谷向前

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司 福建晉江 362200）

1 概述

某電廠配置4 臺(tái)PG9351FA 型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，其中2號(hào)、3 號(hào)、4 號(hào)機(jī)組燃燒系統(tǒng)已經(jīng)由DLN2.0 改為低氮燃燒DLN2.6+，1 號(hào)機(jī)組將于2022 年進(jìn)行改造。改造的重點(diǎn)是更換燃?xì)廨啓C(jī)熱通道部件，同時(shí)控制系統(tǒng)相應(yīng)地由Mark Ⅵ改為Mark Ⅵe。燃?xì)廨啓C(jī)的DLN2.6+升級(jí)改造有多種方案，該廠選擇了XD5 全預(yù)混型。全預(yù)混的燃燒方式由于燃燒溫度低，NOx排放少，因此是較環(huán)保的燃燒室。機(jī)組改造后調(diào)試階段出現(xiàn)了點(diǎn)火失敗、溫度匹配困難、機(jī)組啟動(dòng)瞬間380 V 母線GEMCC2段跳閘、停機(jī)退高壓蒸汽階段燃燒模式來(lái)回切換等4 個(gè)典型問(wèn)題。

2 典型故障分析及處理

2.1 機(jī)組啟動(dòng)點(diǎn)火失敗

4 號(hào)機(jī)組改造后第二次調(diào)試啟動(dòng)，啟動(dòng)過(guò)程中第一次點(diǎn)火失敗。機(jī)組再次進(jìn)入清吹階段。

正常情況下，機(jī)組清吹完降速到400 r/min，再升速到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速420 r/min，點(diǎn)火變壓器帶電開(kāi)始點(diǎn)火。當(dāng)4 個(gè)火焰探測(cè)器中有2 個(gè)及以上檢測(cè)到火焰時(shí)，燃燒控制系統(tǒng)判斷點(diǎn)火成功。機(jī)組點(diǎn)火失敗的原因有多種，例如燃?xì)庵脫Q不純、燃?xì)忾y門(mén)故障、燃燒室結(jié)構(gòu)故障、點(diǎn)火時(shí)間偏短等。鑒于機(jī)組第一次調(diào)試啟動(dòng)點(diǎn)火正常，則不存在燃?xì)獠患兊膯?wèn)題。另查曲線觀察各燃?xì)饨刂归y、控制閥指令與反饋正常，燃燒室也是全新的DLN2.6+燃燒室，也不存在這兩方面的問(wèn)題。

由燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火邏輯可以看出，當(dāng)點(diǎn)火條件滿足后，L2TVZ 置“1”，l2tvx1 也置“1”，即點(diǎn)火變壓器帶電點(diǎn)火，經(jīng)過(guò)10 s 的帶電延時(shí)，L2F 置“1”，l2tvx1 置“0”，點(diǎn)火變壓器帶電結(jié)束，如果在這10 s 內(nèi)未點(diǎn)著火則會(huì)引起點(diǎn)火失敗。查第一次調(diào)試啟動(dòng)曲線發(fā)現(xiàn)，從點(diǎn)火變壓器帶電到火檢檢測(cè)到火焰用時(shí)9.5 s，也是在點(diǎn)火失敗的邊緣，由于機(jī)組采用全預(yù)混燃燒，點(diǎn)火階段的過(guò)量空氣系數(shù)也較擴(kuò)散燃燒時(shí)大，容易發(fā)生點(diǎn)火失敗。查其他機(jī)組點(diǎn)火時(shí)間設(shè)定值有10 s、15 s 不等，于是運(yùn)行要求熱控工程師修改點(diǎn)火時(shí)間為15 s，機(jī)組清吹后重發(fā)啟動(dòng)令，機(jī)組點(diǎn)火正常。燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火邏輯見(jiàn)圖1。

圖1 燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火邏輯

2.2 機(jī)組啟動(dòng)瞬間380V 母線GEMCC2 段跳閘

3 號(hào)機(jī)組檢修后機(jī)組某次熱態(tài)啟動(dòng)，在發(fā)啟動(dòng)令瞬間，380 V動(dòng)力母線GEMCC2 段跳閘，進(jìn)線開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，重要負(fù)荷2 號(hào)軸承冷卻風(fēng)機(jī)BN-2、透平間冷卻風(fēng)機(jī)BT-2、排氣擴(kuò)壓段冷卻風(fēng)機(jī)BD-2 跳閘，備用負(fù)荷聯(lián)鎖啟動(dòng)正常。

