PG9171E型燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)鈮毫Φ驼跀嘣蚍治黾疤幚?/h1>
2020-09-10 00:35:08孫凱
內(nèi)燃機(jī)與配件 2020年4期
孫凱
摘要：本文介紹了9E聯(lián)合循環(huán)機(jī)組在運(yùn)行中因燃機(jī)天然氣速斷閥后放散閥誤開，造成天然氣壓力低機(jī)組遮斷的事故。該放散閥為單電磁閥控制，設(shè)計(jì)存在缺陷是放散閥誤開的根本原因。對此，提出了有針對性的技術(shù)改造方案，將放散閥的控制回路更改為雙電磁閥控制，同時(shí)增加了手動(dòng)控制方式，確保在控制電磁閥故障時(shí)仍可通過手動(dòng)操作方式來控制放散閥。該方案簡單可靠，成本低，可復(fù)制性強(qiáng)，并對燃料氣控制系統(tǒng)其他類似氣動(dòng)閥門進(jìn)行了類似的改造，從而確保機(jī)組長期安全運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī);天然氣;電磁閥;技術(shù)改造
1? 概述
某燃機(jī)電廠現(xiàn)有一套9E燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，采用GE公司PG9171E型燃?xì)廨啓C(jī)。由一個(gè)17級的軸流式壓氣機(jī)、一個(gè)由14個(gè)燃燒室組成的燃燒系統(tǒng)、一個(gè)3級透平轉(zhuǎn)子和有關(guān)輔助系統(tǒng)組成。汽輪機(jī)由上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的LZN55-5.6/0.65型雙壓、單缸、單軸、沖動(dòng)、凝汽式汽輪機(jī)。余熱鍋爐由杭州鍋爐集團(tuán)生產(chǎn)的Q1153/526-173.6（33.3）-5.9（0.67）/500（257）型三壓無補(bǔ)燃、懸吊立式、正壓運(yùn)行、強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐，它與PG9171E型燃機(jī)相匹配，組成燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。本文分析了該發(fā)電廠一起因燃?xì)鈮毫Φ蛯?dǎo)致的跳機(jī)事件，通過分析故障原因，有針對性的通過技改方式完成了引起異常事件閥門控制方式，有效的提高了機(jī)組的安全運(yùn)行可靠性，經(jīng)較長時(shí)間的運(yùn)行，運(yùn)行狀態(tài)良好。
2? 燃?xì)庀到y(tǒng)簡介
進(jìn)入我廠的天然氣經(jīng)過調(diào)壓站計(jì)量、過濾、加熱（蒸汽加熱）、調(diào)壓，再經(jīng)過天然氣前置模塊的電加熱、再過濾后，經(jīng)氣體小室的燃料控制系統(tǒng)與進(jìn)入燃燒室的壓縮空氣進(jìn)行混合，通過燃料噴嘴噴入燃燒室后燃燒成為高溫?zé)煔膺M(jìn)入透平膨脹做功。
燃料控制系統(tǒng)的作用是將燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行時(shí)所需適當(dāng)?shù)膲毫土髁康娜細(xì)廨斔椭寥紵?，以滿足其啟動(dòng)、帶負(fù)荷和停機(jī)期間的所有要求，該系統(tǒng)主要由入口濾網(wǎng)、天然氣速斷閥（VS4-4）、天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）、天然氣速比閥（VSR-1）、天然氣放散閥（VA13-15）、燃料控制閥（VGC-1/2/3）、清吹閥VA13-3/4、清吹閥之間放散閥VA13-16、天然氣壓力傳感器、天然氣溫度傳感器等部件組成，燃料控制系統(tǒng)簡圖如圖1所示。
3? 事故經(jīng)過及原因分析
3.1 事故經(jīng)過
