淺談M701F燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組調(diào)試中的問題及處理方法

摘要日本三菱公司的M701--9F級燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，是目前世界上較為先進(jìn)的一種聯(lián)合發(fā)電機(jī)組技術(shù)。該機(jī)組采用發(fā)電機(jī)尾置配置方式[1]，即燃?xì)廨啓C(jī)+向下排汽的汽輪機(jī)+發(fā)電機(jī)的連接方式。MPCP1-701F型單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的凈功率為398MW，機(jī)組效率高達(dá)57%。本文通過對9F級燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組在調(diào)試中遇到的一些問題及處理方法進(jìn)行了總結(jié)分析。

關(guān)鍵詞：9F燃?xì)廨啓C(jī)；原因分析；問題處理

1.9F級燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組就是將燃?xì)廨啓C(jī)的排氣引入余熱鍋爐，產(chǎn)生的高溫、高壓蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)，帶動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。M701F型采用燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)同軸推動一臺發(fā)電機(jī)的單軸聯(lián)合循環(huán)型式，聯(lián)合循環(huán)的熱效率接近60%[2]。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組具有：電廠整體循環(huán)效率高、清潔環(huán)保對環(huán)境污染小、調(diào)峰能力強(qiáng)，可以適時快速啟停、廠用電率低、自動化程度高，需要人員少、單位投資低、占地面積小和耗水量小以及建設(shè)周期短等特點(diǎn)。[3]

三菱公司的機(jī)島控制采用集成的DIASYS-UP控制系統(tǒng)，汽機(jī)調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)采用DIASYS-UP-DEH系統(tǒng)，如圖1所示[4]。DIASYS控制系統(tǒng)有用于透平控制的專用模件，能適應(yīng)透平控制的需要；DIASYS-UP-DEH系統(tǒng)設(shè)置了全面的防超速功能，包括超速保護(hù)（OPC）功能、機(jī)械危急遮斷功能和電超速保護(hù)等功能。

三菱M701F燃機(jī)的燃燒室共有20個燃燒器，采用環(huán)管型布置，每個燃燒器由燃燒噴嘴、火焰筒、過渡段和旁路閥等其它附件組成。燃機(jī)的燃燒控制也是燃機(jī)控制的關(guān)鍵，直接關(guān)系到燃機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。[5]

圖1 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)示意圖

2. 9F級燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組調(diào)試中的問題及處理方法

2.1 燃機(jī)部份中的問題

2.1.1 葉片通道溫度（BPT）偏差大

問題描述：燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室及其熱通道部件處于高溫高壓的工況中，容易產(chǎn)生燃燒不穩(wěn)定及燃燒壓力波動大，可能導(dǎo)致火焰筒或過渡段等部件出現(xiàn)破裂等故障。[6]

燃機(jī)第3次點(diǎn)火發(fā)現(xiàn)BPT偏差大，其后的點(diǎn)火也有此類現(xiàn)象，最高達(dá)70℃以上。拆燃燒器發(fā)現(xiàn)燃?xì)鈬娮毂欢拢鼡Q后恢復(fù)正常。在燃機(jī)初次帶高負(fù)荷運(yùn)行時，再次出現(xiàn)了BPT偏差大，最高達(dá)117℃后（調(diào)試期間允許偏差在100℃以內(nèi)），操作員執(zhí)行正常停機(jī)程序。

原因分析：分析認(rèn)為BPT偏差大主要是由于噴嘴不凈所致，噴嘴照片上可以清晰的見到堵塞在噴嘴上的固體物質(zhì)，更換后恢復(fù)正常。而燃機(jī)初次帶高負(fù)荷運(yùn)行時，燃?xì)饬髁吭黾樱瑢⑷細(xì)夤艿乐腥匀粴埩舻碾s物（經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)是管道在焊接時，由于密封紙沒清理干凈，隨著燃?xì)饬髁俊囟鹊奶岣撸辜埲刍纬稍S多小顆粒）吹至噴嘴堵塞，再次造成BPT偏差大，更換后恢復(fù)正常。在每次的BPT偏差大都是出現(xiàn)在5、6溫度測點(diǎn)，是因?yàn)樵谥魅剂檄h(huán)管3、4號噴嘴處有一隔板，以后運(yùn)行中要注意此處的溫度測點(diǎn)。

