GE燃?xì)廨啓C(jī)火檢探頭工作方式分析及改造

陳杰

摘要：火檢探頭用于監(jiān)視燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)及運(yùn)行過程中燃燒筒的火焰燃燒情況?；饳z探頭的運(yùn)行可靠性，直接關(guān)系到整個(gè)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文通過對(duì)目前GE燃?xì)廨啓C(jī)普遍應(yīng)用的水冷式火檢探頭工作方式及故障案例的討論，對(duì)火檢探頭的可靠性進(jìn)行了論證，并通過實(shí)例證明干式火檢探頭的可靠性。

關(guān)鍵詞：火檢探頭;工作方式;冷卻水泄漏;可靠性;改造

分類號(hào)：TM611.31

引言

GE燃?xì)廨啓C(jī)透平間一般設(shè)置有4個(gè)火檢探頭，分別安裝于15～18號(hào)燃燒筒，能將檢測到的火焰信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20mA的電信號(hào)，傳輸至燃機(jī)MARKVIE系統(tǒng)，用于監(jiān)控燃機(jī)啟動(dòng)時(shí)點(diǎn)火是否成功，并在運(yùn)行過程中參與熄火保護(hù)。

GE燃?xì)廨啓C(jī)目前普遍應(yīng)用水冷式火檢探頭，采用閉冷水作為火檢探頭的冷卻介質(zhì)。近年來已發(fā)生多起燃機(jī)電廠因水冷式火檢探頭故障導(dǎo)致異常，燃?xì)廨啓C(jī)迫切需要一種更加可靠的火檢探頭。某發(fā)電公司火檢探頭原設(shè)計(jì)為水冷式火檢探頭，通過對(duì)水冷式火檢探頭故障案例的分析研究，提出將其改造為干式火檢探頭，徹底消除冷卻水泄漏的隱患，應(yīng)用后效果良好。

一、火檢探頭工作原理

火檢探頭采用檢測火焰發(fā)出的UV光的方法來快速識(shí)別火焰狀態(tài)。應(yīng)用于GE燃?xì)廨啓C(jī)的火檢探頭能夠輸出鋸齒形的脈沖信號(hào)，頻率與火焰強(qiáng)度成正比，該信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換輸出4～20mA的模擬量信號(hào)傳輸至MARKVIE系統(tǒng)。MARKVIE系統(tǒng)將該模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為百分比，并與系統(tǒng)設(shè)置的定值進(jìn)行比較，當(dāng)轉(zhuǎn)換出來的百分比高于該定值時(shí)，系統(tǒng)判定火焰信號(hào)存在[1]。

由于GE燃?xì)廨啓C(jī)缸體無保溫，機(jī)組運(yùn)行時(shí)環(huán)境溫度高于150℃，而火檢探頭允許的最高工作溫度為125℃，故需使用10～52℃的冷卻水，通過與火檢探頭相接觸的盤旋管對(duì)其進(jìn)行冷卻，冷卻水流量應(yīng)控制在3.8～5.7L/min范圍內(nèi)[2]。

二、水冷式火檢探頭故障案例分析

1.火檢探頭檢測強(qiáng)度波動(dòng)

某電廠1期工程是GE的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。其燃機(jī)應(yīng)用了水冷式火檢探頭，火檢冷卻水管按GE設(shè)計(jì)要求安裝于透平間內(nèi)的燃機(jī)缸體上方位置。

投產(chǎn)以來多次發(fā)生機(jī)組正常運(yùn)行過程中，火焰強(qiáng)度大幅波動(dòng)的情況，其中18號(hào)火檢探頭波動(dòng)最劇烈。

經(jīng)分析，火檢探頭強(qiáng)度大幅波動(dòng)的原因如下：

（1）機(jī)組運(yùn)行時(shí)，火檢冷卻水受透平間高溫環(huán)境熱輻射影響，水溫升高，冷卻效果下降，而18號(hào)火檢探頭安裝于冷卻水管的末端，冷卻效果最差，強(qiáng)度波動(dòng)最大。

（2）火檢冷卻水管位于火檢冷卻水系統(tǒng)的最高點(diǎn)，若長時(shí)間運(yùn)行，容易在頂部積存空氣，進(jìn)而影響火檢探頭的冷卻效果[3]。

2.火檢探頭冷卻水管碰磨

某電廠1期工程為GE 9FB燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。燃機(jī)應(yīng)用水冷式火檢探頭，冷卻水管安裝于透平間內(nèi)，使用閉式冷卻水進(jìn)行冷卻。

