低熱值PG9171E燃?xì)廨啓C輕油系統(tǒng)常見故障分析及解決方案

蔡俊宏

（上海電力哈密宣力燃?xì)獍l(fā)電有限公司，上海 201907）

低熱值PG9171E燃?xì)廨啓C輕油系統(tǒng)常見故障分析及解決方案

蔡俊宏

（上海電力哈密宣力燃?xì)獍l(fā)電有限公司，上海 201907）

輕油系統(tǒng)對低熱值PG9171E燃?xì)廨啓C機組至關(guān)重要，其直接影響到機組的正常啟動和運行。根據(jù)低熱值PG9171E燃機調(diào)試、運行期間經(jīng)驗積累基礎(chǔ)上，總結(jié)該種機型燃?xì)廨啓C常見的幾種故障，并對其進(jìn)行詳細(xì)分析，并提出合理有效的解決方案。

低熱值PG9171E燃?xì)廨啓C；輕油系統(tǒng)；輕油流量；輕油三通閥

引言

低熱值PG9171E主要集中使用在鋼鐵、化工等行業(yè)，其燃用的主燃料為鋼廠或者化工廠產(chǎn)生的副產(chǎn)品煤氣。燃料按照主工藝不同主要可分為高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、蘭炭尾氣等，由于這些燃料熱值較低，無法直接點火運行，而且在低負(fù)荷工況下燃燒極為不穩(wěn)定，所以PG9171E低熱值燃?xì)廨啓C在啟動階段使用輕油燃料進(jìn)行點火，直至負(fù)荷升到30 MW時才開始切換煤氣，低熱值PG9171E都配置了輕油燃料系統(tǒng)，本文重點介紹PG9171E燃?xì)廨啓C在運行期間發(fā)生的一些常見故障，并對其進(jìn)行詳細(xì)分析并提出解決方案。

1 輕油系統(tǒng)組成及工作原理

輕油系統(tǒng)主要由輔助齒輪箱驅(qū)動的主燃油泵PF1，輕油流量調(diào)節(jié)門VC3，輕油系統(tǒng)切斷閥VS1，輕油流量分配器FD1-1,輕油三通閥VA19-3,輕油再循環(huán)閥VA70-5，輕油再循環(huán)排氣閥VA70-6組成[1]。

機組啟動時，LCI把機組帶到吹掃轉(zhuǎn)速23.3%額定轉(zhuǎn)速(700 r/min)。吹掃期間，輕油管路進(jìn)行沖油工作，其中主燃油泵進(jìn)口截止閥VS1開，主燃油泵旁路閥VC3開，輕油三通閥VA19-3（14個）處于再循環(huán)位置,輕油再循環(huán)閥VA70-5開，輕油再循環(huán)排氣閥VA70-6開，前置送油泵送來的輕油經(jīng)過流量分配器及輕油三通閥再循環(huán)回路進(jìn)入輕油再循環(huán)系統(tǒng)，沖油1 min后 VS1關(guān)，VC3關(guān)，VA70-5關(guān)，VA70-6關(guān)，該步驟主要作用是對輕油管路進(jìn)行沖油驅(qū)趕管路中的空氣。

輕吹14.4 min以后，機組降速至16%額定轉(zhuǎn)速(480 r/min)，系統(tǒng)準(zhǔn)備輕油點火。此時MARK VI控制系統(tǒng)中L20CF1X由“0”置“1”，主燃油泵離合器電磁閥20CF-1動作，主燃油泵工作，主燃油泵進(jìn)口截止閥VS1開，主燃油泵旁路閥VC3開，輕油三通閥VA19-3（14個）處于主路運行狀態(tài),輕油再循環(huán)閥VA70-5開，輕油再循環(huán)排氣閥VA70-6(接收到再循環(huán)液位高信號VA70-6關(guān)閉)，前置送油泵送來的輕油經(jīng)過流量分配器及輕油三通閥主路進(jìn)入燒室霧化燃燒。

2 輕油系統(tǒng)常見故障及分析處理

2.1 輕油再循環(huán)時輕油流量高導(dǎo)致機組停機

機組在啟動階段，輕油向系統(tǒng)沖油（沖油時流量對比模塊見圖1），驅(qū)趕輕油主管路中的空氣，此時輕油流量FQLM1應(yīng)小于設(shè)定的輕油流量KPFQLM_H設(shè)定值，否則會觸發(fā)輕油再循環(huán)流量大LRFQLM_H信號。其中KPFQLM_H設(shè)定值為0.85 kg/s，沖油時導(dǎo)致輕油流量大的原因主要有。

圖1 沖油時流量對比模塊

2.1.1 輕油三通閥處于主路狀態(tài)