處理方法：①更換噴嘴；②在安裝過程中，加強(qiáng)對管道的清理，避免雜物殘留。

2.1.2進(jìn)口導(dǎo)向葉片（IGV）異常

問題描述：在機(jī)組負(fù)荷為320MW時，由于燃機(jī)的平均葉片通道的溫度（BPT）和排氣溫度徧高，分別為630°C和610°C，燃機(jī)將進(jìn)入排氣恆溫控制模式，機(jī)組不能增加負(fù)荷。燃機(jī)的平均葉片通道溫度（BPT）和排氣溫度的事故保護(hù)定值分別是680 °C和620 °C。

原因分析：停機(jī)后初步的調(diào)查，確定了高溫是由進(jìn)入燃機(jī)的空氣流量減少所引起的。檢查了傳感器和控制系統(tǒng)中的設(shè)定點(diǎn)是否漂移， 同時也采集數(shù)據(jù)來確定進(jìn)口導(dǎo)向葉片的功能。后發(fā)現(xiàn)了與IGV致動環(huán)（actuator rings）相連的支架上的兩顆轉(zhuǎn)矩銷（torque pins）松動，其中一顆鎖定螺釘已經(jīng)斷裂損壞。這造成致動器不能根據(jù)相應(yīng)的負(fù)荷來控制進(jìn)口導(dǎo)向葉片。由于進(jìn)口導(dǎo)向葉片在高負(fù)荷的情況下開啟受到限制，減少了進(jìn)入燃機(jī)的空氣，導(dǎo)致了較高的平均葉片通道的溫度（BPT）和排氣溫度。

處理方法：將支架和致動器拆卸下來，安上了新的鎖定螺釘，并對進(jìn)口導(dǎo)向葉片進(jìn)行了校準(zhǔn)。

2.2 汽輪機(jī)部份中的問題

2.2.1 高壓和中壓旁路控制閥泄漏

問題描述：在機(jī)組的試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，高壓旁通和中壓旁通的控制閥溫度過高，懷疑閥門泄漏。在拆開高壓、中壓旁路控制閥進(jìn)行檢查， 懷疑得到了證實(shí)。閥座已經(jīng)被腐蝕， 需要修理或是更換。

原因分析：閥門腐蝕是由啟停機(jī)時蒸汽管內(nèi)帶有凝結(jié)水所引起的，而且這也與閥門等級選擇不當(dāng)有關(guān)。現(xiàn)有閥門的滲漏等級為4，只允許少量的蒸汽通過。

處理方法：①改進(jìn)措施之一就是要將所有閥門的滲漏等級提高到5級。這一措施的成本較高，從經(jīng)濟(jì)角度來看， 當(dāng)前階段更換所有閥門的可行性不高。但是，新機(jī)組中將使用滲漏等級為5的閥門。②修改旁路的操作邏輯（operation logic），使旁路的截止閥在正常運(yùn)行時保持關(guān)閉的狀態(tài)。③檢修所有的旁通控制閥。④改進(jìn)疏水管設(shè)計，避免蒸汽管內(nèi)帶有凝結(jié)水。

2.2.2機(jī)組真空突然下跌

汽輪機(jī)凝汽的真空度有一個最佳值，若真空度偏離最佳值較遠(yuǎn)，不但會降低機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，同時還會降低機(jī)組運(yùn)行的安全性。[9]

問題描述：機(jī)組全速空載運(yùn)行，真空突然下跌。

原因分析：分析認(rèn)為，機(jī)組全速空載運(yùn)行，汽機(jī)開始憋壓，主汽壓力上升，到一定壓力后，中低壓旁路會自動開，大量疏水進(jìn)入凝汽器導(dǎo)致真空迅速下跌。