檢查GEMCC2 段上所帶負(fù)荷，BN-2、BT-2、BD-2 都是較大負(fù)荷，如果同時(shí)啟動(dòng)，會(huì)造成進(jìn)線開(kāi)關(guān)瞬時(shí)過(guò)電流。由風(fēng)機(jī)啟動(dòng)邏輯可知BN 風(fēng)機(jī)在兩班制運(yùn)行時(shí)是連續(xù)的，在發(fā)啟動(dòng)令瞬間會(huì)從運(yùn)行風(fēng)機(jī)切換到備用風(fēng)機(jī)。在未進(jìn)行DLN2.6+改造之前，BT 風(fēng)機(jī)是在清吹結(jié)束后啟動(dòng)，BD 風(fēng)機(jī)跟隨BT 風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)邏輯，但在改造后，BT 風(fēng)機(jī)在機(jī)組發(fā)啟動(dòng)令后就啟動(dòng)，邏輯檢測(cè)到BT 風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)后BD 風(fēng)機(jī)也立即啟動(dòng)。在這種情況下，如果主運(yùn)風(fēng)機(jī)和備用風(fēng)機(jī)選擇不當(dāng)就會(huì)造成GEMCC2段上BN-2、BT-2、BD-2 風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，造成進(jìn)線開(kāi)關(guān)瞬時(shí)過(guò)電流。

為防止進(jìn)線開(kāi)關(guān)過(guò)電流，運(yùn)行人員采取優(yōu)化，啟動(dòng)前檢查各風(fēng)機(jī)的主備用情況，避免主運(yùn)風(fēng)機(jī)在同一段母線，另外要求熱控人員修改邏輯，將BD 風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)邏輯改為BT 風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后延時(shí)10 s，避免同時(shí)啟動(dòng)。

2.3 溫度匹配困難

溫度匹配是為防止汽輪機(jī)通流部件動(dòng)靜部分膨脹不均、應(yīng)力過(guò)大而設(shè)計(jì)的1 個(gè)邏輯，即控制燃?xì)廨啓C(jī)排煙溫度TTXM=汽輪機(jī)高壓缸溫+110 ℃，TTXM 算得的結(jié)果再與371 ℃比較取較大值，與565 ℃比較取較小值，機(jī)組并網(wǎng)后溫度匹配的條件是要求轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)TNR 大于最小設(shè)定值TNKTML，一般設(shè)定值為100.40%［1］。

3 號(hào)機(jī)組改造后冷態(tài)啟動(dòng)，并網(wǎng)后機(jī)組投入溫度匹配，溫度匹配階段隨著進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉（IGV）角度的開(kāi)啟，機(jī)組負(fù)荷會(huì)稍有下降，當(dāng)負(fù)荷降至7 MW 時(shí)對(duì)應(yīng)排煙溫度至405 ℃左右，還未降低到投入溫度匹配所需的371 ℃，但機(jī)組已接近解列負(fù)荷，需要手動(dòng)增加燃料量才能維持機(jī)組不至逆功率動(dòng)作。兩班制熱態(tài)啟動(dòng)，并網(wǎng)后預(yù)選負(fù)荷，TNR=100.34%時(shí)對(duì)應(yīng)排煙溫度565 ℃，按原投入溫度匹配最小TNR 100.40%無(wú)法投入，增加TNR 到100.40%時(shí)投入溫度匹配，IGV 會(huì)根據(jù)溫度匹配值加大開(kāi)度，以滿足排煙溫度565 ℃的要求，這樣運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性又會(huì)受到影響。

機(jī)組進(jìn)行DLN2.6+改造后，燃燒方式進(jìn)行改變，機(jī)組并網(wǎng)后的最小IGV 也從原來(lái)的47.5°減小到43.5°，IGV 開(kāi)度減小勢(shì)必會(huì)引起排煙溫度的上漲，故會(huì)出現(xiàn)上述投入溫度匹配困難的情況。