如圖2所示，輕油三通閥主要由五個接口，分別是輕油進(jìn)口、輕油出口、輕油再循環(huán)口、輕吹空氣口及儀用氣進(jìn)口等組成。機組在沖油及正常燃燒煤氣狀態(tài)時，輕油通過此閥門實現(xiàn)再循環(huán)功能，從輕油進(jìn)入進(jìn)入，從再循環(huán)出來循環(huán)至輕油罐，以滿足緊急切換之用；機組在啟動及燃燒輕油狀態(tài)時，該閥門利用自身輕油壓力而移動，輕油從進(jìn)口進(jìn)入，從輕油出口進(jìn)入燃料噴嘴和火焰筒燃燒[1],我們稱之為這種狀態(tài)為主路運行狀態(tài)。

圖2 輕油三通閥結(jié)構(gòu)

當(dāng)三通閥處于主路運行狀態(tài)時，大量輕油通過燃油噴嘴進(jìn)入燃燒室，最終會造成沖油試驗期間輕油流量超過設(shè)定值。

造成輕油三通閥主路運行狀態(tài)原因之一為儀用氣進(jìn)口控制電磁閥20PL-3閥芯處有垃圾存在，儀用氣漏到輕油三通閥儀用氣進(jìn)口處，推動輕油三通閥閥桿動作，大量輕油進(jìn)入燃料噴嘴。針對該問題，每次機組啟動前要求對輕油三通閥儀用氣進(jìn)口處閥桿小凸臺進(jìn)行檢查，如露在閥門外面，表示輕油三通閥儀用氣控制回路工作正常。

造成輕油三通閥主路運行狀態(tài)原因之二為輕油前置濾網(wǎng)模塊自立式壓力調(diào)節(jié)閥壓力調(diào)整超過680 kPa（正常壓力維持在500 kPa）。此時輕油壓力足夠客服輕油三通閥內(nèi)彈簧阻力，推動閥桿動作，大量輕油進(jìn)入燃燒室。針對此問題，每次要求開機前先進(jìn)行輕油再循環(huán)沖油試驗，檢查三通閥儀用氣進(jìn)口處小凸臺，如露在閥門外面，表示輕油前置濾網(wǎng)模塊自立式壓力調(diào)節(jié)閥工作正常。

造成輕油三通閥主路運行狀態(tài)原因之三為輕油三通閥內(nèi)骨架密封損壞，大量輕油通過骨架密封處泄露到燃燒室。針對此問題，只能在機組停機時加強對各通道進(jìn)行壓力試驗，檢查骨架密封的泄露情況。

2.1.2 輕油系統(tǒng)存在漏點

沖油試驗主要目的是對系統(tǒng)沖油，同時將系統(tǒng)中空氣排除。如果在沖油試驗過程中發(fā)生流量超過設(shè)定值的問題，輕油系統(tǒng)存在泄露的可能性非常大。

(1)造成輕油系統(tǒng)泄露的主要原因之一為輕油再循環(huán)排空閥VA70-6未關(guān)閉，輕油通過排氣閥VA70-6排至透平間底部排油口。針對此問題，在沖油期間需重點檢查VA70-6排油漏斗處是否有輕油排出。

(2)造成輕油系統(tǒng)泄露的主要原因之二為透平間輕油管道及輕油三通閥長期在高溫的運行工況下，透平間輕油管道接頭或者三通閥閥門連接處密封損壞，照成輕油泄露到透平間，針對該問題，在沖油期間重點檢查透平間有無漏油問題，同時重點關(guān)注透平間輕油泄露集油開關(guān)71FF-4,71FF-5和71FF-6是否動作正常。

2.2 輕油三通閥燒損

輕油三通閥作為PG9171E燃機輕油系統(tǒng)中的重要設(shè)備，結(jié)構(gòu)見圖3，它承擔(dān)著啟動及后備燃料的重要作用。在啟動階段，主燃油泵PF1的電磁閥20PF-1在嚙合動作后，依靠輕油壓力使得輕油三通閥閥芯移動至燃料噴嘴的位置，輕油進(jìn)入燃料噴嘴，輕油三通閥進(jìn)口和出口相連，吹掃空氣接口處排放可能存在的部分內(nèi)漏；在煤氣切換成功后，輕油三通閥閥芯通過彈簧力作用，恢復(fù)到再循環(huán)的位置，輕油進(jìn)口和在循環(huán)回路相通，輕吹回路的霧化空氣通過輕油三通閥進(jìn)入輕油噴嘴進(jìn)行冷卻，防止三通閥閥芯輕油結(jié)焦或者三通閥燒損。

圖3 輕吹閥VA19-1結(jié)構(gòu)

造成輕油三通閥燒損的主要原因為在燃燒煤氣狀態(tài)時，輕吹閥門VA19-1存在內(nèi)漏或者閥門未動作，輕吹空氣壓力低于燃燒室壓力（燃燒室壓力稍低于壓氣機CPD排氣壓力），此時燃燒室高溫?zé)煔饩蜁霈F(xiàn)回流現(xiàn)象，回流的高溫?zé)煔馄茐妮p油三通閥內(nèi)的骨架密封，同時三通閥上的輕油也會出現(xiàn)結(jié)焦問題，導(dǎo)致輕油三通閥燒損。