處理方法：①開啟備用真空泵，將旁路閥切為手動，關(guān)閉。②注意監(jiān)視主汽壓力，調(diào)節(jié)旁路閥大小，必要時開對空排氣。

2.3鍋爐部份中的問題

2.3.1 高壓汽包水位高高跳機(jī)

問題描述：在二臺M701F機(jī)組的調(diào)試期間，余熱鍋爐（HRSG）的高壓汽包水位從燃機(jī)冷啟動25分鐘后上升到水位高高觸動點(diǎn)。汽包水位保持高于水位高高觸動點(diǎn)幾分鐘之后突然下降。

原因分析：①高壓蒸發(fā)器是雙層環(huán)設(shè)計，在啟動開始階段時難以開始循環(huán)。②汽包大小是根據(jù)系統(tǒng)容量選取的，沒有考慮管道的構(gòu)造，汽包的水位上升比其它同類型的要高。③在啟動過程中也沒有發(fā)現(xiàn)工質(zhì)從上升管回流到下降管，因?yàn)樯仙艿臏囟缺认陆倒芨吆芏唷＂苓M(jìn)入高壓過熱器的蒸汽帶水和鹽的量非常小，不會對過熱器產(chǎn)生任何影響。[7]

處理方法：①更改高壓汽包水位的跳機(jī)聯(lián)鎖邏輯，避免由汽包膨脹導(dǎo)致不必要的跳機(jī)。②設(shè)定5分鐘的計時器，當(dāng)“高壓汽包水位高高”的報警出現(xiàn)時，機(jī)組不會馬上跳閘。③為了避免蒸汽帶水進(jìn)入汽輪機(jī)，如果高壓汽包水位達(dá)+480mm（跳閘水位），而高壓蒸汽的壓力高于50Bar或在延時5分鐘內(nèi)機(jī)組已并網(wǎng)，機(jī)組立即跳閘。

2.3.2 高壓汽包水位低低跳機(jī)

問題描述：運(yùn)行過程中，高壓汽包水位計故障使得CRT顯示水位比實(shí)際水位高很多，而且不準(zhǔn)確，當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際水位已低于低低值時加強(qiáng)補(bǔ)水不成功，保護(hù)動作跳機(jī)。

原因分析：①高壓汽包水位計故障；②汽包出口到水位計間法蘭漏水，隨負(fù)荷變動，水位波動很大。

處理方法：更換水位計，消除管道缺陷。

3.結(jié)論

通過對三菱公司的9F級燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組在調(diào)試中針對一些廣泛性的問題進(jìn)行了分析并對處理方法進(jìn)行總結(jié)，為同類機(jī)組的安裝調(diào)試提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]張軍.燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組布置方案研究[J].華電技術(shù).2009（08）

[2]王強(qiáng)，M701燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn).[J]東方電氣評論2003-17（4）

[3]蔡青春，薛少華，龍雙喜，《大型燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備與運(yùn)行》機(jī)務(wù)分冊；機(jī)械工業(yè)出版社2013，（1-3）

[4]胡靜，歸一數(shù)，單英，9F燃?xì)廨啓C(jī)主要控制系統(tǒng)分析[J]燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電核技術(shù)，2005，7（3/4）

[5]楊順虎，《燃?xì)狻⒄羝?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備及運(yùn)行》，北京，中國電力出版社2003，59-61

[6]蔡青春，薛少華，龍雙喜，《大型燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備與運(yùn)行》機(jī)務(wù)分冊；機(jī)械工業(yè)出版社2013，（120）

[7]張磊，柴彤，《大型火力發(fā)電機(jī)組故障分析》.中國電力出版社2014版（118-121）

作者簡介：

朱遂梅（1968年11月～），男，湖北天門市人，大學(xué)本科學(xué)歷，深圳市廣前電力有限公司，生產(chǎn)經(jīng)營部副部長，機(jī)械工程師。主要負(fù)責(zé)電廠二期工程項(xiàng)目的籌建工作。研究方向?yàn)殡娏こ坦芾怼?/p>