2017 年07月08日12：00，3號聯(lián)合循環(huán)機(jī)組總負(fù)荷163 MW，其中5號燃機(jī)負(fù)荷108 MW，6號汽機(jī)負(fù)荷55 MW。12：06：19，天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）突然異常開啟，排放掉大量的天然氣，同時(shí)MARK VIe 控制系統(tǒng)報(bào)警窗口發(fā)出：“GAS FUEL AUTOMATIC VAVLE FAULT（氣體燃料自動(dòng)閥門故障）”、“GAS FUEL SUPPLY PRESSURE LOW（燃?xì)鈮毫Φ停?、“SRV OPEN 90%-RISK OF TRIP ON HIGH EXH TEMP（燃?xì)馑俦乳ySRV打開至90%--排氣超溫遮斷風(fēng)險(xiǎn)）”、“GAS FUEL VENT VALVE OPEN TROUBLE（氣體燃料排放閥開故障）”、“GAS FUEL VENT VALVE LIMIT SWITCH NOT CLOSED（氣體燃料排放閥限位開關(guān)非關(guān)）”、“GAS FUEL INTER-VALVE PRESS（P2）LOW（氣體燃料P2壓力低）”，5號燃機(jī)因“燃?xì)鈮毫Φ汀笨焖僮詣?dòng)減負(fù)荷（RB）至72MW并持續(xù)下降，燃燒惡化、火焰波動(dòng)并伴隨排氣溫度變化，12：15：10“GENERATOR BREAKER TRIP（發(fā)電機(jī)解列，機(jī)組解列）”。
3.2 原因分析
造成此次機(jī)組跳閘的首出原因是天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）突然異常開啟，導(dǎo)致“燃?xì)鈮毫Φ汀?、“氣體燃料排放閥開故障”及“氣體燃料P2 壓力低”報(bào)警發(fā)出，隨后燃機(jī)快速自動(dòng)減負(fù)荷（RB），因天然氣不足以維持燃機(jī)正常燃燒的供應(yīng)，最終機(jī)組被迫解列、遮斷。
通過檢查發(fā)現(xiàn)天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）控制方式如圖2所示，該放散閥為單電磁閥控制，放散閥控制電磁閥20PS-1是由兩位三通原理設(shè)計(jì)的電磁閥，三個(gè)通道中1個(gè)通道與儀用空氣控制氣源連接，剩下的2個(gè)通道中，其中1個(gè)通道與進(jìn)氣口連接，另1個(gè)與排氣口連接，排向大氣。該電磁閥帶電打開，儀用空氣進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸內(nèi)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸內(nèi)的儀用空氣克服彈簧力并帶動(dòng)傳動(dòng)軸將放散閥關(guān)閉;電磁閥失電后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸內(nèi)的儀用空氣在彈簧的推動(dòng)下快速排掉，將放散閥開啟[1]。所以，導(dǎo)致放散閥無故開啟的可能原因之一是其控制氣源失去引起，其二是電磁閥本身故障，將儀用空氣排掉所致。本次放散閥無故突然異常開啟由于電磁閥20PS-1燒毀損壞導(dǎo)致氣源失去，放散閥在彈簧力的作用下迅速打開，將天然氣排放掉，致使天然氣壓力低機(jī)組被迫快速減負(fù)荷、解列、進(jìn)而遮斷。
4? 技術(shù)改造
4.1 電磁閥故障原因
造成電磁閥線圈燒毀的原因有很多，閥芯被卡、電壓過大、線圈受潮、管道或者設(shè)備持續(xù)不穩(wěn)定的震動(dòng)都會(huì)造成電磁閥線圈發(fā)熱或者燒毀，此外，還可能是因?yàn)榫€圈質(zhì)量問題或者環(huán)境溫度過高導(dǎo)致線圈老化等[2]。
4.2 改造方案
我廠天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）控制電磁閥是常帶電工作的，且控制方式為單電磁閥控制，該運(yùn)行方式風(fēng)險(xiǎn)較大，若電磁閥故障或者誤動(dòng)均會(huì)間接導(dǎo)致機(jī)組不安全事件發(fā)生，具有嚴(yán)重的安全隱患，不利于機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
針對3號聯(lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行中因天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）控制電磁閥燒毀導(dǎo)致該放散閥誤開進(jìn)而引起機(jī)組因燃?xì)夤鈮毫Φ吞鴻C(jī)的情況，對放散閥（VA13-18）控制電磁閥進(jìn)行下述技術(shù)改造：在原有電磁閥設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)增設(shè)1個(gè)電磁閥，如圖3所示，2個(gè)電磁閥并聯(lián)布置。