為了避免類似問題的發(fā)生，在通用電氣原有設(shè)計的基礎(chǔ)上，在輕吹閥VA19-1下游增加3個壓力變送器，監(jiān)視VA19-1閥門動作情況，3個壓力變送器取中值和壓氣機排氣壓力進(jìn)行對比，正常情況下，此時壓力應(yīng)大于CPD排氣壓力1 bar,并在MARK VI控制系統(tǒng)中設(shè)置停機保護(hù)或者切換輕油保護(hù)動作，防止輕油三通閥出現(xiàn)燒損的問題。

2.3 輕油點火階段輕油流量高停機

低熱值PG9171E燃?xì)廨啓C計算控制算法把FSR分解成FSR1(液體燃料沖程基準(zhǔn))和FSR2(氣體燃料沖程基準(zhǔn))，選擇液體燃料模式運行時，F(xiàn)SR1=FSR；而FSR1與轉(zhuǎn)速TNH相乘后作為液位燃料基準(zhǔn)輸出FQROUT=FSR1*TNH.FQROUT與流量反饋信號FQL1都輸入HSAA伺服放大驅(qū)動卡。在此經(jīng)差值放大(帶積分性質(zhì))后產(chǎn)生的電流信號輸入到電液伺服閥65FP,驅(qū)動旁通調(diào)節(jié)閥VC3動作，直到FQL1=FQROUT(如圖 4)[2]。

圖4 燃料控制電路

當(dāng)MARK VI控制系統(tǒng)發(fā)出點火指令后,FSR原SU-LIQF1（液體燃料點火值）賦值給FSRSU,點火狀態(tài)下FSRSU為21.1%，對應(yīng)流量FQL1=3%左右，相應(yīng)流量為0.5kg/s.機組大修完成后調(diào)試期間發(fā)生FSRSU為21.1%，此時流量FQL1=21.2%,流量為2.4kg/s。點火流量遠(yuǎn)超過正常啟動階段點火流量，造成點火失敗?，F(xiàn)場對輕油系統(tǒng)進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)液壓油系統(tǒng)啟動后，輕油流量調(diào)節(jié)閥VC3處于關(guān)閉狀態(tài)，大量輕油通過三通閥進(jìn)入到燃料噴嘴，伺服閥線圈LVDT接線錯誤，更改接線后，當(dāng)液壓油啟動后輕油流量調(diào)節(jié)閥VC3處于打開位置，啟動點火階段VC3處于再循環(huán)位置。機組再次啟動，一次點火成功，隨著轉(zhuǎn)速TNH上升，燃料沖程基準(zhǔn)FSR也隨著增加，伺服閥65FP根據(jù)FQROUT和FQL1對比控制閥門VC3動作，增加進(jìn)入燃料噴嘴的輕油量。

3 結(jié)論

輕油系統(tǒng)各部件工作狀態(tài)的好壞直接影響到機組點火成功及燃燒的穩(wěn)定。因此，輕油系統(tǒng)對于燃?xì)廨啓C機組運行有著重大意義，本文依據(jù)多年P(guān)G9171E燃?xì)廨啓C現(xiàn)場維護(hù)經(jīng)驗。從輕油沖油流量高，三通閥燒損及輕油點火時流量高等三個方面對輕油系統(tǒng)常見故障進(jìn)行了闡述。并根據(jù)實際經(jīng)驗分別列出了每種故障情況下解決方案，對故障產(chǎn)生的原因及危害做了分析說明，希望今后對輕油系統(tǒng)的運行維護(hù)起到一定的幫助作用。

[1]許俊，鄒羿.燃?xì)廨啓C燃油三通閥閥芯卡澀分析及預(yù)防[J].冶金動力.2011.2.

[3]童可義.PG9171E燃?xì)廨啓C點火失敗原因分析[J].燃?xì)廨啓C技術(shù).2010.2.

Analysis of Common Failures and Solutions of the Light Oil System in Low Heat Value PG9171E Gas Turbine

Cai Junhong
(Shanghai Electrical Power Hami Xuanli Gas Power Plant，Shanghai,201907,China)

The light oil system is very important for the gas turbine unit and directly affects the normal startup and operation of the unit.Based on the experience in actual com-missioning and operation of the gas turbine,several common types of failures of the light oil system in PG9171E gas turbine are summarized and analyzed in detail.Effective solutions are also proposed.

low heat value PG9171E gas turbine;light oil system;light oil flowrate;light oil three-way valve

TK47

B

1006-6764(2018)01-0049-03

2017-10-08

蔡俊宏（1982-），男，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)從事燃?xì)廨啓C電廠運行和維護(hù)工作。