9FB燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)點(diǎn)火失敗原因分析及處理

華能臨港（天津）燃?xì)鉄犭娪邢薰?李 洋 丁 盛 于 洋 李 珍 郝驁劼 劉 博 張 皓

通用9FB型燃?xì)廨啓C(jī)組作為國(guó)內(nèi)引進(jìn)的最先進(jìn)的一種新型發(fā)電設(shè)備，以其裝機(jī)容量大、啟停速度快、高效節(jié)能等優(yōu)越的性能，在節(jié)能減排和滿足電網(wǎng)調(diào)峰需求等方面發(fā)揮了重要的作用。燃?xì)廨啓C(jī)因其多用于電網(wǎng)調(diào)峰，需頻繁啟停，對(duì)機(jī)組快速、可靠的啟停有較高的要求，而燃機(jī)點(diǎn)火是燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中最關(guān)鍵的步驟之一，為適應(yīng)電力負(fù)荷調(diào)度的要求，對(duì)燃機(jī)一次點(diǎn)火的成功率要求較高，但是在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生過(guò)多次點(diǎn)火失敗導(dǎo)致機(jī)組跳閘的故障，跳閘之后機(jī)組將需經(jīng)約16分鐘清吹過(guò)程后方可再次進(jìn)入點(diǎn)火程序，直接延誤機(jī)組的正常啟動(dòng)[1]。因此對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)點(diǎn)火失敗的原因進(jìn)行分析十分重要。

1 燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)點(diǎn)火過(guò)程

當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)接受啟動(dòng)指令后，首先由靜態(tài)啟動(dòng)器（LCI）供電給發(fā)電機(jī)，使燃機(jī)從盤車轉(zhuǎn)速上升到清吹轉(zhuǎn)速705r/min。清吹時(shí)LCI維持機(jī)組在冷拖轉(zhuǎn)速不變。清吹16.6分鐘結(jié)束后LCI輸出被切斷，機(jī)組減速到405r/min時(shí)LCI再次輸出供電，燃機(jī)轉(zhuǎn)速重新上升，到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速420r/min時(shí)機(jī)組維持在點(diǎn)火轉(zhuǎn)速上，進(jìn)入點(diǎn)火程序，燃料控制行程基準(zhǔn)（FSR）輸出點(diǎn)火值22.5%提供燃料，同時(shí)火花塞得電打火[2]。當(dāng)火焰穩(wěn)定建立，確認(rèn)點(diǎn)火成功后機(jī)組將進(jìn)入暖機(jī)程序。如果在點(diǎn)火允許的時(shí)間內(nèi)（10s）沒(méi)能建立穩(wěn)定的火焰，則系統(tǒng)判斷為機(jī)組點(diǎn)火失敗1次，LCI使燃機(jī)重新升速到清吹轉(zhuǎn)速705r/min，清吹12.2分鐘結(jié)束后LCI輸出被切斷，機(jī)組減速到405r/min時(shí)LCI再次輸出供電，燃機(jī)轉(zhuǎn)速重新上升，到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速420r/min時(shí)機(jī)組維持在點(diǎn)火轉(zhuǎn)速上，第2次進(jìn)入點(diǎn)火程序，如果第2次點(diǎn)火失敗則系統(tǒng)自動(dòng)遮斷機(jī)組。整個(gè)點(diǎn)火邏輯控制策略采用開環(huán)控制。

2 燃機(jī)點(diǎn)火失敗及分析處理

2.1 點(diǎn)火失敗情況

某燃?xì)怆姀S9FB機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行1年來(lái)未出現(xiàn)過(guò)點(diǎn)火失敗情況，但是在某次燃機(jī)跳機(jī)、待故障處理完畢后再次啟動(dòng)時(shí)燃機(jī)出現(xiàn)第1次點(diǎn)火失敗，在此之后的兩年運(yùn)行時(shí)間中，燃機(jī)斷斷續(xù)續(xù)出現(xiàn)點(diǎn)火失敗47次，雖通過(guò)各種分析，參考各類型燃機(jī)點(diǎn)火失敗案例對(duì)常見的可能因素進(jìn)行快速排查[1-3]，及時(shí)找出故障點(diǎn)并修復(fù)，但也出現(xiàn)新的罕見原因，造成同一原因點(diǎn)火失敗持續(xù)1年之久。為保證燃機(jī)調(diào)峰的可靠性，每次啟動(dòng)都要提前2小時(shí)試驗(yàn)點(diǎn)火，點(diǎn)火成功后長(zhǎng)期在3000rpm空轉(zhuǎn)等待并網(wǎng)，不僅嚴(yán)重影響了燃機(jī)的可靠性，還嚴(yán)重降低了電廠的經(jīng)濟(jì)性。

