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发电人必读 | 燃气轮机辅机维护秘籍:清吹系统维稳篇

北极星电力网新闻中心  来源:GE发电    2020/4/23 18:42:50  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: GE 燃气轮机 火电技术

北极星火力发电网讯:发电人老铁们,运维指南系列又和大家见面了!今年年初,我们为大家分享了GCV(天然气控制阀)的日常运维秘籍,收获了广大发电人的热烈反响。今天,我们为大家带来清吹系统的日常运维指南,提高机组可靠性、可用率与启动成功率。如果大家有任何其他相关问题,也欢迎给我们留言!我们将请专家答疑,一对一解决大家的问题!

为什么要重视清吹系统的维护

GE燃机配备三到四个天然气回路,负责把燃料输送到喷嘴中。清吹系统是这些天然气回路忠实的“保护者”,但它相对薄弱、故障发生率偏高,如果不加以重视,这些故障会引发燃烧模式无法正常切换、自动停机或跳机等事故,从而对燃机机组乃至整个电厂的稳定性造成影响。

结合现场常见问题,本文将对清吹系统的基本功能、工作原理及构成、操作规范、警报与保护、维护建议五大方面展开详细介绍,帮助电厂减少清吹系统故障,保障整个燃机系统的稳定运行。

清吹系统的功能

在某些燃烧模式下,一些回路是没有燃料通过的,为了保护这些喷嘴,清吹系统将一部分来自压气机排气的空气送到这些喷嘴,从而实现:

将燃料管道中残存的燃料/凝结水吹扫干净

冷却喷嘴

防止喷嘴回火,防止不同喷嘴间“串火”

在9F等机组中协助平抑燃烧脉动

清吹系统工作原理

一部分空气从压气机室排气被抽出,经过冷却器处理后引到清吹空气母管上。然后分别通过两个清吹隔离阀引入到燃料控制阀(GCV)下游管道进入到燃料回路中,最后从燃料喷嘴中排到燃烧室内。如果一个回路只短时间内不通燃料则不需要清吹,如DLN2.6+中的PM1回路。

微信图片_20200423183743.png

清吹系统主要构成

空气冷却器

如果压气机排气温度超过天然气的燃点(>399°C)则有爆炸风险,如果温度过低(<138°C)管道中会有凝结水产生。冷却器通过调节冷却水流量来控制清吹空气温度。调节阀的最小开度为30%,由一个机械限位实现。其上游的手动阀应该先调整,以确保它跟调节阀一起在空气需求量最大和最小情况下都能保证空气温度可接受。机组运行过程中调节阀全开,温度高于设定值(177°C)是常见的。如果压气机排气温度低于燃点则不需要配备冷却器。

清吹系统(以D5燃气回路为例)

1.png


每个回路的清吹系统都采用“双隔离和排空”系统,两个清吹阀安装方向保证了天然气不会流到压气机排气。清吹阀有两种——开关两位式和连续可调式。9F机组上D5燃气侧清吹阀VA13-2是调节阀,用来保证清吹投入过程中机组燃烧稳定并随后辅助控制燃烧脉动。

2.png

清吹阀要求“慢开快关”,通过调节针型阀实现期望的清吹阀行程时间,如打开时间35 +/- 5秒,不能过快以防止负荷或排气温度突升,这也是为了减少对压气机旋转失速裕度的影响。清吹阀关闭时间要求在4秒内,以便尽快开启燃料阀,对燃料流量进行准确控制。排空阀及管道要畅通,确保尽快排净阀间压力,如在8秒内压力要降到3巴之下。

常规情况下系统操作指南与规范

启机前清吹试验

在每次启动前,清吹系统功能试验是必须做的,这是启动允许条件之一。清吹阀的限位开关要求动作正常,行程时间必须满足设计要求,如果试验失败,需要检查仪用空气压力是否稳定、针型阀位置是否跑偏和电磁阀排气是否堵塞等,然后再进行试验。以9FB燃机为例:

3.png

如果需要紧急启动或需要高盘、水洗等操作,也可以通过强制信号L1PGVTFSB旁路掉试验,直接获得启机允许,但在点火启动时不能这样做,否则清吹系统有可能在投入时出现故障。

清吹系统操作

系统投入过程

机组到达全速并延时60秒才能投清吹,因为在部分转速下,压气机排气压力太低不足以支持清吹。DLN模式切换完成后,对不通燃料的回路开启清吹,空气侧清吹阀和燃气侧清吹阀打开,同时排空阀关闭。