增設(shè)的電磁閥20PS-2與原設(shè)計(jì)電磁閥型號一致，電磁閥20PS-2出氣孔與電磁閥20PS-1排氣孔連通。正常運(yùn)行時(shí)，2個(gè)電磁閥帶電打開，儀用空氣經(jīng)過電磁閥20PS-1進(jìn)入氣缸，而經(jīng)過電磁閥20PS-2的儀用空氣頂住電磁閥20PS-1的排氣孔，保證電磁閥20PS-1失電后，備用路儀用空氣能可靠供給。2個(gè)電磁閥互相備用，能夠有效避免電磁閥故障誤動(dòng)作[3]。同時(shí)增設(shè)電磁閥20PS-1旁路手動(dòng)閥及電磁閥20PS-2放氣手動(dòng)閥，當(dāng)電磁閥故障時(shí)，操作人員可通過先關(guān)閉20PS-2放氣手動(dòng)閥，再打開20PS-1旁路手動(dòng)閥，使得天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）手動(dòng)關(guān)閉，確保兩個(gè)電磁閥同時(shí)失效時(shí)，仍可操作手動(dòng)閥來關(guān)閉放散閥，使得安全性、可靠性得到提高。
5? 結(jié)束語
我廠天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）控制電磁閥在技術(shù)改造后，經(jīng)運(yùn)行未出現(xiàn)因閥門故障引起天然氣供氣壓力異常進(jìn)而導(dǎo)致燃機(jī)跳閘事故，同時(shí)將該技術(shù)改造的成功案例應(yīng)用于我廠天然氣速斷閥及調(diào)壓站緊急關(guān)斷閥（ESD）中。技術(shù)改造方案實(shí)施方便、耗時(shí)少、成本低提高了閥門的可靠性，確保機(jī)組安全運(yùn)行，減少發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)損失，希望能夠?qū)ν愋蜋C(jī)組的電廠有一定的幫助。
參考文獻(xiàn)：
[1]鄭培根.氣動(dòng)電磁閥綜合性能測試系統(tǒng)的研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2011.
[2]陳學(xué)敏.工程中電磁閥的應(yīng)用探討[J].石油化工自動(dòng)化，2009，45（4）：58-61.
[3]丁建軍，武海南，馮鵬飛.9FA燃機(jī)燃?xì)鈮毫Φ驼跀嘣蚍治黾疤幚韀J].浙江電力，2017，36（6）：72-75.
孫凱
摘要：本文介紹了9E聯(lián)合循環(huán)機(jī)組在運(yùn)行中因燃機(jī)天然氣速斷閥后放散閥誤開，造成天然氣壓力低機(jī)組遮斷的事故。該放散閥為單電磁閥控制，設(shè)計(jì)存在缺陷是放散閥誤開的根本原因。對此，提出了有針對性的技術(shù)改造方案，將放散閥的控制回路更改為雙電磁閥控制，同時(shí)增加了手動(dòng)控制方式，確保在控制電磁閥故障時(shí)仍可通過手動(dòng)操作方式來控制放散閥。該方案簡單可靠，成本低，可復(fù)制性強(qiáng)，并對燃料氣控制系統(tǒng)其他類似氣動(dòng)閥門進(jìn)行了類似的改造，從而確保機(jī)組長期安全運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī);天然氣;電磁閥;技術(shù)改造
1? 概述
某燃機(jī)電廠現(xiàn)有一套9E燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，采用GE公司PG9171E型燃?xì)廨啓C(jī)。由一個(gè)17級的軸流式壓氣機(jī)、一個(gè)由14個(gè)燃燒室組成的燃燒系統(tǒng)、一個(gè)3級透平轉(zhuǎn)子和有關(guān)輔助系統(tǒng)組成。汽輪機(jī)由上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的LZN55-5.6/0.65型雙壓、單缸、單軸、沖動(dòng)、凝汽式汽輪機(jī)。余熱鍋爐由杭州鍋爐集團(tuán)生產(chǎn)的Q1153/526-173.6（33.3）-5.9（0.67）/500（257）型三壓無補(bǔ)燃、懸吊立式、正壓運(yùn)行、強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐，它與PG9171E型燃機(jī)相匹配，組成燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。本文分析了該發(fā)電廠一起因燃?xì)鈮毫Φ蛯?dǎo)致的跳機(jī)事件，通過分析故障原因，有針對性的通過技改方式完成了引起異常事件閥門控制方式，有效的提高了機(jī)組的安全運(yùn)行可靠性，經(jīng)較長時(shí)間的運(yùn)行，運(yùn)行狀態(tài)良好。
