楊永中

（浙江浙能金華燃機發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 金華 321025）

M701F4型燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組調(diào)試中的主要問題及解決方法

楊永中

（浙江浙能金華燃機發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 金華 321025）

介紹了三菱M701F4改進型單軸燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組在調(diào)試中遇到的主要問題，如透平冷卻空氣系統(tǒng)減溫水流量低保護跳機、臨時濾網(wǎng)堵塞、燃氣管道泄漏等。針對發(fā)生的問題，在原因剖析的基礎(chǔ)上，提出解決措施和預(yù)防建議，對同類型機組具有一定的借鑒意義。

燃氣輪機；原因分析；解決；預(yù)防

某電廠建設(shè)的三菱M701F4改進型單軸燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組于2014年7月完成機組整體啟動調(diào)試，轉(zhuǎn)商業(yè)運行，是目前國內(nèi)已投運單機容量最大的燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組，由 1臺M701F4（G324A）型燃氣輪機、1臺NG-M701F4-R型余熱鍋爐、1臺TC2F-35.4型蒸汽輪機和1臺QFR-480-2-21.5型發(fā)電機組組成。

調(diào)試過程中發(fā)生了TCA（透平冷卻空氣系統(tǒng)）減溫水流量低保護跳機、臨時濾網(wǎng)堵塞、燃氣管道泄漏等問題，在一定程度上影響了試運進度，增加了調(diào)試成本。

1 生產(chǎn)工藝與燃機結(jié)構(gòu)

M701F4型單軸燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組的生產(chǎn)工藝流程是：天然氣經(jīng)過天然氣調(diào)壓站、前置模塊和天然氣控制模塊的過濾、調(diào)壓、計量、加熱和流量調(diào)節(jié)后，送入燃燒器，空氣經(jīng)過燃機進氣系統(tǒng)過濾后進入壓氣機進行壓縮升壓，進入燃燒器與天然氣混合燃燒，燃燒后的高溫?zé)煔膺M入燃機透平做功，帶動燃機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，拖動發(fā)電機發(fā)電。

燃機排出的高溫?zé)煔膺M入余熱鍋爐，加熱給水，產(chǎn)生過熱蒸汽，煙氣中的熱量被充分吸收和利用后，經(jīng)鍋爐的煙囪排入大氣。余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽進入汽輪機做功，拖動發(fā)電機發(fā)電。做完功的蒸汽在凝汽器被冷卻成水，再重新進入余熱鍋爐，形成燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。簡單流程如圖1所示。

M701F4型燃機本體機構(gòu)如圖2所示。燃機主要由進氣系統(tǒng)、壓氣機、燃燒器、透平和排氣系統(tǒng)構(gòu)成。主要輔助系統(tǒng)有潤滑油系統(tǒng)、控制油系統(tǒng)、TCA（燃機空氣冷卻器）系統(tǒng)、殼體冷卻空氣系統(tǒng)等。

圖2 M701F4型燃機本體機構(gòu)

2 調(diào)試中的主要問題

機組調(diào)試期間主要遇到了以下問題：

（1）臨時濾網(wǎng)堵塞。

天然氣經(jīng)前置模塊的FGH（燃氣加熱系統(tǒng)）以及Y型濾網(wǎng)后進入燃氣控制模塊。4只燃氣流量控制閥后各配置了1個200目的臨時濾網(wǎng)，做為調(diào)試期間阻攔管道內(nèi)雜物顆粒進入噴嘴的最后一道防護。雖然在前置模塊配置了相同目數(shù)的Y型濾網(wǎng)，但在調(diào)試期間，臨時濾網(wǎng)仍頻繁發(fā)生堵塞，主要發(fā)生在機組首次進入高速以及首次帶高一級負荷情況下，造成機組無法繼續(xù)運行，只能停機清洗濾網(wǎng)，很大程度上影響了調(diào)試進度。

（2）TCA減溫水流量低保護動作。

三菱燃機為了更好地冷卻透平殼體、轉(zhuǎn)子和葉片，配置了TCA系統(tǒng)，部分來自壓氣機排氣經(jīng)板式換熱器冷卻和濾網(wǎng)過濾后，進燃機本體。TCA冷卻水取自給水系統(tǒng)，為保證冷卻效果，設(shè)置了低流量保護。在調(diào)試過程中多次發(fā)生TCA減溫水流量低保護動作，機組跳閘。

