燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組故障分析探究

王月龍　尹征

摘 要：目前國內(nèi)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)等新興發(fā)電設(shè)備研究不斷加深，對(duì)其故障的分析方法也在不斷探索之中。燃?xì)廨啓C(jī)故障的分析判斷較為復(fù)雜，控制策略在國內(nèi)解析度不足，因此對(duì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組故障分析需要我們不斷的學(xué)習(xí)和探索。本文從燃?xì)廨啓C(jī)故障跳閘的直觀現(xiàn)象出發(fā)，循序漸進(jìn)的進(jìn)行了深入探索，并分類進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；跳閘；測(cè)點(diǎn)故障；測(cè)量超限

中圖分類號(hào)： TM314 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）13-159-2

0 引言

目前國內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)基本由三大主機(jī)外商所壟斷，即GE、西門子、三菱。因此對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)相關(guān)技術(shù)的探索研究從燃機(jī)進(jìn)入中國市場(chǎng)開始就一直在進(jìn)行。燃?xì)廨啓C(jī)跳閘邏輯主要有三大部分組成，即硬回路跳閘、FM458跳閘、常規(guī)跳閘（包含停機(jī)順控），且目前進(jìn)口燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)內(nèi)一般未設(shè)置首出查詢功能，因此需要結(jié)合實(shí)際情況及報(bào)警順序等信息確定跳閘原因，以便進(jìn)一步確定燃?xì)廨啓C(jī)故障點(diǎn)。

1 觸發(fā)跳閘直接原因查詢

①打印SOE報(bào)表確認(rèn)是否為硬回路跳閘，由于燃機(jī)硬回路跳閘速度快，無延時(shí)，ADDFEM_SOE模塊采樣速度極快，時(shí)序可靠性高，因此由硬回路產(chǎn)生的跳閘較容易進(jìn)行判斷。②打印跳閘前5-10分鐘報(bào)警報(bào)表，找出與跳閘報(bào)警相鄰的主保護(hù)相關(guān)報(bào)警，將報(bào)警出口通過趨勢(shì)圖確定其與常規(guī)跳閘總出口在時(shí)間上的關(guān)系，判斷時(shí)間是否吻合，其中應(yīng)重點(diǎn)注意邏輯中延時(shí)塊。從而進(jìn)一步確定相關(guān)測(cè)量值是否越限，以便分析引起測(cè)量值超限的深層原因。例如圖1所示：由圖1可以看出，防喘閥故障觸發(fā)停機(jī)順控，約2s后加速度大于高三值（8g），燃機(jī)跳閘。主要時(shí)序無異常。③由上面報(bào)表看出FM458中加速度超限邏輯觸發(fā)燃機(jī)跳閘，由于FM458內(nèi)所有跳閘測(cè)點(diǎn)均通訊至普通控制器報(bào)警，大約存在50ms左右通訊延時(shí)，而ESV閥門快關(guān)時(shí)間約200ms，對(duì)時(shí)序不構(gòu)成影響。只需結(jié)合報(bào)警信息判斷觸發(fā)跳閘原因。

2 跳閘原因分析

通過上述方法查找到觸發(fā)燃機(jī)跳閘條件后，需要對(duì)跳閘原因作進(jìn)一步分析，例如由加速度高引發(fā)燃機(jī)跳閘，在排除測(cè)量故障后需進(jìn)一步分析引起加速度升高的原因，如燃料閥門是否控制異常、IGV是否控制異常、天然氣熱值是否變化、預(yù)混及值班管路是否存在通流異常、防喘閥狀態(tài)異常等能夠引起燃空比變化的因素。

根據(jù)引起燃?xì)廨啓C(jī)跳閘條件不同主要可以分為兩大類：一是由測(cè)點(diǎn)故障失去監(jiān)控引發(fā)燃機(jī)跳閘或停機(jī)，二是測(cè)量超限觸發(fā)燃機(jī)跳閘。

2.1 測(cè)點(diǎn)故障類

此類故障引起燃機(jī)跳閘或停機(jī)一般是重要測(cè)點(diǎn)失去監(jiān)視，為了防止機(jī)組出現(xiàn)意外情況而采取的保護(hù)措施。一般情況下此類停機(jī)對(duì)機(jī)組相關(guān)設(shè)備無損害，但應(yīng)查明測(cè)點(diǎn)故障的原因。

2.2 測(cè)量超限類

主保護(hù)測(cè)點(diǎn)配置一般為多重冗余配置，在排除測(cè)量故障的情況下此類跳閘一般是由于主要設(shè)備或系統(tǒng)運(yùn)行故障所導(dǎo)致。主要可以分為輔助系統(tǒng)重要參數(shù)超限和主機(jī)重要參數(shù)指標(biāo)超限。

