9FA燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)點(diǎn)火過(guò)程故障分析

陳良辰

（杭州華電半山發(fā)電有限公司，杭州 310015）

9FA燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)點(diǎn)火過(guò)程故障分析

陳良辰

（杭州華電半山發(fā)電有限公司，杭州 310015）

介紹了GE公司9FA燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)點(diǎn)火過(guò)程和相關(guān)邏輯控制與保護(hù)情況，通過(guò)對(duì)具體故障案例的分析，理清了解決問(wèn)題的思路，并提出了具體建議供處理類似問(wèn)題時(shí)參考。

燃?xì)廨啓C(jī)；啟動(dòng)點(diǎn)火；火花塞；火焰檢測(cè)器；控制邏輯；故障分析

1 9FA燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)點(diǎn)火過(guò)程

當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)（以下簡(jiǎn)稱燃機(jī)）接受啟動(dòng)指令后，首先由靜態(tài)啟動(dòng)器（LCI）供電給發(fā)電機(jī)，使燃機(jī)從盤(pán)車轉(zhuǎn)速上升到清吹轉(zhuǎn)速598 r／min。清吹時(shí)，LCI維持機(jī)組在冷拖轉(zhuǎn)速不變。清吹結(jié)束后，LCI輸出被切斷，機(jī)組減速到405 r／min時(shí)LCI再次輸出供電，轉(zhuǎn)速重新上升。到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速420 r／min時(shí)，機(jī)組維持在點(diǎn)火轉(zhuǎn)速上，進(jìn)入點(diǎn)火程序，燃料控制行程基準(zhǔn)（FSR）輸出點(diǎn)火值20.09%提供燃料，同時(shí)火花塞得電打火。當(dāng)火焰穩(wěn)定建立，確認(rèn)點(diǎn)火成功后機(jī)組將進(jìn)入暖機(jī)程序。如果在點(diǎn)火允許的時(shí)間內(nèi)沒(méi)能建立穩(wěn)定的火焰，則系統(tǒng)判斷為機(jī)組點(diǎn)火失敗，遮斷機(jī)組。

2 9FA燃機(jī)啟動(dòng)點(diǎn)火過(guò)程邏輯控制與保護(hù)

2.1 點(diǎn)火過(guò)程的邏輯控制

為保證機(jī)組可靠、安全點(diǎn)火，機(jī)組執(zhí)行啟動(dòng)點(diǎn)火程序必須滿足一定前提條件。

（1）條件1：需完成整個(gè)啟動(dòng)清吹程序，徹底吹盡熱通道內(nèi)可能聚集的危險(xiǎn)氣體，避免點(diǎn)火時(shí)發(fā)生爆燃，當(dāng)完成11min清吹程序后，信號(hào)L2TV置1。

（2）條件2：機(jī)組滿足燃燒允許條件，包括轉(zhuǎn)速必須大于最小點(diǎn)火轉(zhuǎn)速、啟機(jī)閥門(mén)泄漏試驗(yàn)成功、機(jī)組主保護(hù)（L4）投入等內(nèi)容，滿足則信號(hào)L2TVZ置1。

（3）條件3：燃機(jī)控制系統(tǒng)的端子板（VOSO）卡不能在校準(zhǔn)模式，信號(hào)L43ADJ置0（等同于速比截止閥（SRV）和氣體燃料控制閥（GCV）不能在自動(dòng)校準(zhǔn)模式）。

當(dāng)以上條件均成立，點(diǎn)火允許信號(hào)L2TVX將置1，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行點(diǎn)火程序，一路信號(hào)輸送至火花塞使其得電打火，另一路信號(hào)輸送至FSR，令系統(tǒng)供應(yīng)燃料，具體如圖1～3所示。

圖1 點(diǎn)火允許控制邏輯

圖2 點(diǎn)火允許信號(hào)輸至火花塞

圖3 點(diǎn)火允許信號(hào)輸出至燃料控制程序

從圖1可以看出，機(jī)組點(diǎn)火并非一直執(zhí)行至火焰建立為止，而是采用限時(shí)點(diǎn)火的設(shè)計(jì)策略，邏輯信號(hào)L2F實(shí)現(xiàn)了這一功能，當(dāng)點(diǎn)火允許30 s后該信號(hào)置1，將中止點(diǎn)火程序，無(wú)論機(jī)組是否成功點(diǎn)火。