（3）BPT偏差大保護動作。

三菱燃機排氣溫度系統(tǒng)有26只熱電偶，其中20只熱電偶測量BPT（葉片通道溫度），6只熱電偶測量排氣道排氣溫度。對于BPT，燃機配置了溫度高和偏差大2項保護，即：葉片通道溫度（平均值）高于等于葉片通道溫度（參考值）45℃，機組跳閘；當(dāng)任一點BPT與平均溫度偏差高于20℃或低于30℃時報警，高于30℃或低于60℃時延時30 s跳閘。在調(diào)試過程中，由于不同原因機組多次發(fā)生BPT偏差大，機組被迫停機。

（4）油系統(tǒng)滲油、漏油。

由于機組采用單軸布置，因此燃機本體、汽機本體、發(fā)電機各油系統(tǒng)均由同一潤滑油箱和交流泵供給。調(diào)試過程中，發(fā)生潤滑油油質(zhì)不合格、濾油時間過長，燃機1號軸承漏油導(dǎo)致燃機進氣室進油，發(fā)電機氫氣置換過程中發(fā)電機進油等問題，影響了機組的安全運行和調(diào)試進度。

（5）天然氣系統(tǒng)多處泄漏。

天然氣調(diào)壓站、前置模塊、燃氣控制模塊以及進燃機噴嘴前各管道在調(diào)試過程中都不同程度地發(fā)生過泄漏現(xiàn)象，且多次由于泄漏過大被迫停機處理。泄漏主要發(fā)生在各管道對接處以及各壓力、溫度測量取樣點，如臨時濾網(wǎng)法蘭、噴嘴前管道對接法蘭等處。

3 原因問題分析及解決措施

3.1 臨時濾網(wǎng)問題

調(diào)試期間，臨時濾網(wǎng)頻繁發(fā)生堵塞，經(jīng)仔細分析，原因主要是：

（1）調(diào)壓站至前置模塊管道采用碳鋼管，管道沖洗不徹底，焊渣雜物殘留較多。

（2）天然氣管線建好后至天然氣進氣時間間隔過長，管道保護效果不理想。

（3）Y型濾網(wǎng)設(shè)計安裝不到位，濾筒和管道壁之間存在間隙，且Y型濾網(wǎng)未采用水平布置。

（4）臨時濾網(wǎng)和Y型濾網(wǎng)目數(shù)配置不合理。

對此，有針對性地采取了相關(guān)措施：采用超聲波清洗臨時濾網(wǎng)，使用加酶的專用清洗劑對臨時濾網(wǎng)進行徹底清洗；在前置模塊流量計前及Y型濾網(wǎng)前放置耐高溫磁鐵；調(diào)整Y型濾網(wǎng)至水平布置，并加厚濾筒和管壁間的密封墊；提高Y型濾網(wǎng)的目數(shù)至250目，提升過濾效果。采取以上措施后，基本解決了臨時濾網(wǎng)堵塞問題。

3.2 TCA減溫水流量低問題

TCA冷卻水取自高壓給水，與高壓省煤器并聯(lián)配置。其回水1路去高壓汽包給水調(diào)節(jié)閥入口，最終進入高壓汽包；另1路至凝汽器，作為機組啟停以及低負荷階段，滿足TCA最小流量控制需要。管路上各裝有1只流量調(diào)節(jié)閥，該調(diào)節(jié)閥的控制方式?jīng)]有對流量實現(xiàn)閉環(huán)控制，僅根據(jù)設(shè)定流量和閥門特性計算出開度指令，最后由閥門定位器進行閥門定位。

造成TCA減溫水流量低的原因有：

（1）TCA回水至高壓汽包調(diào)節(jié)閥定位器故障，在機組正常滿負荷運行期間，無故瞬時關(guān)閉。

（2）TCA回水至凝汽器調(diào)節(jié)閥選型不合理，在閥門低位調(diào)節(jié)時由于前后壓差大，無法打開，且閥門行程位置來回換動，導(dǎo)致流量波動較大，管道振動大。

（3）TCA回水高負荷時回汽包，啟停以及低負荷時回凝汽器，在2種模式切換過程中存在較大的流量擾動。

針對上述問題，更換了TCA回水至高壓汽包調(diào)節(jié)閥定位器；更換了TCA回水至凝汽器調(diào)節(jié)閥，重新匹配閥門特性曲線，調(diào)整其開關(guān)速度，以滿足TCA減溫水模式切換和緊急響應(yīng)的需要；機組運行期間，制定流量保護曲線，加強監(jiān)視，執(zhí)行反事故措施。采取上述措施后，TCA系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性大大提高，基本實現(xiàn)了各項自動調(diào)節(jié)和控制功能。

