳機

問題描述：在二臺M701F機組的調試期間，余熱鍋爐（HRSG）的高壓汽包水位從燃機冷啟動25分鐘后上升到水位高高觸動點。汽包水位保持高于水位高高觸動點幾分鐘之后突然下降。

原因分析：①高壓蒸發(fā)器是雙層環(huán)設計，在啟動開始階段時難以開始循環(huán)。②汽包大小是根據(jù)系統(tǒng)容量選取的，沒有考慮管道的構造，汽包的水位上升比其它同類型的要高。③在啟動過程中也沒有發(fā)現(xiàn)工質從上升管回流到下降管，因為上升管的溫度比下降管高很多。④進入高壓過熱器的蒸汽帶水和鹽的量非常小，不會對過熱器產(chǎn)生任何影響。[7]

處理方法：①更改高壓汽包水位的跳機聯(lián)鎖邏輯，避免由汽包膨脹導致不必要的跳機。②設定5分鐘的計時器，當“高壓汽包水位高高”的報警出現(xiàn)時，機組不會馬上跳閘。③為了避免蒸汽帶水進入汽輪機，如果高壓汽包水位達+480mm（跳閘水位），而高壓蒸汽的壓力高于50Bar或在延時5分鐘內機組已并網(wǎng)，機組立即跳閘。

2.3.2 高壓汽包水位低低跳機

問題描述：運行過程中，高壓汽包水位計故障使得CRT顯示水位比實際水位高很多，而且不準確，當發(fā)現(xiàn)實際水位已低于低低值時加強補水不成功，保護動作跳機。

原因分析：①高壓汽包水位計故障；②汽包出口到水位計間法蘭漏水，隨負荷變動，水位波動很大。

處理方法：更換水位計，消除管道缺陷。

3.結論

通過對三菱公司的9F級燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組在調試中針對一些廣泛性的問題進行了分析并對處理方法進行總結，為同類機組的安裝調試提供參考。

參考文獻：

[1]張軍.燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組布置方案研究[J].華電技術.2009（08）

[2]王強，M701燃氣輪機結構特點.[J]東方電氣評論2003-17（4）

[3]蔡青春，薛少華，龍雙喜，《大型燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設備與運行》機務分冊；機械工業(yè)出版社2013，（1-3）

[4]胡靜，歸一數(shù)，單英，9F燃氣輪機主要控制系統(tǒng)分析[J]燃氣輪機發(fā)電核技術，2005，7（3/4）

[5]楊順虎，《燃氣、蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設備及運行》，北京，中國電力出版社2003，59-61

[6]蔡青春，薛少華，龍雙喜，《大型燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設備與運行》機務分冊；機械工業(yè)出版社2013，（120）

[7]張磊，柴彤，《大型火力發(fā)電機組故障分析》.中國電力出版社2014版（118-121）

作者簡介：

朱遂梅（1968年11月～），男，湖北天門市人，大學本科學歷，深圳市廣前電力有限公司，生產(chǎn)經(jīng)營部副部長，機械工程師。主要負責電廠二期工程項目的籌建工作。研究方向為電力工程管理。