D5管线上燃气侧清吹阀VA13-2是一个调节阀,它在前40秒内缓慢开到50%开度,并持续20秒,最后再根据燃烧温度设定的曲线调整开度。

4.png

系统退出过程

当燃烧温度到达下一个DLN模式切换点,清吹关闭指令发出,空气侧清吹阀、燃气侧清吹阀同时关闭,排空阀在下列情况下打开:

● 清吹退出指令发出4秒后,如果2个隔离阀上的4个限位开关中的3个确认这2个隔离阀关闭(4秒是照顾关得最慢的隔离阀)

● 当清吹退出指令发出8秒后

● 当4个限位开关都指示2个隔离阀关闭

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如果清吹阀实际行程时间超过下表中的数值(秒),则此开关(阀间压力/开限位/关限位)报故障。以9FB燃机为例:

6.png

特殊情况下:系统警报与保护

清吹系统在日常运行过程中会产生以下四种故障并触发警报:

1. “清吹失去LOP”保护:导致清吹系统被闭锁,相关的DLN模式被闭锁

2. “隔离失去LOB”保护:导致停机或跳机

3. 清吹空气温度超限:引起跳机,清吹闭锁,DLN模式闭锁等

4. 空气侧有凝结水生成保护:闭锁对应的DLN模式和燃料调节阀

继而引发相应的保护动作:

01 跳机Trip

1. 点火前跳机

火焰建立前,任何1个隔离阀的限位开关故障

2. 清吹系统“隔离失去LOB”保护(3个故障跳机)

● 清吹关闭指令发出8秒后,阀间压力还是高

● 在1行中有3个故障:空气侧清吹阀1个限位开关 + 1个阀间压力开关 + 燃气侧清吹阀1个限位开关

● 在并网前,清吹温度高高(任一路清吹打开后清吹空气温度>399°C)

02 自动停机

1. 空气冷却器水位高高

2. “隔离失去LOB”保护(2个故障停机)

● 1个隔离阀上的2个限位开关都故障

● 4个限位开关任何1个故障且1个阀间压力开关报高

03 清吹闭锁同时闭锁DLN模式

(不允许投清吹系统、不允许进到某些DLN模式)

1. 清吹打开后,清吹温度低低(<138°C)延时10分钟

2. 清吹故障15分钟有凝结水形成

3. “清吹失去LOP”保护

● 清吹打开指令发出14秒后3个阀间的压力开关至少有2个报低

● 燃料阀位置反馈故障(反馈>1.5%)

● 在1个隔离阀上的2个限位开关在规定时间内没有到位

● 在2个隔离阀上的4个限位开关中的1个没有在规定时间内动作,且有1个压力开关在规定时间内没有动作

● 清吹投入20秒后,清吹空气压比<0.947

04 燃料调节阀闭锁

1. 清吹温度太高或太低

2. 清吹故障超过15分钟怀疑有凝结水产生

运行与维护建议补充

针对清吹系统运行过程中的各种常见问题,我们为大家总结了系统日常运行与维护小贴士,帮助解决实际问题,维持电厂设备的良好运转:

仪用空气压力保持稳定。

清吹阀、排空阀的仪用空气要从供气母管上通过独立管线供应,防止互相影响和争气。

7.png

清吹阀安装方向要正确,检修后要进行阀门泄漏试验。

天然气小间温度要控制好,电子元件附近温度要低于93°C。可考虑升级到高温配套组件,其中包括高温气缸、调节器、行程开关和远程安装定位器等。

操作员电脑上的清吹阀门活动试验画面上通常没有显示限位开关的脱开时间,但它可能是导致试验失败的原因,可以在试验复位前在软件中查看这些计时器的读数。建议将这些计时器也显示在画面上。

阀门行程时间重复性差,主要原因和推荐的方案:

● 用来调整仪用空气流量针型阀线性度差,可以考虑更换为性能更好的针型阀;

● 机械凸轮式限位开关稳定性差,可以考虑更换为磁性接近式开关。

因为限位开关调整既影响脱开时间又影响闭合时间,所以在现场调整时尽量综合考虑开/关行程时间,把它们调整到规定范围的中间值。

调节阀的开关行程时间更容易控制,如果在清吹阀打开时对负荷和燃烧造成较大扰动,可以考虑将其更换为调节阀。

阀间压力排气不及时:

● 排气不畅:核查排气阀门尺寸是否过小,排气管道尺寸是否过小/过长/堵塞;

● 清吹阀泄漏:在排空口检测危险气体浓度,如果有可燃气体则燃气侧漏,否则是空气侧漏。

注意!不要修改计时器定值以强制通过试验或者屏蔽保护,因为存在气体混合后爆炸的风险。

如果在95%转速后清吹第一次投入或者刚进入DLN模式6.2时,清吹空气温度过低,则要将空气冷却器温度调节阀上游的手动隔离阀关小一些。

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