9E燃?xì)廨啓C(jī)清吹系統(tǒng)邏輯分析與故障處理

王 維，張振華，胡智勇

(珠海深能洪灣電力有限公司,廣東 珠海 519060)

隨著人們對(duì)電力需求的日益增長(zhǎng)，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電因其發(fā)電靈活、綠色環(huán)保、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)將越來(lái)越重要。據(jù)國(guó)際能源署(IEA)發(fā)布的《世界能源展望》，2040年全球燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝機(jī)容量將增長(zhǎng)到2 740 GW左右[1]。

清吹系統(tǒng)作為燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的一部分，對(duì)天然氣管路起著重要保護(hù)作用。如果出現(xiàn)故障可能會(huì)產(chǎn)生如下影響：燃燒模式閉鎖、燃?xì)廨啓C(jī)自動(dòng)降負(fù)荷、自動(dòng)停機(jī)和跳機(jī)、在燃?xì)夤艿乐行纬扇細(xì)饩鄯e和燃?xì)饣亓鞯?，不僅會(huì)損害設(shè)備壽命，而且會(huì)影響整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)電廠和電網(wǎng)負(fù)荷的穩(wěn)定性?；诖耍疚闹饕獜腗ark Ⅵe邏輯控制和現(xiàn)場(chǎng)故障兩個(gè)層次，對(duì)清吹故障及其處理進(jìn)行解析和總結(jié)歸納，為燃?xì)廨啓C(jī)出現(xiàn)同類(lèi)清吹故障提供技術(shù)借鑒和支持。

1 9E燃?xì)廨啓C(jī)燃料清吹系統(tǒng)

GE燃?xì)廨啓C(jī)的清吹系統(tǒng)采用“雙隔離+排空”系統(tǒng)。首先，從壓氣機(jī)排氣AD6來(lái)的吹掃空氣經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻，再通過(guò)空氣側(cè)清吹閥VA13-3、燃料側(cè)清吹閥VA13-4被引入3號(hào)燃料調(diào)節(jié)閥所屬的下游管道，最終從噴嘴排入燃燒室。清吹排空閥VA13-16起到盡快釋放閥間壓力的作用[2]。9E燃?xì)廨啓C(jī)清吹系統(tǒng)的工作流程如圖1所示。

圖1 9E燃?xì)廨啓C(jī)清吹系統(tǒng)工作流程示意圖

清吹系統(tǒng)的功能：對(duì)未投入使用的燃料通道進(jìn)行吹掃，去除其中殘余燃料和凝結(jié)水，從而防止出現(xiàn)“回火”、不同噴嘴之間“串火”以及“爆燃”[3]；同時(shí)，也有冷卻噴嘴的作用。在9E燃?xì)廨啓C(jī)中，主要對(duì)GCV-3所屬的燃?xì)饣芈愤M(jìn)行清吹[4]。

2 9E燃?xì)廨啓C(jī)清吹系統(tǒng)控制邏輯

2.1 清吹閥動(dòng)作邏輯

清吹隔離閥會(huì)在以下3種情況下動(dòng)作。

1) 升負(fù)荷過(guò)程中，進(jìn)行二次切換，在進(jìn)入預(yù)混切換模式之前且未進(jìn)入擴(kuò)散貧貧燃燒模式時(shí)，兩個(gè)電磁閥20PG-3、20PG-4得電，兩個(gè)清吹閥VA13-3和VA13-4關(guān)閉；當(dāng)進(jìn)入預(yù)混切換模式，等GCV-3關(guān)閉后，延時(shí)5 s，兩個(gè)電磁閥失電，兩個(gè)清吹閥開(kāi)啟。

2) 減負(fù)荷過(guò)程中，TTRF1≤1 920 ℉(TTRF1為燃燒基準(zhǔn)溫度)，GCV-3在關(guān)位，使兩個(gè)電磁閥失電，兩個(gè)清吹閥保持開(kāi)啟狀態(tài)。

3) 甩負(fù)荷過(guò)程中，發(fā)電機(jī)跳閘或遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)跳閘，若跳閘前剛好在關(guān)閉清吹閥過(guò)程中，在GCV-3關(guān)閉后，延時(shí)30 s，兩個(gè)電磁閥失電，兩個(gè)清吹閥開(kāi)啟。

