M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)防結(jié)冰系統(tǒng)動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)組跳閘的討論

李響++廉小隗

摘 要：該文針對(duì)某電廠M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組跳閘事故，論文首先探討了事故的原因，進(jìn)而深入剖析了M701F3燃?xì)廨啓C(jī)防結(jié)冰系統(tǒng)因控制邏輯導(dǎo)致的隱患，給出了在特殊天氣條件下導(dǎo)致機(jī)組跳閘事故的解決方案。

關(guān)鍵詞：M701F3型燃?xì)廨啓C(jī) 防結(jié)冰系統(tǒng) 跳閘

中圖分類號(hào)：TK14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（a）-0078-03

某電廠采用天然氣為燃料的350 MW級(jí)的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)采用同軸布置，蒸汽輪機(jī)布置在燃?xì)廨啓C(jī)冷端及發(fā)電機(jī)之間。燃?xì)廨啓C(jī)選用為三菱M701F3型。該文詳述該型燃?xì)廨啓C(jī)的防結(jié)冰系統(tǒng)因控制邏輯存在隱患，在特殊天氣條件下導(dǎo)致機(jī)組跳閘事故的經(jīng)過，分析討論事故發(fā)生的原因，并有針對(duì)性地提出可能性解決方案。

1 M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組跳閘事故介紹

11月29日15：30因天氣原因滿足防結(jié)冰系統(tǒng)投入條件，防結(jié)冰系統(tǒng)投入運(yùn)行。16：07燃?xì)廨啓C(jī)來“燃燒室壓力波動(dòng)高跳機(jī)”燃?xì)廨啓C(jī)跳閘，01開關(guān)、41E滅磁開關(guān)跳閘，22：02機(jī)組重新發(fā)啟動(dòng)令，22：48機(jī)組并網(wǎng)，30日00：06機(jī)組啟動(dòng)完成，00：39值長(zhǎng)令：防結(jié)冰系統(tǒng)解OFF。

2 M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組跳閘事故原因分析

2.1 M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)防結(jié)冰系統(tǒng)及運(yùn)行方式介紹

2.1.1 M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)防結(jié)冰系統(tǒng)介紹

（1）防結(jié)冰系統(tǒng)作用。在溫度較低（攝氏零度左右）、濕度較大時(shí)，由于空氣中水汽會(huì)處于一種冰水混合物的狀態(tài)，附著在燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉（IGV）上造成進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉（IGV）結(jié)冰凍住，會(huì)使進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉（IGV）無(wú)法正常動(dòng)作而造成燃?xì)廨啓C(jī)跳閘（當(dāng)IGV輸出指令和反饋值相差超過5%且超過10 s時(shí)，IGV異常保護(hù)會(huì)動(dòng)作跳閘），而且進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉（IGV）結(jié)冰后會(huì)改變?nèi)~形，改變進(jìn)氣沖角，可能靠近壓氣機(jī)的喘振邊界，當(dāng)然也可能造成進(jìn)入的空氣流量變化。而且進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉（IGV）上結(jié)的冰一旦脫落進(jìn)入壓氣機(jī)會(huì)造成壓氣機(jī)葉片損壞，防結(jié)冰系統(tǒng)是從壓氣機(jī)排氣段引出一部分高壓、高溫的空氣到壓氣機(jī)入口提高入口空氣溫度從而達(dá)到防結(jié)冰作用。

（2）防結(jié)冰系統(tǒng)組成。整個(gè)系統(tǒng)由防結(jié)冰平衡閥、防結(jié)冰疏水閥、防結(jié)冰供氣閥、防結(jié)冰控制閥A和防結(jié)冰控制閥B組成，整個(gè)系統(tǒng)在投入自動(dòng)的情況下，滿足防結(jié)冰系統(tǒng)的動(dòng)作條件時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)投入運(yùn)行達(dá)到化冰的目的。具體閥門布置見圖1。

2.1.2 防結(jié)冰系統(tǒng)的投運(yùn)

（1）防結(jié)冰系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)條件。

防結(jié)冰系統(tǒng)投入的邏輯條件主要受以下幾條影響。

①環(huán)境溫度與壓氣機(jī)入口溫度差在（-3 ℃～3 ℃）之間。

②防結(jié)冰保護(hù)系統(tǒng)投入自動(dòng)。

③壓氣機(jī)入口溫度在（-1 ℃～5 ℃）之間。

④環(huán)境濕度在條件成立。

⑤邏輯條件如圖2所示。

上述條件第4點(diǎn)：環(huán)境濕度在條件成立邏輯判斷為，環(huán)境濕度測(cè)點(diǎn)測(cè)得數(shù)值大于函數(shù)Y=f（χ）計(jì)算值，邏輯條件成立。