鑒于上述2 種情況下的啟動(dòng)投入溫度匹配問(wèn)題，熱控工程師將投入溫度匹配最小TNR 值（TNKTML）由固定值100.40%修改成變量值，如圖2 所示。在冷態(tài)啟動(dòng)投入溫度匹配期間，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于15 MW，TNKTML 數(shù)值以一定速率增加，最大可以到100.60%，迫使機(jī)組燃料量增加，負(fù)荷也隨之增加，如圖3 所示。當(dāng)TNKTML 增加，與TNR 之間有偏差，就會(huì)使L33TMIGVR 置“1”，當(dāng)L33TMIGVR 置“1”時(shí)，就 會(huì) 觸 發(fā)L90TMR 置 “1”，燃料量就會(huì)增加。當(dāng)負(fù)荷大于24 MW 時(shí)，TNKTML 以一定速率減小，最小值可以到100.30%，使燃料量減少，負(fù)荷也隨之相應(yīng)減少。機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，將最小投入溫度匹配TNR 降低為100.34%，且IGV 在最小值，閉鎖最小投入溫度匹配TNR 為定值，這樣并網(wǎng)后TNR 就滿足投入溫度匹配條件，可以直接投入溫度匹配。

圖2 溫度匹配限制與機(jī)組負(fù)荷關(guān)系

圖3 投入溫度匹配最小TNR 邏輯

2.4 停機(jī)退汽過(guò)程燃燒模式來(lái)回切換

2 號(hào)機(jī)組改造后，多次出現(xiàn)在停機(jī)階段燃燒模式在6.2 與3.0 之間來(lái)回切換的情況，頻繁切換造成燃燒不穩(wěn)定，容易發(fā)生熄火。

DLN2.6+全預(yù)混燃燒室正常運(yùn)行時(shí)有3 種燃燒模式，即3.0、6.2 和6.3 模式，燃燒模式的切換是根據(jù)燃燒基準(zhǔn)CA-CRT數(shù)值來(lái)進(jìn)行。機(jī)組點(diǎn)火之初是3.0 模式，當(dāng)CA-CRT 達(dá)到69 延時(shí)0.5 s 切至6.2 模式，當(dāng)CA-CRT 達(dá)到82.75 延時(shí)0.5 s 切至6.3 模式，回切的死區(qū)是1.91。機(jī)組停機(jī)高壓退汽階段，為防止汽輪機(jī)負(fù)應(yīng)力過(guò)大，燃?xì)廨啓C(jī)會(huì)保持燃料量，待機(jī)組退完汽后（5 min 退完汽）再降負(fù)荷。CA-CRT 與燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣溫度、IGV角度、燃?xì)廨啓C(jī)排煙溫度等有關(guān)系，在高壓退汽階段初期CACRT 已經(jīng)降至3.0 對(duì)應(yīng)值，燃燒模式切換至3.0，但由于此時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)未繼續(xù)降負(fù)荷，CA-CRT 太靠近燃燒模式切換邊緣，一些小的波動(dòng)會(huì)使CA-CRT 又升至69 以上，這樣燃燒模式又切回至6.2。

鑒于這種情況，熱控人員將燃燒模式由6.2 切至3.0 后，再回切至6.2 的時(shí)間延時(shí)加長(zhǎng)為400 s，整個(gè)高壓退汽過(guò)程才300 s，完全可以躲過(guò)高壓退汽時(shí)CA-CRT 的波動(dòng)帶來(lái)的燃燒模式來(lái)回切換問(wèn)題，經(jīng)過(guò)改進(jìn)，觀察機(jī)組停機(jī)未再出現(xiàn)燃燒模式來(lái)回切換的情況。

3 結(jié)語(yǔ)

PG9351FA 燃?xì)鈾C(jī)組DLN2.6+改造后，由于軟件及硬件的升級(jí)，出現(xiàn)了一些燃燒等方面的問(wèn)題，但是通過(guò)邏輯優(yōu)化、運(yùn)行優(yōu)化即可解決問(wèn)題，現(xiàn)3 臺(tái)已改造的機(jī)組運(yùn)行正常，NOx 排放量下降至20 mg/m3以內(nèi)，改造效果明顯。