清吹排空閥VA13-16會(huì)在2個(gè)清吹隔離閥關(guān)閉到位后，電磁閥20VG-3得電而打開(kāi)；而在清吹隔離閥準(zhǔn)備開(kāi)啟時(shí)，電磁閥20VG-3失電而關(guān)閉。同時(shí)，清吹隔離閥動(dòng)作要求“慢開(kāi)快關(guān)”。打開(kāi)時(shí)間為(35±5)s，打開(kāi)時(shí)間不能過(guò)快，是為了防止負(fù)荷和排氣溫度突然上升，減小對(duì)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)失速裕度[5]的影響；關(guān)閉時(shí)間為<4 s，是為了盡快開(kāi)啟燃料控制閥，對(duì)燃料的流量進(jìn)行精準(zhǔn)控制。排空閥和排空管道要保持暢通。

2.2 清吹系統(tǒng)故障報(bào)警邏輯

清吹系統(tǒng)故障報(bào)警邏輯，主要有以下5種[6]。

1) L63PG2H_ALM中文含義為燃?xì)馇宕迪到y(tǒng)壓力高報(bào)警。在清吹閥關(guān)閉命令發(fā)出后，兩個(gè)清吹閥VA13-3和VA13-4均已關(guān)閉到位，若閥間壓力高于0.344 MPa，延時(shí)5 s后出現(xiàn)L63PG2H_ALM，同時(shí)會(huì)引發(fā)L86PGTLO(清吹閥關(guān)閉失敗)。

在課程結(jié)束后應(yīng)用微課，應(yīng)當(dāng)起到深化知識(shí)，促使學(xué)生所理解的內(nèi)容更為系統(tǒng)的作用，這樣學(xué)生才能在數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用階段更加靈活，富有創(chuàng)新性，因此不難發(fā)現(xiàn)，微課在課程結(jié)束后的應(yīng)用需要對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新及數(shù)學(xué)思維能力進(jìn)行進(jìn)一步培養(yǎng)及升華。例如：在學(xué)生對(duì)角的學(xué)習(xí)時(shí)，教師可以制作與之對(duì)應(yīng)并促使知識(shí)點(diǎn)延伸的微課，也就是發(fā)現(xiàn)生活中的角、角的形成、角不同部分的名稱(chēng)，角怎樣比較等等。然后教師需要為學(xué)生演示實(shí)際操作方法，促使學(xué)生明確實(shí)踐方法，并為學(xué)生布置課后作業(yè)，引導(dǎo)并鼓勵(lì)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)、探索及實(shí)踐，這樣他們就能對(duì)知識(shí)形成更為深刻的理解，其思維能力也能夠在實(shí)踐探究過(guò)程中得到鍛煉及提升。

2) L86PGTLO_ALM中文含義為燃?xì)馇宕甸y關(guān)閉失敗報(bào)警。在清吹閥VA13-3和VA13-4關(guān)閉信號(hào)發(fā)出15 s后，任一個(gè)清吹閥未關(guān)到位，則會(huì)引發(fā)L86PGTLO_ALM，同時(shí)燃?xì)馇宕迪到y(tǒng)閥間壓力高，不僅會(huì)引發(fā)L63PG2H_ALM，且會(huì)出現(xiàn)L86PGTLO_ALM。

3) L63PG2L_ALM中文含義為燃?xì)馇宕迪到y(tǒng)壓力低報(bào)警。在清吹閥打開(kāi)命令發(fā)出后，兩個(gè)清吹閥均已打開(kāi)到位，若閥間壓力低于0.206 MPa，延時(shí)30 s后出現(xiàn)L63PG2L_ALM。

4) L30PGTOF_ALM中文含義為燃?xì)馇袚Q清吹閥打開(kāi)失敗報(bào)警。在清吹閥VA13-3和VA13-4打開(kāi)信號(hào)發(fā)出40 s后，任一個(gè)清吹閥未開(kāi)到位，則會(huì)引發(fā)L30PGTOF_ALM；若未在初級(jí)燃燒模式，會(huì)引發(fā)L86PGVL_ALM。