3.3 BPT偏差大問題

調(diào)試期間，多次發(fā)生BPT溫差大報警，分析原因主要有以下幾方面：

（1）由于主A、主B燃氣管道臨時濾網(wǎng)堵塞嚴重，甚至破損，造成部分燃燒室主A、主B噴嘴前濾網(wǎng)有異物，燃機BPT偏差高。

（2）個別熱電偶安裝位置不到位以及熱電偶故障，導(dǎo)致BPT偏差高。

（3）罩殼內(nèi)燃氣集管壓力變送器軟管破損，造成該壓力測點取樣信號失真，影響了調(diào)節(jié)效果，同時漏氣改變了原定氣量的分配，改變了實際參與燃燒的燃空比例，造成BPT溫差高。

（4）主A或主B流量控制閥差壓變送器進口閥故障未打開，造成主A流量控制閥未能通過前后壓差正確控制，參與燃燒的天然氣流量比例改變，造成BPT溫差高。

針對上述問題，采取的主要措施有：加強臨時濾網(wǎng)壓差的監(jiān)視，及時清洗或更換；檢查各熱電偶安裝位置并更換故障熱電偶；啟動前加強對系統(tǒng)的檢查，及時發(fā)現(xiàn)并處理系統(tǒng)缺陷，保障系統(tǒng)的運行可靠性。執(zhí)行上述措施后，有效避免了BPT偏差大情況的頻繁發(fā)生。

3.4 油系統(tǒng)滲油、漏油問題

油系統(tǒng)調(diào)試期間發(fā)生的問題有以下原因：

（1）油系統(tǒng)管道清理不徹底，造成油循環(huán)時間較長，油管道返工清理。

（2）燃機1號軸承端蓋不嚴導(dǎo)致漏油，致使油流入燃機進氣室。

（3）機組軸承首次潤滑油沖洗過程中，由于潤滑油箱油煙風(fēng)機未投運，軸承回油不暢，造成2號軸承座滿油，潤滑油通過循環(huán)密封油箱進入發(fā)電機循環(huán)密封油箱油煙風(fēng)機。

（4）發(fā)電機氫氣置換期間，氫壓上升后，排氫調(diào)節(jié)油箱旁路閥關(guān)閉，排氫調(diào)節(jié)油箱出油閥未打開，造成發(fā)電機內(nèi)進油。

針對上述問題，必須注意：加強系統(tǒng)管道、閥門等安裝的過程管理，注重質(zhì)量驗收簽證等工作；進一步加強設(shè)備單體調(diào)試期間的運行技術(shù)管理；在系統(tǒng)首次投運時，加強運行操作的指導(dǎo)，規(guī)范、細化運行典型操作票等。

3.5 天然氣系統(tǒng)泄漏問題

針對泄漏點，采取了以下措施：

（1）對涉及的系統(tǒng)管道上的溫度、壓力等各類表計接頭全面檢查緊固。

（2）根據(jù)設(shè)計要求認真做好系統(tǒng)的壓力試驗。

（3）做好檢修消缺后系統(tǒng)恢復(fù)、檢查工作。

（4）核對廠家供貨設(shè)備，切不可強行安裝。如：核對燃燒室噴嘴和天然氣環(huán)管對接管是否匹配，避免對接法蘭位置錯位。

（5）認真做好系統(tǒng)管道天然氣首次進氣升壓后的系統(tǒng)檢查。

4 結(jié)語

三菱M701F4單軸燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組在國內(nèi)投運的機組逐年增加，對現(xiàn)場調(diào)試遇到的問題進行檢查梳理、分析總結(jié)并提出改進防范措施，有利于降低調(diào)試成本、縮短調(diào)試進度和提高機組使用壽命。

（本文編輯：徐 晗）

Main Problems in Test of the M701F4 Gas Turbine Combined Cycle Units and the Solution

YANG Yongzhong
（Zheneng Jinhua Gas-fired Cogeneration Co.，Ltd.，Jinhua Zhejiang 321025，China）

This paper introduces the main problems in test of the improved Mitsubishi M701F4 single shaft gas turbine combined cycle units，such as turbine shutdown protection due to low cooling water flow of cooling air system，temporary filter clogging，gas pipeline leakage，etc.To solve the problems，this paper brings forward solutions and prevention advices on the basis of cause analysis，which can be used as reference for units of the same type.

gas turbine；cause analysis；solution；prevention

TK477

B

1007-1881（2015）10-0066-03

2015-05-07

楊永中（1980），男，工程師，主要從事燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)運行管理工作。