2.2.1 主機(jī)重要參數(shù)超限

一般來說，主機(jī)重要參數(shù)超限引發(fā)燃機(jī)跳閘需要引起高度重視，需要逐步進(jìn)行檢查、分析和判斷來確定故障點(diǎn)。從燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)看主要由三大部分組成，即壓氣機(jī)、燃燒室、透平。下面從這三個(gè)部分進(jìn)行依次分析：

壓氣機(jī)主要相關(guān)參數(shù)包括瓦振、喘振及軸承溫度。瓦振大觸發(fā)燃機(jī)跳閘，首先應(yīng)排除測(cè)量原因誤動(dòng)作，應(yīng)當(dāng)對(duì)整個(gè)控制回路進(jìn)行排查，包括傳感器電容、電阻、絕緣、前置放大器接線、輸入模件等依次檢查測(cè)試。當(dāng)排除測(cè)量故障后需根據(jù)振動(dòng)大小確定是否對(duì)壓氣機(jī)葉片進(jìn)行內(nèi)窺檢查，確定故障點(diǎn)；喘振開關(guān)觸發(fā)燃機(jī)跳閘是由于壓氣機(jī)入口差壓降低，其目的是防止壓氣機(jī)內(nèi)空氣流量過小而導(dǎo)致喘振。另外，在燃機(jī)升速喘振邊界防喘閥未打開易引起喘振。當(dāng)壓氣機(jī)出現(xiàn)喘振現(xiàn)象時(shí)，內(nèi)部空氣流速降低，出口壓力不穩(wěn)定。因此當(dāng)由于喘振開關(guān)或防喘閥動(dòng)作引起燃機(jī)跳閘后，可以結(jié)合壓氣機(jī)出口壓力判斷是否出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，以便進(jìn)行后續(xù)檢查。

燃燒室相關(guān)主保護(hù)參數(shù)主要為加速度、火檢及排氣溫度。通常情況下排氣溫度引發(fā)的跳閘表征燃燒室內(nèi)燃燒和溫度不均勻程度加劇，加速度引起的跳閘表征燃燒在較短的累積時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了較大的波動(dòng)，通常需要配合嗡鳴頻譜圖同時(shí)進(jìn)行判斷，如圖2和圖3所示：

當(dāng)排氣溫度出現(xiàn)明顯的熱點(diǎn)或冷點(diǎn)時(shí)，通常由于其對(duì)應(yīng)的燃燒器內(nèi)預(yù)混氣通流孔出現(xiàn)異常，需要進(jìn)行檢查。當(dāng)加速度及嗡鳴偏高時(shí)，在排除熱值及燃-空比異?？赡芎?，應(yīng)考慮燃燒調(diào)整。當(dāng)加速度>GW3時(shí)應(yīng)立即對(duì)燃燒室進(jìn)行檢查。

透平側(cè)主要相關(guān)參數(shù)為振動(dòng)和軸承溫度。與壓氣機(jī)相似，當(dāng)參數(shù)指標(biāo)超限，在排除傳感器及信號(hào)回路故障后應(yīng)考慮對(duì)相應(yīng)部件進(jìn)行檢查。

2.2.2 輔助系統(tǒng)重要參數(shù)超限

燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行過程中主要的輔助系統(tǒng)是潤滑油、密封油、控制油、壓縮空氣及定子冷卻水，一般情況下在設(shè)計(jì)保護(hù)定值時(shí)均預(yù)留有一定的裕量，即防止情況進(jìn)一步惡化對(duì)機(jī)組造成損壞。輔助系統(tǒng)引發(fā)燃機(jī)跳閘也應(yīng)首先排除儀表及聯(lián)鎖控制的故障，然后結(jié)合工藝系統(tǒng)進(jìn)一步分析導(dǎo)致參數(shù)超限的原因，排除故障后方可重新啟動(dòng)。

3 總結(jié)

綜上所述，在判斷燃?xì)廨啓C(jī)故障點(diǎn)的過程中，需要根據(jù)故障現(xiàn)象，并結(jié)合與之相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)行整體分析，才能提出正確的結(jié)論。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 北京能源投資（集團(tuán)）有限公司，等.西門子燃機(jī)控制系統(tǒng)解析[M].北京：中國電力出版社，2016（4）.

[2] 上海電氣電站設(shè)備有限公司，上海汽輪機(jī)廠.SGT5-4000F燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行維護(hù)手冊(cè).

[3] 南京西門子電站自動(dòng)化有限公司.SPPA-T3000用戶手冊(cè).