5) L86PGVL_ALM中文含義為燃?xì)馇宕甸y打開(kāi)失敗-降負(fù)荷報(bào)警。未在初級(jí)燃燒模式下，出現(xiàn)燃?xì)馇袚Q清吹閥打開(kāi)失敗(L30PGTOF為1)，則燃?xì)廨啓C(jī)自動(dòng)降負(fù)荷，并出現(xiàn)L86PGVL_ALM。

3 清吹系統(tǒng)故障分析及處理

清吹系統(tǒng)故障根據(jù)故障源可劃分為4類(lèi)：清吹閥故障、清吹電磁閥故障、限位開(kāi)關(guān)故障和清吹壓力故障。針對(duì)每一類(lèi)故障，下面分別從故障現(xiàn)象、故障原因和應(yīng)對(duì)方案三個(gè)方面進(jìn)行分析和闡述。

3.1 清吹閥故障

通過(guò)對(duì)清吹閥故障案例研究發(fā)現(xiàn)[7-9]，清吹閥故障主要有3種：(1)清吹閥打開(kāi)時(shí)間過(guò)短，清吹閥打開(kāi)設(shè)定時(shí)間為30 s至40 s之間，但清吹閥打開(kāi)時(shí)間低于30 s時(shí)，會(huì)造成燃燒室火焰衰弱、熄火，排氣溫度分散度高；(2)清吹閥打開(kāi)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，清吹閥打開(kāi)設(shè)定時(shí)間為30 s至40 s之間，但清吹閥打開(kāi)時(shí)間高于40 s時(shí)，會(huì)使燃?xì)廨啓C(jī)不斷自動(dòng)降負(fù)荷，當(dāng)故障消除或者進(jìn)入初級(jí)燃燒模式，只有主復(fù)歸操作之后才能停止降負(fù)荷；(3)清吹閥關(guān)閉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，清吹閥關(guān)閉設(shè)定時(shí)間為4 s以內(nèi)，但清吹閥關(guān)閉時(shí)間高于4 s時(shí)，會(huì)使大量清吹空氣或燃料通道的氣體進(jìn)入清吹閥間腔室，造成閥間腔室壓力高，同時(shí)預(yù)混燃燒模式閉鎖，一區(qū)重點(diǎn)火，進(jìn)入擴(kuò)散貧貧燃燒模式。

燃?xì)廨啓C(jī)電廠作為調(diào)峰電廠需要頻繁啟停，燃料管的高溫高壓以及長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)磨損都會(huì)造成閥門(mén)卡澀、內(nèi)漏；而其他相關(guān)設(shè)備部件如放大器、氣缸會(huì)出現(xiàn)卡澀故障，氣動(dòng)傳送機(jī)構(gòu)的彈簧等也會(huì)老化失靈。同時(shí)，控制氣源壓力低或泄漏導(dǎo)致電磁閥無(wú)法動(dòng)作，也是引起清吹閥故障的主要原因。

應(yīng)對(duì)方案主要有2個(gè)：加強(qiáng)對(duì)清吹系統(tǒng)的定期維護(hù)工作；定期做好傳動(dòng)試驗(yàn)，并記錄好閥門(mén)動(dòng)作的位置和時(shí)間等，可以有效降低清吹閥的故障率。

3.2 清吹電磁閥故障

故障原因主要有兩個(gè)：清吹電磁閥多在燃料小間，長(zhǎng)時(shí)間高溫環(huán)境下，電磁閥密封圈老化漏氣導(dǎo)致其開(kāi)度不夠；控制氣源空氣品質(zhì)差、氣源管路堵塞也會(huì)引起電磁閥無(wú)法正常動(dòng)作，如江蘇某電廠白天空氣濕度較大，夜晚溫度較低，使空氣中的凝結(jié)水結(jié)冰堵塞控制氣源管路[2]。

應(yīng)對(duì)方案主要有3個(gè)：定期對(duì)燃料小間的進(jìn)氣口濾網(wǎng)進(jìn)行清理，保持通風(fēng)降溫；對(duì)清吹閥的電磁閥進(jìn)行位移改造，將相關(guān)電磁閥移出燃料小間統(tǒng)一管理；改善電磁閥控制氣源，采用儀用罐壓縮空氣并加裝過(guò)濾器。