其中X為壓氣機(jī)入口溫度，對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系為：

（2）防結(jié)冰系統(tǒng)的投運(yùn)。

當(dāng)以上的邏輯條件滿足時(shí)，防結(jié)冰系統(tǒng)開始準(zhǔn)備投入運(yùn)行。首先在正式投入運(yùn)行前，進(jìn)行暖管，防結(jié)冰疏水閥門打開20 s后關(guān)閉，防結(jié)冰平衡閥打開，引入少量高壓、高溫的壓縮空氣進(jìn)入防結(jié)冰管道暖管、升壓，此時(shí)當(dāng)防結(jié)冰管道壓力建立完成（標(biāo)準(zhǔn)是壓氣機(jī)排氣壓力減去防結(jié)冰管道壓力小于0.05 MPa）時(shí)，暖管升壓完畢。

從防結(jié)冰平衡閥打開開始計(jì)時(shí)120 s后，防結(jié)冰管道壓力建立沒有完成，會(huì)觸發(fā)防結(jié)冰平衡壓力異常的報(bào)警。如果邏輯運(yùn)行正常，在防結(jié)冰平衡閥打開180 s后，防結(jié)冰疏水閥門打開，打開10 s后關(guān)閉，當(dāng)防結(jié)冰疏水閥門關(guān)閉后，防結(jié)冰供氣閥門打開，同時(shí)防結(jié)冰平衡閥關(guān)閉，開始正式進(jìn)行防結(jié)冰系統(tǒng)的氣體供氣。此時(shí)，防結(jié)冰控制閥B/A逐漸打開，進(jìn)入暖吹預(yù)熱階段；預(yù)熱階段防結(jié)冰控制閥B開度逐漸開大，防結(jié)冰控制閥A的開度相對(duì)較小在5%左右，當(dāng)壓氣機(jī)入口溫度比防結(jié)冰控制閥打開前的溫度提高2 ℃或者從防結(jié)冰供氣閥打開開始計(jì)時(shí)30 min后，暖吹預(yù)熱階段結(jié)束，進(jìn)入正式防結(jié)冰系統(tǒng)控制階段；防結(jié)冰系統(tǒng)正式控制階段，防結(jié)冰控制閥B逐漸到全開位置，防結(jié)冰控制閥A也逐漸開大，從而提供大量高溫（溫度為壓氣機(jī)排氣溫度）空氣進(jìn)入壓力機(jī)入口起到化冰作用。防結(jié)冰系統(tǒng)在邏輯上最終達(dá)到效果為，壓氣機(jī)進(jìn)口大于環(huán)境溫度4 ℃。

在邏輯中防結(jié)冰溫度控制A、B閥的開度（即CSO）是通過函數(shù)計(jì)算所得。輸入值是壓氣機(jī)入口溫度經(jīng)過一系列運(yùn)算后得出的數(shù)值，輸出值是防結(jié)冰溫度控制A、B閥的開度（即CSO）。對(duì)應(yīng)函數(shù)為：

防結(jié)冰系統(tǒng)啟動(dòng)流程如圖3所示。

2.2 防結(jié)冰系統(tǒng)投運(yùn)與該次機(jī)組跳閘的關(guān)系

根據(jù)機(jī)組曲線歷史曲線查詢得到的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)11月29日15：32：50防結(jié)冰溫度控制B閥打開，B閥全開后A閥打開至12.02%，直到15：54：30A閥繼續(xù)開大，16：07：00A閥開度到達(dá)21.38%后，機(jī)組跳閘，防結(jié)冰溫度控制A、B閥關(guān)閉。

對(duì)比11月26日防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí)曲線發(fā)現(xiàn)：防結(jié)冰溫度控制A閥最大開度15.85%。

對(duì)比11月23日防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí)曲線發(fā)現(xiàn)：防結(jié)冰溫度控制A閥最大開度13.48%。