2? 燃?xì)庀到y(tǒng)簡介
進(jìn)入我廠的天然氣經(jīng)過調(diào)壓站計(jì)量、過濾、加熱（蒸汽加熱）、調(diào)壓，再經(jīng)過天然氣前置模塊的電加熱、再過濾后，經(jīng)氣體小室的燃料控制系統(tǒng)與進(jìn)入燃燒室的壓縮空氣進(jìn)行混合，通過燃料噴嘴噴入燃燒室后燃燒成為高溫?zé)煔膺M(jìn)入透平膨脹做功。
燃料控制系統(tǒng)的作用是將燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行時(shí)所需適當(dāng)?shù)膲毫土髁康娜細(xì)廨斔椭寥紵?，以滿足其啟動(dòng)、帶負(fù)荷和停機(jī)期間的所有要求，該系統(tǒng)主要由入口濾網(wǎng)、天然氣速斷閥（VS4-4）、天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）、天然氣速比閥（VSR-1）、天然氣放散閥（VA13-15）、燃料控制閥（VGC-1/2/3）、清吹閥VA13-3/4、清吹閥之間放散閥VA13-16、天然氣壓力傳感器、天然氣溫度傳感器等部件組成，燃料控制系統(tǒng)簡圖如圖1所示。
3? 事故經(jīng)過及原因分析
3.1 事故經(jīng)過
2017 年07月08日12：00，3號聯(lián)合循環(huán)機(jī)組總負(fù)荷163 MW，其中5號燃機(jī)負(fù)荷108 MW，6號汽機(jī)負(fù)荷55 MW。12：06：19，天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）突然異常開啟，排放掉大量的天然氣，同時(shí)MARK VIe 控制系統(tǒng)報(bào)警窗口發(fā)出：“GAS FUEL AUTOMATIC VAVLE FAULT（氣體燃料自動(dòng)閥門故障）”、“GAS FUEL SUPPLY PRESSURE LOW（燃?xì)鈮毫Φ停?、“SRV OPEN 90%-RISK OF TRIP ON HIGH EXH TEMP（燃?xì)馑俦乳ySRV打開至90%--排氣超溫遮斷風(fēng)險(xiǎn)）”、“GAS FUEL VENT VALVE OPEN TROUBLE（氣體燃料排放閥開故障）”、“GAS FUEL VENT VALVE LIMIT SWITCH NOT CLOSED（氣體燃料排放閥限位開關(guān)非關(guān)）”、“GAS FUEL INTER-VALVE PRESS（P2）LOW（氣體燃料P2壓力低）”，5號燃機(jī)因“燃?xì)鈮毫Φ汀笨焖僮詣?dòng)減負(fù)荷（RB）至72MW并持續(xù)下降，燃燒惡化、火焰波動(dòng)并伴隨排氣溫度變化，12：15：10“GENERATOR BREAKER TRIP（發(fā)電機(jī)解列，機(jī)組解列）”。
3.2 原因分析
造成此次機(jī)組跳閘的首出原因是天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）突然異常開啟，導(dǎo)致“燃?xì)鈮毫Φ汀?、“氣體燃料排放閥開故障”及“氣體燃料P2 壓力低”報(bào)警發(fā)出，隨后燃機(jī)快速自動(dòng)減負(fù)荷（RB），因天然氣不足以維持燃機(jī)正常燃燒的供應(yīng)，最終機(jī)組被迫解列、遮斷。
通過檢查發(fā)現(xiàn)天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）控制方式如圖2所示，該放散閥為單電磁閥控制，放散閥控制電磁閥20PS-1是由兩位三通原理設(shè)計(jì)的電磁閥，三個(gè)通道中1個(gè)通道與儀用空氣控制氣源連接，剩下的2個(gè)通道中，其中1個(gè)通道與進(jìn)氣口連接，另1個(gè)與排氣口連接，排向大氣。該電磁閥帶電打開，儀用空氣進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸內(nèi)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸內(nèi)的儀用空氣克服彈簧力并帶動(dòng)傳動(dòng)軸將放散閥關(guān)閉;電磁閥失電后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸內(nèi)的儀用空氣在彈簧的推動(dòng)下快速排掉，將放散閥開啟[1]。所以，導(dǎo)致放散閥無故開啟的可能原因之一是其控制氣源失去引起，其二是電磁閥本身故障，將儀用空氣排掉所致。本次放散閥無故突然異常開啟由于電磁閥20PS-1燒毀損壞導(dǎo)致氣源失去，放散閥在彈簧力的作用下迅速打開，將天然氣排放掉，致使天然氣壓力低機(jī)組被迫快速減負(fù)荷、解列、進(jìn)而遮斷。