點(diǎn)火故障發(fā)生后，必須采取檢查、分析及改進(jìn)措施，在進(jìn)行任何新的嘗試工作之前，主要檢查下列項(xiàng)目：燃料條件是否具備，如氣體純度、壓力、溫度等；點(diǎn)火器的功能是否正常；火焰檢測(cè)系統(tǒng)的功能是否正常；燃料等閥門的功能是否正常。

2.2 天然氣參數(shù)變化導(dǎo)致的故障

天然氣系統(tǒng)及其控制參數(shù)是根據(jù)控制規(guī)范中包含的燃?xì)饨M分計(jì)算的。某時(shí)刻燃?xì)鉄嶂怠⒚芏群腿細(xì)鉁囟鹊热細(xì)廨啓C(jī)燃?xì)鈪?shù)對(duì)應(yīng)計(jì)算該時(shí)刻燃?xì)庀鄳?yīng)的華白指數(shù)。為保證機(jī)組可靠運(yùn)行，華白指數(shù)應(yīng)維持在合同規(guī)定燃料華白指數(shù)±10%以內(nèi)。

9FB燃機(jī)有18個(gè)燃燒室，燃燒室之間通過(guò)連焰管連接，每個(gè)燃燒室有6個(gè)燃燒器，具有低氮燃燒（DLN）作用，其中2個(gè)燃燒室?guī)в悬c(diǎn)火器，有4個(gè)火焰監(jiān)測(cè)裝置。點(diǎn)火系統(tǒng)的常見故障有點(diǎn)火變壓器故障和點(diǎn)火器故障。

此外，由于在前置模塊到天然氣調(diào)閥前管路較長(zhǎng)，支路和彎頭較多，模塊化設(shè)計(jì)導(dǎo)致操作空間狹小等原因，在燃機(jī)點(diǎn)火前如果出現(xiàn)天然氣管道置換不徹底，含氮較高，也容易出現(xiàn)點(diǎn)火故障。尤其在出現(xiàn)臨修搶修情況，時(shí)間短暫，使置換或取樣操作不規(guī)范等都會(huì)造成天然氣成份變化大，引起點(diǎn)火失敗。同時(shí)建議在燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)閥前增加取樣口，以便準(zhǔn)確掌握天然氣置換后的天然氣純度。

礦區(qū)內(nèi)大面積風(fēng)成砂土覆蓋，為圈定自電異常，初步了解全區(qū)石墨礦化情況，縮小找礦靶區(qū)，礦區(qū)內(nèi)布設(shè)1∶1萬(wàn)自然電場(chǎng)電位測(cè)量法20km2，并形成了自然電場(chǎng)電位平面等值線圖(圖2)。

在9FB燃機(jī)中，由于天然氣壓力和溫度都是自動(dòng)調(diào)整控制，即使出現(xiàn)異常也比較容易排查。同時(shí)9FB燃機(jī)在天然氣進(jìn)廠母管和燃機(jī)前置模塊都配有在線分析儀，因此對(duì)于天然氣成分的變化也可及時(shí)準(zhǔn)確掌握，必要時(shí)可適當(dāng)降低燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火轉(zhuǎn)速來(lái)降低天然氣成分小幅改變的影響，同時(shí)降低點(diǎn)火轉(zhuǎn)速也可減少對(duì)初始火焰的干擾。由于某燃機(jī)電廠天然氣供應(yīng)緊張，經(jīng)常出現(xiàn)管道氣和LNG兩路摻混使用情況，華白指數(shù)波動(dòng)最大超過(guò)15%以上，為此9FB燃機(jī)點(diǎn)火轉(zhuǎn)速?gòu)?20rpm緩慢降至300rpm才能保證點(diǎn)火成功。隨著后期天然氣供應(yīng)穩(wěn)定后未再出現(xiàn)華白指數(shù)大幅波動(dòng)導(dǎo)致點(diǎn)火失敗的情況。