通過11月3次防結(jié)冰系統(tǒng)投入后的數(shù)據(jù)曲線看，前兩次A閥開度最大分別為15.85%和13.48%。但29日防結(jié)冰系統(tǒng)預(yù)熱結(jié)束后，A閥開度一直增大，當(dāng)開到21.38%時(shí)機(jī)組跳機(jī)。

根據(jù)數(shù)據(jù)判斷，此次機(jī)組跳機(jī)的原因?yàn)椋阂駻閥開度大，防結(jié)冰系統(tǒng)抽汽較多，嚴(yán)重影響系統(tǒng)燃燒燃空比，導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)燃燒不穩(wěn)，燃燒器壓力波動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘。

那么為什么前兩次防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí)A閥開度沒有持續(xù)增加，而這次卻導(dǎo)致跳機(jī)。

通過歷史曲線分析環(huán)境溫度和壓氣機(jī)入口溫度的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)比觀察發(fā)現(xiàn)，29日當(dāng)防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí)，環(huán)境溫度4 ℃，壓氣機(jī)入口溫度4.22 ℃。防結(jié)冰系統(tǒng)預(yù)熱結(jié)束時(shí)，環(huán)境溫度4.01℃，壓氣機(jī)入口溫度6.22 ℃。機(jī)組跳閘前環(huán)境溫度4 ℃，壓氣機(jī)入口溫度7.26 ℃。

環(huán)境溫度溫度的變化為天氣因素，不受人為控制。當(dāng)防結(jié)冰投入后，環(huán)境溫度可能有5種變化。

（1）環(huán)境溫度繼續(xù)下降，下降至-6 ℃以下，滿足防結(jié)冰系統(tǒng)退出條件，防結(jié)冰系統(tǒng)退出運(yùn)行。該情況多次出現(xiàn)。（2）環(huán)境溫度繼續(xù)下降，但未下降至-6 ℃以下，防結(jié)冰系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間投運(yùn)。該情況多次出現(xiàn)。（3）環(huán)境溫度繼續(xù)下降后，短時(shí)間內(nèi)溫度回升，又滿足防結(jié)冰退出條件，防結(jié)冰系統(tǒng)在未暖管完成時(shí)即退出運(yùn)行。該情況曾很少數(shù)出現(xiàn)。（4）該次情況：當(dāng)防結(jié)冰系統(tǒng)投入后，環(huán)境溫度維持不變。（該次情況為首例）

與之前兩次防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí)不同，此次防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí)，環(huán)境溫度本身就在高限，并且之前防結(jié)冰系統(tǒng)投入后，環(huán)境溫度是持續(xù)下降的，當(dāng)預(yù)熱結(jié)束后，環(huán)境溫度可以下降1 ℃～2 ℃，但此次防結(jié)冰系統(tǒng)投入后，環(huán)境溫度維持不變，那么根據(jù)邏輯要求，最終要使得壓氣機(jī)入口溫度大于環(huán)境溫度4 ℃，那么壓氣機(jī)入口溫度就需要維持到8 ℃，為提高壓氣機(jī)入口溫度只能持續(xù)開大A閥，當(dāng)機(jī)組跳機(jī)時(shí)壓氣機(jī)入口溫度7.26 ℃，如果當(dāng)時(shí)機(jī)組沒有跳機(jī)，A閥還會(huì)持續(xù)開大。所以分析發(fā)生機(jī)組跳機(jī)的主要原因是特殊的天氣條件的影響及防結(jié)冰系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)中存在缺陷。

3 針對(duì)該次事故提出可行性解決方案

要防止類似事故的發(fā)生，就必須確保防結(jié)冰系統(tǒng)投入后，A閥開度不能過大，通過幾次觀察，正常時(shí)防結(jié)冰系統(tǒng)投入后，A閥開度通常維持在13%左右。

解決方案：參考A閥的函數(shù)圖，Y=f（x）（0

這樣既可以起到防結(jié)冰作用（環(huán)境溫度低時(shí)根據(jù)以前曲線15%開度滿足要求，環(huán)境溫度高時(shí)，如29日的情況，壓氣機(jī)入口溫度6 ℃也不可能結(jié)冰，也滿足要求），同時(shí)可以控制對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒波動(dòng)的影響（近幾年機(jī)組運(yùn)行，如非燃?xì)廨啓C(jī)入口濾網(wǎng)差壓特別高的特殊情況，防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí)，也未發(fā)生過跳機(jī)）。

參考文獻(xiàn)

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[2] MHI燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)——防結(jié)冰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行維護(hù)[Z].