GE,9FA燃气蒸汽联合循环发电机组燃气轮机燃烧异常分析

摘 要：本文着重介绍了GE 9FA燃气轮机机组的燃烧监测的原理，重点对机组燃烧检测过程中热电偶故障、燃烧部件故障和排气分散度过高等问题进行了分析，指出了这些故障存在的原因，以及排除燃烧故障的措施，对机组实际运行中减少燃烧异常带来的机组损伤有一定的指导意义。

关键词：GE 9FA燃气轮机机组；故障分析；监测原理；排除措施

0 引言

在GE9FA机组运行的过程中，常常会出现一些问题和故障，其中最常见的故障就是机组燃烧室燃烧异常所带来的故障，对燃烧故障进行合理有效的监测，及时排除燃烧故障，对于机组的正常安全运行，减少机组的损伤有重大意义。

1 GE 9FA机组燃烧系统的监测

GE 9FA燃气蒸汽联合机组的做功过程就是燃烧室产生高温高压气体，该气体在透平中膨胀，从而把热能转换为机械能。为了提升做功 的效率，燃气轮机的初温T3就要不断升高。初温T3 过高会造成燃气轮机在运行过程中受到损坏，尤其是燃烧室部件和过渡。采用间接监测方法要准确判断排气温度场的均匀性，就需要在排气通道的周向降测温热电偶均匀布置排列。热电偶温度显示的理想结果是各个热电偶测量排气温度相等，但在实际中不可能存在这样的情况，即使在机组正常运转的前提下，热电偶的测量值仍然存在差别。为了避免这个问题，就要合理规定一个指标，这个指标能够表明在正常运行的条件下，允许各个热电偶的测量值的差异。这个限值就是温度分散度S。

S1是排气温度最高的热电偶与排气温度最低的热电偶读数之差；S2 是热电偶最高读数与第二个最低读数之差； S3是热电偶最高读数与第3低读数之差。

1.1 热电偶发生故障报警

在最高排气温度的分散度S1与允许的分散度限值S的比大于常数 K2的情况下，即S1/S>K2的情况下，相应的报警系统就会发出报警信号，显示热电偶故障。燃气轮机在正常运行的情况下，最高排气温度的分散度S1 与S相比较小，如果出现 S1〉S的情况时，就可以说明燃烧是不正常的。但是在S1 〉K2 ，而 S1=5S的情况下，也就是说出现最高排气温度分散度是分散度允许值S的5倍以上的情况，但在机组的实际运行中这样的情况不可能出现，在这种情况下被认定为热电偶故障是合理的。

1.2 燃烧故障报警

在机组燃烧异常的情况下，通常会出现排气温度分散 S1比允许的分散度限值S大的情况，即： S1/S〉K1 的情况下，报警系统就会产生燃烧故障的信号，而发生报警。

1.3 分散度过高而使机组遮断停机

燃烧异常会造成排气温度分散度S过高，当高于一定的限值时，就需要将燃气轮机机组遮断停机。需要进行遮断停机的情况如下：

（1）第1种遮断停机的情况必须需要满足以下条件，当 K1< S1/SK3 =0.8的情况下，即最高排气温度的测量值与倒数第二排气温度的差值大于限定值0.8倍的情况下，就会报警出现第一种遮断停机的情况；条件3为最低排气温度的测点与倒数第2低排气温度的测点是相邻的。当前两个得到满足，而不满足条件3时，报警系统会发出报警信号但是却不会提示遮断停机。但是当上述三个条件同时满足时，机组就会发生第一种遮断停机的情况；（2）第2种停机遮断情况的发生在以下情况产生的前提下，即： S1/S>K2 =5.0； S2/S> =0.8，即 S2远远大于分散度限值；第2低排气温度侧点与第3个低排气温度测点在位置上相邻。 条件1表明排气温度测点出现了问题，其测量结果不可靠值；条件2说明分散度S2 的值超过允许分散度限值S，说明此区域为低温区；条件3则说明第2、3个低排气温度测点处于相邻位置，更进一步说明第2测点的测量区域是低温区。为了保障运行安全，在已知考虑一个测点故障的前提下，应遮断停机检查原因；（3）报警或遮断。当 S3/S>K4 的情况时， K4一般取值0.75，也就是说 S3/S>0.75时，就可以被认为存在燃烧故障。为了保障机组安全应使机组主保护系统动作，遮断停机。

2 GE 9FA燃气轮机燃烧故障原因分析

2.1 燃料供给系统的问题

GE 9FA燃气蒸汽联合发电机组在使用液体燃料的条件下，喷嘴的堵塞、流量分配器故障会造成燃烧异常情况的发生。特别是燃油流量分配器出现较严重的齿轮磨损，使间隙产生，进而导致机组供油不足时，就会使燃气轮机的进气温度场发生不均匀的现象，这样就会排气温度测量值偏低，使分散度变大。燃料供给系统故障引发燃烧故障会表现出负荷增大，分散度变大的特点。

2.2 燃烧部件的问题

燃烧部件的正常工作对进气温度场的均匀性有直接影响。燃烧部件在出现贯通性裂纹或者部件破损时，就会导致压气机过量将排气压入存在故障的火焰筒和过渡段的情况，使相应火焰筒和过渡段内的高温燃气冷却，这就会造成燃气轮机的进气温度场异常，排气分散度变大的情况。

2.3 改进管理措施

要及时发现燃烧故障，及时排除故障应做到：运行人员要及时详细的对报警信号进行记录，并在报警发生后及时通知检修人员，尽可能的在第一时间发现和排除故障；检修管理检修人员要根据实际情况制定相应检修计划，要确保检修质量，防止漏检现象的发生，要经常与运行人员沟通，及时全面掌握设备的运行状态；技术管理人员要对报警信号进行及时整理，对报警信号根据影响程度进行分级，以此来确定检修的顺序，把故障危害降到最低，保证机组运行安全。

3 总结

本文详细介绍了GE 9FA蒸汽燃气联合循环发电机组燃烧异常的监测原理、故障产生的原因以及减少故障发生的措施，为保障机组安全运行，及时发现和排除故障提供了一定的依据，为联合发电机组的发展起到了促进作用。

参考文献：

[1]陈福湘，吴革新.9FA燃机培训资料[Z].杭州华电半山发电有限公司，2005.

[2]朱达，周晓宇，潘勇进.9FA燃气轮机DLN-2.0+燃烧室燃烧异常判断及处理[J].2006，7（10）：26-27.

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