4? 技術(shù)改造
4.1 電磁閥故障原因
造成電磁閥線圈燒毀的原因有很多，閥芯被卡、電壓過大、線圈受潮、管道或者設(shè)備持續(xù)不穩(wěn)定的震動(dòng)都會(huì)造成電磁閥線圈發(fā)熱或者燒毀，此外，還可能是因?yàn)榫€圈質(zhì)量問題或者環(huán)境溫度過高導(dǎo)致線圈老化等[2]。
4.2 改造方案
我廠天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）控制電磁閥是常帶電工作的，且控制方式為單電磁閥控制，該運(yùn)行方式風(fēng)險(xiǎn)較大，若電磁閥故障或者誤動(dòng)均會(huì)間接導(dǎo)致機(jī)組不安全事件發(fā)生，具有嚴(yán)重的安全隱患，不利于機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
針對3號聯(lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行中因天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）控制電磁閥燒毀導(dǎo)致該放散閥誤開進(jìn)而引起機(jī)組因燃?xì)夤鈮毫Φ吞鴻C(jī)的情況，對放散閥（VA13-18）控制電磁閥進(jìn)行下述技術(shù)改造：在原有電磁閥設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)增設(shè)1個(gè)電磁閥，如圖3所示，2個(gè)電磁閥并聯(lián)布置。增設(shè)的電磁閥20PS-2與原設(shè)計(jì)電磁閥型號一致，電磁閥20PS-2出氣孔與電磁閥20PS-1排氣孔連通。正常運(yùn)行時(shí)，2個(gè)電磁閥帶電打開，儀用空氣經(jīng)過電磁閥20PS-1進(jìn)入氣缸，而經(jīng)過電磁閥20PS-2的儀用空氣頂住電磁閥20PS-1的排氣孔，保證電磁閥20PS-1失電后，備用路儀用空氣能可靠供給。2個(gè)電磁閥互相備用，能夠有效避免電磁閥故障誤動(dòng)作[3]。同時(shí)增設(shè)電磁閥20PS-1旁路手動(dòng)閥及電磁閥20PS-2放氣手動(dòng)閥，當(dāng)電磁閥故障時(shí)，操作人員可通過先關(guān)閉20PS-2放氣手動(dòng)閥，再打開20PS-1旁路手動(dòng)閥，使得天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）手動(dòng)關(guān)閉，確保兩個(gè)電磁閥同時(shí)失效時(shí)，仍可操作手動(dòng)閥來關(guān)閉放散閥，使得安全性、可靠性得到提高。
5? 結(jié)束語
我廠天然氣速斷閥后放散閥（VA13-18）控制電磁閥在技術(shù)改造后，經(jīng)運(yùn)行未出現(xiàn)因閥門故障引起天然氣供氣壓力異常進(jìn)而導(dǎo)致燃機(jī)跳閘事故，同時(shí)將該技術(shù)改造的成功案例應(yīng)用于我廠天然氣速斷閥及調(diào)壓站緊急關(guān)斷閥（ESD）中。技術(shù)改造方案實(shí)施方便、耗時(shí)少、成本低提高了閥門的可靠性，確保機(jī)組安全運(yùn)行，減少發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)損失，希望能夠?qū)ν愋蜋C(jī)組的電廠有一定的幫助。
參考文獻(xiàn)：
[1]鄭培根.氣動(dòng)電磁閥綜合性能測試系統(tǒng)的研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2011.
[2]陳學(xué)敏.工程中電磁閥的應(yīng)用探討[J].石油化工自動(dòng)化，2009，45（4）：58-61.
[3]丁建軍，武海南，馮鵬飛.9FA燃機(jī)燃?xì)鈮毫Φ驼跀嘣蚍治黾疤幚韀J].浙江電力，2017，36（6）：72-75.
