V94.3A燃機防喘系統優化改造與故障處理

（東亞電力（廈門）有限公司，福建 廈門 361102）

0 引言

某燃氣電廠為西門子V94.3A單軸聯合循環機組，壓氣機為軸流式風機，與發電機同軸同速。運行中當壓氣機內空氣流量減小到一定程度時，壓氣機會產生非正常振動，即喘振現象，嚴重時導致葉片斷裂、設備損壞。燃機防喘系統是避免壓氣機發生喘振現象的重要保護設備，當防喘差壓高于3 kPa時，機組跳閘并打開防喘閥放氣，排出多余空氣，使壓機氣遠離喘振區域，保障設備安全[1]。

1 防喘系統簡介

防喘系統由2臺防喘空壓機，2臺空氣干燥器，1個儲氣罐，3臺防喘閥以及熱工儀表等共同組成。燃機防喘系統簡圖如圖1所示。防喘空壓機單獨為防喘閥提供壓縮空氣，保證防喘閥在機組啟動運行階段有穩定氣源。由于電廠投用以來防喘系統逐步暴露出設計缺陷，因此在工作中逐步對系統進行了改造優化，總結完善了故障防范措施，保證了防喘系統的可靠性和安全性。

2 燃機防喘系統優化改造

2.1 防喘空壓機聯起定值優化

燃機空壓機啟停由2臺壓力開關控制。原始設計為當系統壓力低于8.5 bar時，聯鎖啟動空壓機；系統壓力升壓至9.2 bar左右時，空壓機停運。在機組啟停階段防喘閥切換時，空壓機會同時頻繁啟動。為節約能耗，延長空壓機使用壽命，滿足一用一備運行要求，因此對空壓機聯起定值進行優化；將壓力開關聯起定值分別調整為8.4 bar（PS03）和8.6 bar（PS04），避免2臺空壓機同時啟動，新增了空壓機同時啟動時報警的邏輯，實現了一用一備功能。

2.2 燃機空壓機定期切換功能改造

2臺燃機空壓機設計時沒有定期切換功能，優化啟動定值后，空壓機一臺運行一臺備用。按照設備定期工作要求，重要設備每季度定期輪換主備運行方式，防喘空壓機出廠沒有設計定期切換功能，每次切換時需要熱控人員配合調整2臺聯起壓力開關定值。這種方式無法在線自動切換，也容易損壞壓力開關。利用機組檢修時間，對防喘空壓機定期切換方式進行改造，實現在線自動切換功能。改造方法為DCS畫面增加切換按鈕，就地裝設接線箱，加裝24 V繼電器R1，從DCS盤柜DO卡件拉電纜到接線箱，接到繼電器電源端子，1臺聯起壓力開關在每臺空壓機啟動回路并聯，繼電器常開常閉2組觸點用互鎖方式串入壓力開關回路中，回路圖見防喘空壓機自動切換簡圖，如圖2所示，繼電器沒接收到切換指令時，1號空壓機聯起壓力PS03起作用，2號空壓機聯起壓力開關PS04起作用，此時2號空壓機優先啟動，繼電器發出切換指令后，R1切換繼電器帶電，觸點吸合，此時1號空壓機回路聯起壓力開關PS04，2號空壓機回路聯起壓力開關PS03起作用，1號空壓機優先啟動，通過改造實現了燃機空壓機遠方自動切換功能，無須隔離設備頻繁調整壓力開關定值實現，彌補了設計缺陷。

圖1 防喘系統簡圖

表1 燃機空壓機保護定值（附表）

2.3 增加防喘系統監視功能

燃機防喘空壓機沒有設計遠程壓力監視功能，運行中如果出現泄漏等異常情況，無法及時發現和干預。優化改造方法：加裝壓力變送器，將壓力信號轉為4 mA～20 mA的電流信號遠傳到模擬量采集卡件，組態DCS模擬量通道，防喘監視畫面添加壓力顯示及報警功能，壓力低于8.2 bar設置提示報警。優化改造后，運行人員可以監視防喘系統壓力，避免因設備泄漏或故障造成系統持續泄壓以及因不能及時發現處理而使空壓機壓力無法完成低三取二跳燃機保護邏輯動作引發的機組跳閘等不安全事件。空壓機三取二保護邏輯如圖3 所示。