2.2 火焰建立的判斷

控制系統(tǒng)通過(guò)4個(gè)火焰檢測(cè)器的信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制，在燃燒允許條件下（信號(hào)L2TVZ置1），如果4個(gè)火焰探測(cè)器中至少2個(gè)火焰檢測(cè)器探測(cè)到火焰，那么控制系統(tǒng)判斷為機(jī)組火焰已建立，如圖4所示。

2.3 點(diǎn)火過(guò)程的保護(hù)

2.3.1 點(diǎn)火通道故障報(bào)警

當(dāng)機(jī)組滿足點(diǎn)火條件，信號(hào)L2TVX1置1，而L30SG1仍置0，經(jīng)過(guò)延時(shí)模塊觸發(fā)報(bào)警。此報(bào)警出現(xiàn)表明點(diǎn)火通道存在故障，重點(diǎn)應(yīng)檢查點(diǎn)火激勵(lì)器及其電源是否正常。點(diǎn)火通道故障報(bào)警邏輯如圖5所示。

圖4 燃機(jī)火焰信號(hào)邏輯

圖5 點(diǎn)火通道故障報(bào)警邏輯

2.3.2 點(diǎn)火失敗報(bào)警

點(diǎn)火允許的30 s結(jié)束時(shí)，機(jī)組將進(jìn)行點(diǎn)火成功與否的判斷，此時(shí)若火焰仍未建立，將立即觸發(fā)點(diǎn)火失敗報(bào)警，如圖6所示。模塊中L28FDTX的作用是區(qū)分點(diǎn)火失敗和熄火保護(hù)。有了該條件，30 s內(nèi)火焰建立與否均不會(huì)觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作，通俗地講，點(diǎn)火30 s內(nèi)允許火焰時(shí)有時(shí)無(wú)，機(jī)組保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。30 s后機(jī)組發(fā)生火焰信號(hào)丟失，系統(tǒng)判斷為熄火保護(hù)動(dòng)作，而不是點(diǎn)火失敗保護(hù)動(dòng)作，如圖7所示。這樣設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火允許的30 s內(nèi)、30 s時(shí)、30 s后3個(gè)階段不同的保護(hù)與控制。

圖6 點(diǎn)火失敗報(bào)警邏輯

2.3.3 點(diǎn)火失敗跳機(jī)

點(diǎn)火失敗信號(hào)接至跳機(jī)模塊，遮斷機(jī)組，同時(shí)觸發(fā)報(bào)警，如圖8所示。

圖7 機(jī)組熄火保護(hù)動(dòng)作邏輯

圖8 點(diǎn)火失敗跳機(jī)邏輯

2.4.4 SRV與GCV間壓力（p2）保護(hù)

機(jī)組燃燒允許一旦具備（包括點(diǎn)火過(guò)程）直至暖機(jī)結(jié)束，系統(tǒng)對(duì)p2是有要求的，超限（超上限和超下限）均會(huì)觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)并報(bào)警，控制邏輯如圖9所示。

3 9FA燃機(jī)啟動(dòng)點(diǎn)火過(guò)程故障案例分析

3.1 案例1

2014-04-19 T 07：04：00，某9FA燃機(jī)正常啟動(dòng)，進(jìn)入點(diǎn)火階段后，07：21：58保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)，跳機(jī)時(shí)報(bào)警清單見(jiàn)表1。

通過(guò)對(duì)報(bào)警清單分析可以得出，機(jī)組啟動(dòng)至點(diǎn)火過(guò)程均正常，火焰穩(wěn)定建立，機(jī)組點(diǎn)火成功。但在點(diǎn)火成功8 s后，因燃料控制閥前p2高保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。因此，檢查處理的重點(diǎn)應(yīng)該是點(diǎn)火至暖機(jī)期間燃料控制閥前壓力p2為何會(huì)超限。具體思路如下：

圖9 p2超限保護(hù)邏輯

表1 案例1跳機(jī)時(shí)報(bào)警清單

（1）查閱歷史曲線，查看燃料控制閥前壓力p2實(shí)際動(dòng)作值，并排除測(cè)點(diǎn)故障因素的干擾。

（2）對(duì)SRV，GCV等閥門(mén)調(diào)節(jié)特性進(jìn)行檢查，重點(diǎn)查看閥門(mén)指令和反饋的情況。

（3）檢查天然氣的上游供氣壓力，是否存在超限情況。

在檢查SRV反饋跟蹤指令情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)存在較明顯偏差，閥門(mén)響應(yīng)特性差，動(dòng)作遲緩，熱工檢修人員對(duì)該閥門(mén)重新標(biāo)定后恢復(fù)正常。

