淺談S109FA燃氣輪機熄火保護

摘要：介紹了S109FA燃氣輪機主保護之一熄火保護相關知識、停機熄火邏輯，并對機組升級前后熄火情況進行對比、分析，供大家學習參考。

關鍵詞：燃氣輪機;升級;主保護;熄火保護;停機熄火

0 引言

某電廠配置4臺F級燃氣-蒸汽聯合循環單軸發電機組，每臺機組由1臺S109FA型燃氣輪機、1臺D10型蒸汽輪機、1臺390H型全氫冷發電機和1臺NG-109FA-R型余熱鍋爐組成。

燃機S109FA是美國通用電氣公司（GE）生產，由一臺18級的軸流式壓氣機、一個由18個低NOx燃燒器組成的燃燒系統、一臺3級透平和燃機輔助系統組成。需說明的是目前該電廠#1、4號機燃燒室為DLN2.0+，而#2、3號機已經改造升級成DLN2.6+。

1? S109FA燃機點火及火焰檢測系統介紹

1.1點火系統

燃機共設有兩個高壓電極火花塞，#2、#3燃燒器各一個，其余燃燒室通過聯焰管聯焰?；鸹ㄈc火后，隨著轉子轉速升高，壓氣機排氣壓力及燃燒器內壓力升高時，火花塞克服彈簧力自動彈出，熄火后隨著燃燒器內壓力降低，通過彈簧自動推入。

1.2火焰檢測系統

燃機火焰探測器為紫外線探測器，分別布置在#15、#16、#17、#18燃燒器，共4個火檢檢測通道，每個通道對應輸出邏輯信號L28FDA、L28FDB、L28FDC、L28FDD同時送到燃機控制系統，以便在啟動過程中監視點火是否成功和在運行中提供燃燒室熄火的報警或機組跳閘的保護。對于DLN2.0+燃燒室，L28FDn數值大于20%，系統認為通道點著火，而DLN2.6+燃燒室，L28FDn數值只需大于12.5%，系統就認為通道點著火。

我們知道燃氣輪機在正常啟動過程中，在點火期間監視燃燒室是否點燃是非常重要的，如果燃燒室已經噴入大量燃料而又沒及時點燃，機組應報警或遮斷停機，以免燃料積聚在燃燒室或透平內發生爆燃。程序設計機組在啟動點火時，4個火檢中有2個檢測到火焰，就認為點火成功，啟動程序進入下一步，暖機過程，否則認為點火失敗，機組將重新升速至清吹轉速，繼續清吹11min，計時結束后，再次降速點火，若還是檢測失敗，則機組跳閘;機組正常運行，檢測到失去火焰（4 取 3），機組熄火保護動作，跳閘;而當機組轉速低于啟動過程最低點火轉速（L14HM）時，任一通道都應無火焰，若任一火檢探頭檢測到火焰，則機組閉鎖啟動。

2? S109FA燃機熄火保護介紹

2.1 停機熄火邏輯

由邏輯可知機組停機熄火信號L94T在以下幾種情況會動作：

（1）A： 機組有停機信號，且解列、無全速自保持信號，延時8min;

（2）～B*C： 機組有停機信號，且解列、無全速自保持信號，機組火焰強度低（4取3），延時1S;或機組有停機信號，且解列，無全速自保持信號時，機組火焰強度低（4取3），且機組轉速小于600rpm;

（3）D： 機組有停機信號，且解列，無全速自保持信號，任一火檢強度低（或故障），延時6s;

（4）E： 機組有停機信號，且解列，無全速自保持信號，機組火焰強度低（4取3），延時1S，再延時30S;或機組有停機信號，且解列，無全速自保持信號，機組轉速小于600rpm，延時30S。

L94T一旦動作置1，會觸發機組主保護信號L4由1變為0，主保護失去，從而去關閉各燃料控制閥，機組熄火，但機組不會跳閘。

2.2 停機熄火分析

DLN2.0+機組正常停機熄火是在機組解列8min后，機組轉速均大于600rpm時，觸發L94T為1，導致L4置0，機組熄火;而#2、3號機在改造升級為DLN2.6+后，停機過程中機組熄火是在機組解列7min，此時轉速大約為596rpm，均小于600rpm。

由于#2、3號升級成DLN2.6+后，燃燒模式的改變，在機組正常停機過程中，機組燃燒較升級前減弱，產生的熱量相應減少，透平做功也減少，導致機組停機速度下降比之前快，在解列7min時，機組轉速降至低于600rpm，觸發L83RB置1，從而使停機燃料量FSRSD快速下降至0，緊接著火檢探頭檢測到強度低（4取3），從而觸發L94T置1，機組熄火;另當機組火檢探頭檢測到強度低（4取3）時，延時1s，同樣也會觸發L94T，即使此時轉速大于600rpm。

2.3 熄火保護

上圖為燃機熄火保護邏輯塊：

A：火焰記憶存儲，在點火正常后置1，機組主保護失去置0;

B： 95%轉速信號，機組轉速大于95%置1，小于95%置0;

C：火焰檢測控制，在點火正常后置1，在機組出現任三個火焰強度低（4取3）時，延時1S置0;

D：主保護信號L4;

E：熄火保護動作跳閘信號;

F：失去主保護信號;

由邏輯可知，燃機熄火保護動作有兩種情況：① A*～B*～C*D：機組主保護建立，點火正常，轉速小于95%，出現任三個火焰強度低（4取3），延時1S，C（L28FDX）置0，～C置1，觸發熄火保護動作;② B*～C*D：主保護建立，機組轉速大于95%，出現任三個火焰強度低（4取3），延時1S，C（L28FDX）置0，～C置1，熄火保護動作。

從上可知，熄火保護邏輯回路中串了一個主保護信號L4，要觸發機組熄火保護L28FDT動作，L4必須為1，而機組正常停機熄火，L94T置1，瞬間觸發L4由1置0，從而去關閉各燃料控制閥，機組火焰丟失，也就是說因為機組熄火先導致主保護信號L4置0（D為0），熄火保護邏輯回路被破壞，即使后面檢測到三個火焰強度低（4取3），保護也不會動作，故燃機正常停機熄火，熄火保護L28FDT是不會觸發的。

3 結語

結合某燃氣電廠S109FA型燃機，對機組熄火保護及停機熄火相關知識進行介紹，并對其保護邏輯進行分析，加強電廠運行人員對燃氣輪機熄火保護動作原理的理解和掌握。

參考文獻：

[1]中國華電集團公司.大型燃氣-蒸汽聯合循環發電技術叢書 控制系統分冊[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2] 福建晉江天然氣發電有限公司. S109FA燃氣-蒸汽聯合循環發電機組運行規程

作者簡介：盧旺先（1987-），男，福建龍巖人，工程師，從事燃氣輪機電廠發電運行工作。