2.3 點(diǎn)火及火檢系統(tǒng)故障

另外，在交通組織過(guò)程中，還需要融入交通綜合性以及交通科學(xué)性發(fā)展的目標(biāo)，以充分利用原有交通設(shè)置為宗旨，保證最好的改擴(kuò)建效果。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，選擇最合理的施工方案，保證施工結(jié)果可以滿足實(shí)際安全需要。

奧斯本檢核表法由美國(guó)著名創(chuàng)造工程學(xué)家創(chuàng)新技法之父A·F奧斯本提出，是根據(jù)需要解決的問(wèn)題或者需要?jiǎng)?chuàng)造發(fā)明的對(duì)象，以提問(wèn)表格的形式，列出9個(gè)方面的有關(guān)問(wèn)題，即如能否他用、能否借用、能否改變、能否擴(kuò)大、能否縮小、能否代用、能否調(diào)整、能否顛倒、能否組合，然后逐一進(jìn)行審核討論，以促進(jìn)創(chuàng)新活動(dòng)深入進(jìn)行的一種創(chuàng)新技法。運(yùn)用該創(chuàng)新技法的核心是檢核思考。在檢核思考時(shí)，可將每一條檢核項(xiàng)目視為單獨(dú)一種技法使用，也可結(jié)合其他檢核項(xiàng)目或者其他創(chuàng)新技法共同使用，并按照創(chuàng)造性思考方式進(jìn)行深度思考，還需對(duì)各種設(shè)想進(jìn)行可行性檢驗(yàn)和綜合評(píng)價(jià)，盡可能檢核思考出有價(jià)值可操作的創(chuàng)造性設(shè)想。

點(diǎn)火變壓器故障主要指變壓器不工作或出線端升壓電壓不夠。首先檢查確定輸入電壓是否正常，接線是否良好，如都正常而點(diǎn)火變壓器輸出無(wú)電壓或電壓不足則需對(duì)點(diǎn)火變壓器進(jìn)行更換。9FB機(jī)組設(shè)計(jì)1套點(diǎn)火裝置即可滿足點(diǎn)火需求，但運(yùn)行期間出現(xiàn)過(guò)2次由于接線不良和點(diǎn)火變壓器故障情況，因此建議做好點(diǎn)火變壓器及電纜的備件，確保可以及時(shí)更換；點(diǎn)火器故障主要指點(diǎn)火電極在燃燒器組裝過(guò)程中折斷，或是點(diǎn)火電極與其他導(dǎo)電體接觸造成短路或低電壓，或是放電部位電極間隙過(guò)大或過(guò)小從而導(dǎo)致電弧難以產(chǎn)生。以上故障在不同的文獻(xiàn)中都有詳細(xì)處理[4]，主要是規(guī)范燃機(jī)檢修標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)電極，避免其他導(dǎo)電體與電極接觸，在燃機(jī)檢修結(jié)束后燃燒室人孔門封閉前應(yīng)進(jìn)行放電試驗(yàn)，以排除因安裝不當(dāng)導(dǎo)致的電極折斷、短路或放電部位間隙變化。

此外，9FB燃機(jī)在點(diǎn)火前由于燃燒室內(nèi)壓力低，點(diǎn)火電極在彈簧力作用下伸出在燃燒室內(nèi)部，當(dāng)點(diǎn)火成功后，隨著燃燒室壓力增加點(diǎn)火電極會(huì)被壓縮進(jìn)點(diǎn)火器內(nèi)。如點(diǎn)火電極卡澀在點(diǎn)火器內(nèi)，在燃機(jī)停機(jī)熄火后將無(wú)法彈出電極進(jìn)行下一次點(diǎn)火。由于這種卡澀主要是對(duì)中出現(xiàn)的問(wèn)題，因此在排除其它常規(guī)點(diǎn)火器故障后，重新拆除點(diǎn)火器進(jìn)行檢查，查看電極是否有卡澀情況。