3.2 案例2

處理后，該機(jī)組于2014-04-19 T 08：55：00再次啟動(dòng)，進(jìn)入點(diǎn)火階段后，09：12：25機(jī)組保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)，跳機(jī)時(shí)報(bào)警清單見(jiàn)表2。

通過(guò)對(duì)報(bào)警清單分析可以得出，機(jī)組啟動(dòng)至點(diǎn)火正常，但點(diǎn)火允許30 s結(jié)束時(shí)，未能建立火焰，機(jī)組因點(diǎn)火失敗保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。因此，檢查處理重點(diǎn)應(yīng)放在點(diǎn)火期間火焰無(wú)法正常建立的問(wèn)題上。具體分析思路如下：

（1）檢查火焰檢測(cè)器是否正常，同時(shí)可通過(guò)對(duì)燃機(jī)排氣溫度和輪間溫度等參數(shù)的變化來(lái)提供輔助判斷。

表2 案例2跳機(jī)時(shí)報(bào)警清單

（2）檢查燃料供應(yīng)系統(tǒng)是否正常?？赏ㄟ^(guò)對(duì)閥門(mén)開(kāi)度和相關(guān)天然氣管道壓力變化提供輔助判斷。

（3）檢查火花塞工作是否正常。

通過(guò)對(duì)燃機(jī)排氣溫度和輪間溫度等歷史數(shù)據(jù)的查閱，溫度未見(jiàn)變化，火檢故障基本排除，同時(shí)對(duì)天然氣供應(yīng)系統(tǒng)檢查也未發(fā)現(xiàn)異常。在檢查火花塞控制系統(tǒng)無(wú)異常后，判斷火花塞本身存在缺陷的可能性大，由于火花塞安裝于熱通道內(nèi)部，短時(shí)無(wú)法檢查處理，考慮點(diǎn)火過(guò)程的復(fù)雜性和點(diǎn)火失敗的偶然性，決定再次啟動(dòng)，機(jī)組點(diǎn)火成功。但在點(diǎn)火期間，火焰建立較正常晚了20 s左右（一般為5 s），可見(jiàn)問(wèn)題依然存在。為徹底解決該機(jī)組啟動(dòng)點(diǎn)火問(wèn)題，當(dāng)月底檢修人員利用機(jī)組停機(jī)機(jī)會(huì)對(duì)火花塞進(jìn)行了拆除檢查，離線試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)2個(gè)火花塞中的一個(gè)無(wú)法打火，另一個(gè)打火微弱。更換2個(gè)火花塞后，機(jī)組啟動(dòng)點(diǎn)火過(guò)程恢復(fù)正常。

4 類似問(wèn)題處理建議

燃機(jī)點(diǎn)火出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)組的相關(guān)報(bào)警和參數(shù)變化情況進(jìn)行全面分析。先查明點(diǎn)火故障的首出原因，在此基礎(chǔ)上對(duì)相關(guān)影響因素進(jìn)行逐一排查，確認(rèn)故障點(diǎn)并安排消缺。檢查處理過(guò)程中以下幾點(diǎn)需特別注意。

（1）對(duì)每次故障需客觀分析，解決分析問(wèn)題的思路需建立在故障數(shù)據(jù)和推理的基礎(chǔ)上，以往經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，但不可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)盲目判斷。上述案例1和案例2啟動(dòng)前后相差不到2 h，但點(diǎn)火過(guò)程故障導(dǎo)致機(jī)組遮斷的原因卻完全不同。

（2）燃機(jī)點(diǎn)火是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，涉及機(jī)組控制和保護(hù)的方方面面。當(dāng)進(jìn)行點(diǎn)火異常檢查處理時(shí)，需考慮過(guò)程的安全性和可行性。

［1］章素華，章真，齊桐悅，等.燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2013：96，167，211-213.

［2］王歡歡，李宏蓮.9E燃?xì)廨啓C(jī)熄火轉(zhuǎn)速升高的原因分析及對(duì)策［J］.華電技術(shù)，2012，34（S1）：30-32.

［3］趙涵.9E聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組快速啟動(dòng)優(yōu)化分析［J］.華電技術(shù)，2012，34（S1）：33-35.

（本文責(zé)編：白銀雷）

TM 611.31

：B

：1674-1951（2015）06-0039-04

陳良辰（1983—），男，浙江杭州人，助理工程師，從事燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行技術(shù)管理方面的工作（E-mail：344981724＠qq. com）。

2014-11-27；

2015-05-18