燃气轮机加速度保护跳机原因分析与处理措施

总结，供专业人员参考。

关键词：滤网堵塞;干扰;跳闸;燃气轮机

引言

在机组出现故障跳闸后，快速确定事故原因并进行处理，这是确保电网安全稳定运行的重点。但是，由于相关人员提供的信息错误，故障原因的分析和故障排除往往变得更加复杂。某燃气轮机单元的跳闸事件花费了大量时间，并且做了许多试验仍然没有结论，请了相关专家来认真检查了还是都认为没什么问题。最终，通过当地电力科学研究院^[1] 的全力配合，并从油路上进行了细致全面的分析，最后得出结论，油质问题导致阀门过滤器堵塞才是跳闸故障的根本原因，最后故障问题得以解决。

1故障现象

在某发电厂3号燃气轮机组的运行中，当负荷达到386MW，排气温度达到573℃时，燃气轮机GW3的加速保护开始运行，致使机组跳闸，从而将负荷减少到了0MW。此次事件发生后，机组的相关工作人员迅速查阅了本单位的所有历史记录资料和历史站相关的记录数据，最终得出在机器跳闸时的机组运行参数曲线，如下，图1即为机组运行参数曲线。

据此运行参数曲线，可知其在天然气负荷气体控制阀指令一直不更改的情况下，天然气负荷控制阀将会突然从48%打开到100%，这会使得燃料流量急剧地增大，而燃烧室加速度值也不断变高。最终在高于8g时，机械的紧急跳闸阀会自动关闭，其负荷迅速降至0MW，燃机随之跳闸。

2故障的处理及原因分析

2.1故障处理

（1）首先是更换过滤器。其实大家对是否真的是过滤器的问题，每个人都有各自不同的看法，因为工厂油质自检的结果是四级油，最终取下过滤器进行检查，发现滤网上附有许多的软皮结晶^[2] 。新的过滤器更换后，情况发生了很大变化，记录曲线也有了显著的改善，但仍有一些小的突发情况。

（2）其二是扣紧航空插座。通过进一步的现场检查后发现，在更换过滤器后，在伺服阀的航空插座上存在油滴。其后，专家通过检查发现，这是因为航空插座没有能够完全收紧造成的，并且存在着接触不良的可能形。而在拧紧航空插座后，相关工作人员先检查了油路节流孔的情况，再经过了24小时的观察后发现，故障现象已经基本消除，只是记录曲线还是存在有约4%的小毛刺^[3] 。

（3）最后做了油样检查和换油。装好油样后马上送到了当地电力研究所进行测试，结果却是八级油，而且这个油质还出现愈滤愈差的情况。电厂迅速联系了相关公司，该公司给出建议马上换油。设备在通过换油处理之后，重新启动并投入运行，记录曲线中的小毛刺随之消失，装置恢复了正常。

2.2故障原因分析

（1）最开始是对反馈设备做检查。首先检查的就是天然气的燃气控制阀反馈装置，确认其是否损坏。天然气负荷气体控制阀通过在MARK中强制打开并完全关闭;控制阀被迫以25%的开度开大或关闭。这样反复地试，没有出现异常的位置反馈情况，这也就基本排除是反馈装置本身损坏的这一可能性。

（2）对信号线接地的抗干扰性能和可靠性进行检测。检测天然气负荷阀和相关电缆桥架的控制电缆和中间端子接线盒，发现天然气负荷控制阀与局部接线盒的电缆未接地。然后将天然气负荷燃气控制阀强制开为50%，在本地负荷燃气控制阀附近使用对讲机模拟干扰信号，如果有出现天然气负荷燃气控制阀突然打开到了100%的这一数值，阀门则会出现明显的扰动。在3号燃气轮机壳体的中间接线盒中，通过断开操作，停止MARK的输出指令，当天然气负荷气体控制阀关闭时，反馈信号显示出大的波动，并且出现反馈为100%的情况。根据上述检查，大概率的排除了是因为信号控制电缆的接地不良而引起的阀门反馈波动的这一可能性。

（3）再检查天然气的负荷燃气控制阀的自抗干扰能力。天然气负荷气体控制阀开启至50%，对讲机用于模拟3号燃气轮机壳体中负荷气体控制阀附近的干扰信号，天然气负荷气体控制阀开度有大不断变化的现象，同时，相邻的扩散阀也不稳定。然后将对讲机移到3号燃气轮机外壳的外面进行干扰测试。3号燃气轮机的工作阀未显示异常开启。当把对讲机移到了电子室内3号燃气轮机的MARK控制柜附近做干扰测试后，也未出现异常开启的状态^[4] 。对4号燃气轮机进行相同的干扰试验[]，阀门开度的最大扰动只达到40%左右，并没有完全的开闭现象出现。根据上述检查，可以确定3号燃气轮机天然气控制阀自身抗干扰能力很差，而且在此区域内的扩散阀、预混合阀等也同样存在相似情况。

（4）最后试验更换设备。先做全新的阀门反馈装置及位置更换来模拟干扰信号，这其中的大部分干扰，对控制阀的影响只有5%-10%。对讲机的天线被相关的人员放于反馈装置上的时候，阀门马上出现100%异常打开的情况。而再更换3号燃气轮机的伺服阀，对3号机组的负荷阀、扩散阀及预混阀用100目铜丝网包裹。再一次将对讲信号用于模拟干扰信号，负荷阀的位置反馈仅为2%左右的开度变化，就地阀门则几乎没有任何明显的变化。

3防范的措施

（1）原润滑油母管上安装三个压力开关，这样任何一个漏油都可以使装置跳闸。每个输油管道上再安装两个压力开关，从而就形成二逻辑，再通过二逻辑来组成或逻辑，这就构成了“四选二”的信号逻辑，这样的可靠性将就大大高于原始的“三取二”逻辑。

（2）通过阀门控制逻辑的改善，来有效避免因为单个阀门误发反馈信号而导致的直接跳闸情况。如果单元的天然气扩散和预混合以及工作阀的传感器信号反馈是单点的，则更容易引起反馈信号出错。如出现此等情况，应迅速联系相关公司对双反馈传感器进行转换并更改为“二选二”逻辑。

（3）当3号燃气轮机和4号燃气轮机都在运行时，必须禁止在燃气轮机的壳体内使用带有强干扰源的通信设备，如收音机和移动电话，并在燃气轮机罩壳入口处贴上警示标志。

（4）热工部门还需要对第3和第4号机组进一步的全面检查。

4结语

其实在实际的机组运行中，机组出现故障很正常，其故障原因往往与运行环境、过程检修和及时维护等都有直接关系。本案例出现的情况是由于油质监测出现失误造成，这也有力的印证了这一点。当然，任何时候分析跳机故障原因都必须要基于正确的信息。

参考文献：

[1] 谢培严.联合循环燃气轮机“炉跳机”原因分析及改进[J].浙江电力，2006，25（4）：58-60.

[2] 黄勃，孙长生，刘骅，等.燃气轮机加速度保护跳机原因分析与处理[J].电力建设，2013，34（6）：95-97.

[3] 刘建生.燃气轮机压气机旋转失速原因分析[J].发电设备，2017，31（3）：193-195.

[4] 杨炯.F级燃气轮机环形燃烧室保护和监测技术[J].发电设备，2012，26（5）：317-319.

（作者单位：南京汽輪电机（集团）有限责任公司南京燃汽轮机研究所）

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