2.4 防喘空壓機壓力測點改造

防喘空壓機壓力測點存在以下2點設計缺陷：1）壓力開關裝在空壓機本體支架上，空壓機啟停運行過程中存在振動，開關觸點在振動環境容易誤動作，定值漂移誤報警。優化方法是制作儀表支架，儀表架固定在地面，壓力測點從空壓機本體支架上脫離，避免振動導致的保護誤動及觸點損壞。2）防喘空壓機壓力開關取樣管路存在設計缺陷，1根取樣管帶5臺壓力開關，風險集中，取樣管堵塞或管路泄漏，整個回路壓力開關測量值都會偏低，壓力低保護誤動引發燃機跳閘。優化方法為啟用儲氣罐備用取樣口，制作3根取樣管，將壓力低保護開關分別安裝到3個取樣管路，保證三取二保護邏輯的可靠性。每臺開關能單獨隔離，分散取樣，確保單個測定故障能及時隔離處理。壓力開關PS0X對應關系如燃機空壓機保護定值（表1）所示，取樣管路改造前后對比，如圖4所示。

3 燃機防喘系統典型故障處理

3.1 防喘閥泄漏引發的空壓機頻繁啟動

圖2 防喘空壓機自動切換簡圖

圖3 燃機空壓機壓力低三取二保護邏輯

圖4 取樣管路改造前后對比

燃機空壓機為防喘閥提供工作氣源，機組正常運行時，燃機轉速是防喘閥打開與關閉的邏輯條件，防喘閥帶電關閉。啟動過程中，當燃機轉速大于40 Hz時，自動關閉9級防喘閥MBA43AA051；當轉速大于49 Hz時自動關閉5級防喘閥MBA41AA051和MBA42AA051。按照燃機運行規程，空壓機啟停間隔要大于3 h，而運行中防喘閥內漏，會使空壓機啟動間隔小于20 min。內漏原因為閥體內密封圈因高溫老化，而導致氣缸或電磁閥內漏。防喘系統原設計3臺防喘閥共用1根氣源管路，防喘閥沒有單獨的隔離閥，為了快速查找內漏原因，優化了氣源管路隔離方式，每個閥門前加裝二次閥，平時拆掉手柄，防止有人誤操作。查找時關閉每個閥門前二次閥，單獨隔離防喘閥，這樣能快速判斷出內漏閥門。檢修方式由最初的換電磁閥換氣缸，優化為先將電磁閥解體，保留電磁閥全金屬底座，更換線圈部分，確認電磁閥本身是否存在內漏，再決定是否更換氣缸。查找判斷時間由一整天縮短到30 min內，大大提高了檢修工作的時效性，為防喘系統安全可靠運行提供了保障。

3.2 防喘閥保護信號防誤動改造

防喘電磁閥帶電閥門關閉，機組曾發生過運行階段電磁閥電源丟失，防喘閥打開，觸發燃機停機邏輯，機組緊急停機事件。故障原因為9級防喘電磁閥電源插座振動斷裂，電源丟失，9級防喘閥打開。檢查發現，每次閥門開關時振動大，同時罩殼內的高溫環境也容易使固定螺紋軟化。針對此種情況在電磁閥插座位置加裝了防脫抱箍，完全避免了電源連接位置因振動松脫。

防喘閥反饋信號連接采用航空插頭方式，如果運行中航空插頭松脫，關信號同時消失，關限位三取二保護邏輯觸發燃機順控停機，為避免該種情況發生，取消了航空插頭，加裝中間接線盒，開關反饋信號在端子排上接線，消除了因航空插頭振動脫落，發生保護信號誤動作的潛在風險。

4 結語

通過對燃機防喘系統不斷優化，確保了熱工保護回路動作可靠，在優化過程中消除了潛在的故障點，并且不斷總結改進檢修工藝，大大提高了檢修效率。優化后防喘系統工作正常，空壓機滿足3 h啟停要求，防喘閥動作可靠，為2臺燃機安全穩定運行提供了可靠保障。