3.3 限位開(kāi)關(guān)故障

限位開(kāi)關(guān)可以將清吹閥的現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)位置信息傳遞給Mark Ⅵe控制系統(tǒng)，其故障可分為開(kāi)位故障和關(guān)位故障。

長(zhǎng)時(shí)間的高溫和振動(dòng)、機(jī)械磨損會(huì)使限位開(kāi)關(guān)位置漂移；隔離閥的氣動(dòng)放大器漏氣、限位開(kāi)關(guān)老化等都會(huì)引發(fā)限位開(kāi)關(guān)故障。

定期對(duì)限位開(kāi)關(guān)進(jìn)行校準(zhǔn)維護(hù)；必要時(shí)對(duì)其更新?lián)Q代，有效防止機(jī)械傳動(dòng)引起的信號(hào)異常，提高反饋裝置精度；同時(shí)，在Mark Ⅵe界面增加清吹閥打開(kāi)/關(guān)閉的計(jì)時(shí)模塊，對(duì)其動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行監(jiān)視和記錄。

3.4 清吹壓力故障

對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)故障案列進(jìn)行分析總結(jié)[12]，清吹壓力故障主要有3種：清吹壓力高、清吹壓力低和壓力開(kāi)關(guān)本體故障。

引起清吹壓力高的故障原因有2個(gè)：排空口無(wú)遮雨板，雨水進(jìn)入排空管道，長(zhǎng)時(shí)間引起銹蝕無(wú)法泄壓，進(jìn)而引起清吹壓力高；清吹閥體損壞、密封墊老化失效，會(huì)導(dǎo)致清吹空氣和燃料管中的氣體進(jìn)入清吹閥間腔室，造成清吹壓力高。引起清吹壓力低的故障原因有3個(gè)：長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)使支管斷裂，清吹空氣外泄，引起清吹壓力低；過(guò)濾器堵塞，清吹空氣進(jìn)入清吹管道不暢；一般水洗過(guò)后，未排凈清吹管道的積水，清吹空氣進(jìn)入清吹管道不暢，引起清吹壓力低。引起壓力開(kāi)關(guān)本體故障的故障原因有2個(gè)：壓力開(kāi)關(guān)取壓路堵塞，導(dǎo)致清吹壓力顯示有誤；壓力開(kāi)關(guān)使用年數(shù)較長(zhǎng)，內(nèi)阻增大，影響壓力開(kāi)關(guān)的動(dòng)作值。

相應(yīng)地，針對(duì)清吹壓力高故障的應(yīng)對(duì)方案為：在排空口添加擋雨板，在排空管路上增加低點(diǎn)疏水閥；定期對(duì)清吹閥做傳動(dòng)試驗(yàn)，檢查校驗(yàn)。針對(duì)清吹壓力低故障的應(yīng)對(duì)方案為：對(duì)清吹支管定期檢查跟換；對(duì)清吹過(guò)濾器和儀用空氣過(guò)濾器定期檢查清理；離線水洗保證清吹閥關(guān)閉，水洗后保證積水排凈。針對(duì)壓力開(kāi)關(guān)本體故障的應(yīng)對(duì)方案為：對(duì)清吹閥的壓力開(kāi)關(guān)升級(jí)改造，定期試驗(yàn)和校對(duì)；增加壓力變送器并從歷史曲線中及早發(fā)現(xiàn)和預(yù)防故障。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)清吹系統(tǒng)動(dòng)作邏輯和故障報(bào)警邏輯進(jìn)行深入分析，可以更好地理解系統(tǒng)的動(dòng)作流程和控制原理，同類(lèi)型的機(jī)組可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)邏輯中定值參數(shù)進(jìn)行修改，從而降低故障率。

根據(jù)本文中清吹系統(tǒng)故障的分類(lèi)、實(shí)際案例分析，并結(jié)合故障報(bào)警邏輯，為故障原因的查找和故障的解決提供了技術(shù)參考。