#1機(jī)組聯(lián)運(yùn)后按停機(jī)曲線停機(jī)，惰走后正常投入盤車，盤車正常投入約1.5小時(shí)后跳閘，就地檢查盤車電控柜報(bào)過負(fù)荷報(bào)警。檢修人員現(xiàn)場確認(rèn)無法手動(dòng)盤車，隨即對(duì)#1燃機(jī)進(jìn)行悶缸處理，直至手盤成功后退出悶缸模式。檢修人員進(jìn)入透平間內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)火檢冷卻水支管漏水，隨即隔離火檢冷卻水系統(tǒng)，檢查后發(fā)現(xiàn)為冷卻水支管與二氧化碳滅火系統(tǒng)噴嘴碰磨，導(dǎo)致冷卻水支管磨穿漏水。檢修人員拆下支管進(jìn)行補(bǔ)焊處理，并改變管道走向，保證管道間隙充足，避免再次碰磨。通水后檢查無漏水現(xiàn)象。

經(jīng)分析：火檢冷卻水支管與二氧化碳噴頭長期存在碰磨情況，且已接近磨穿管壁，而#1機(jī)組連運(yùn)加劇了管道磨損，并最終磨穿管壁，導(dǎo)致火檢冷卻水連續(xù)漏水至燃燒器和壓氣機(jī)末四級(jí)葉片。在機(jī)組連運(yùn)過程中，壓氣機(jī)缸體持續(xù)加熱，而火檢冷卻水漏水漏至缸體即被加熱蒸發(fā)，對(duì)缸體降溫作用有限，缸體收縮程度較小，而停機(jī)后，缸體無持續(xù)熱源加熱，漏水積聚，缸體冷熱溫差大，收縮程度加大，直至完全抵消壓氣機(jī)動(dòng)葉葉頂間隙，造成碰磨，從而引起盤車過力矩保護(hù)跳閘。

三、干式火檢探頭可靠性研究

1.干式火檢探頭工作原理

干式火檢探頭設(shè)計(jì)的最大耐溫為325℃。其耐高溫性能是通過獨(dú)立的SiC發(fā)光二極管來實(shí)現(xiàn)。且該二極管材料對(duì)UV光具有高度敏感性，但對(duì)可見光和金屬外殼產(chǎn)生的紅外線不敏感，故探頭具有很好的抗干擾特性。SiC能夠通過燃燒室內(nèi)的液體燃料氣霧，精準(zhǔn)識(shí)別燃燒室內(nèi)火焰產(chǎn)生的長波長UV光。

干式火檢探頭檢測到火焰信號(hào)后，通過光纖傳輸至信號(hào)放大器，再將信號(hào)送至MARKVIE系統(tǒng)。

2.干式火檢改造實(shí)踐

某電廠經(jīng)對(duì)火檢探頭的可靠性進(jìn)行比較，并對(duì)同類型電廠進(jìn)行調(diào)研后，決定利用檢修機(jī)會(huì)，將水冷式火檢探頭更換為干式火檢探頭。改造后效果良好，具體改造如下：

（1）將水冷式火檢探頭更換為干式火檢探頭。

（2）將干式火檢探頭的信號(hào)放大器安裝至燃機(jī)罩殼外，避免高溫對(duì)信號(hào)放大器內(nèi)的溫度敏感元件造成損壞。

（3）干式火檢探頭的光纖用保溫繩包裹，并固定到電纜橋架上，避免光纖與燃機(jī)缸體接觸熔斷。

（4）原有火檢冷卻水管拆除，冷卻水進(jìn)水閥后加堵板，確保燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行過程中不發(fā)生冷卻水泄漏事件。

四、結(jié)論

針對(duì)GE燃?xì)廨啓C(jī)火檢探頭的工作方式，結(jié)合水冷式火檢探頭導(dǎo)致的事故案例進(jìn)行分析，提出應(yīng)用可靠性更高的干式火檢探頭。以某發(fā)電公司為例，驗(yàn)證干式火檢探頭項(xiàng)目實(shí)施后的效果，同時(shí)證明干式火檢探頭更有利于發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。該應(yīng)用對(duì)同類型機(jī)組具有借鑒意義，可有效避免水冷式火檢探頭漏水導(dǎo)致機(jī)組不安全事件的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[l] 中國華電集團(tuán)公司.大型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)叢書：控制系統(tǒng)分冊(cè)[M].北京：中國電力出版社，2009：140-143.

[2] GE.火焰探測器使用和維護(hù)手冊(cè)[Z].2003：15一16.

[3] 王小江.GE 9FA燃?xì)怆姀S燃機(jī)火焰探測器可靠性研究與應(yīng)用[B].中國設(shè)備工程，2016：47-49.

作者簡介：陳? 杰（1994-），男，助理工程師，主要從事發(fā)電廠熱工自動(dòng)化控制工作。

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