可是，蔡大姐，牛到了菜園里哪有不吃菜的理？何況，現(xiàn)在的風(fēng)氣如此，你就是想廉潔自律別人也不允許啊！我仍然苦著一張臉說(shuō)。

在燃?xì)廨啓C(jī)新機(jī)組調(diào)試時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火轉(zhuǎn)速的選擇依據(jù)之一是天然氣與空氣的配比[5]。9FB機(jī)組在點(diǎn)火時(shí)壓氣機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉（IGV）在29°維持不變，天然氣擴(kuò)散調(diào)節(jié)閥控制天然氣量而預(yù)混調(diào)節(jié)閥關(guān)閉不參與點(diǎn)火。因此，點(diǎn)火時(shí)IGV開度發(fā)生較大漂移、擴(kuò)散調(diào)節(jié)閥開度設(shè)置漂移等都會(huì)引起進(jìn)壓氣機(jī)的空氣量過(guò)大或過(guò)小，從而使得天然氣與空氣的配比發(fā)生較大改變而引起點(diǎn)火失敗。

2.4 閥門卡澀、行程偏移等故障

火檢系統(tǒng)的常見故障主要是外缸透光石英玻璃積污引起透過(guò)的可見光過(guò)少或亮度過(guò)低使可見光難以被捕捉到，內(nèi)部透鏡破裂或光感元件故障造成探頭對(duì)可見光的感知失效，光強(qiáng)度顯示靈敏度過(guò)低，火檢信號(hào)電纜損壞或接線有誤、火焰放大器故障等原因。檢查火焰檢測(cè)器是否正常，可通過(guò)對(duì)燃機(jī)排氣溫度和輪間溫度等參數(shù)的變化來(lái)提供輔助判斷。通過(guò)對(duì)燃機(jī)排氣溫度和輪間溫度等歷史數(shù)據(jù)的查閱，溫度未見變化，火檢故障基本排除。為保險(xiǎn)起見，一般在燃?xì)廨啓C(jī)檢修結(jié)束后燃燒室人孔門封閉前，對(duì)火焰檢測(cè)器進(jìn)行光感試驗(yàn)并對(duì)火檢探頭進(jìn)行檢查，嚴(yán)格按照技術(shù)資料對(duì)火焰檢測(cè)信號(hào)電纜接線做好信號(hào)屏蔽并對(duì)信號(hào)電纜做好隔熱措施，防止電纜老化引起短路。

在9FB機(jī)組前幾次點(diǎn)火失敗故障中，主要是點(diǎn)火變壓器故障、電纜短路、天然氣純度低等原因造成，但是處理完故障后的1年多運(yùn)行時(shí)間里仍斷斷續(xù)續(xù)出現(xiàn)多次點(diǎn)火失敗，基本判斷為天然氣與空氣的配比出現(xiàn)較大變化導(dǎo)致，并采取以下措施：現(xiàn)場(chǎng)用IGV測(cè)量專用角度儀再重新測(cè)量IGV點(diǎn)火角度（29°），并與系統(tǒng)顯示進(jìn)行比較，未發(fā)生偏移；對(duì)擴(kuò)散調(diào)節(jié)閥進(jìn)行零位校對(duì)和全行程校驗(yàn)，也未發(fā)現(xiàn)偏移情況。

由于9FB燃機(jī)液壓油與潤(rùn)滑油共用，投產(chǎn)初期就出現(xiàn)潤(rùn)滑油漆膜問(wèn)題，造成各液壓閥的油路濾網(wǎng)堵塞、伺服閥卡澀等情況，出現(xiàn)了多次調(diào)節(jié)閥、緊急關(guān)斷閥抖動(dòng)使燃機(jī)跳閘的情況。為此電廠更換了全套調(diào)節(jié)閥門并定期對(duì)各調(diào)節(jié)閥進(jìn)行閥門校驗(yàn)，同時(shí)定期對(duì)各液壓閥上的濾網(wǎng)及伺服閥進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)堵塞及時(shí)清理或更換，伺服閥故障及時(shí)更換。因此，對(duì)可能造成的使天然氣與空氣配比發(fā)生較大改變的問(wèn)題都一一排除，但是仍然還不定期的出現(xiàn)點(diǎn)火失敗故障。為提高點(diǎn)火成功率，采取逐步提高FSR由22.5%升至23.5%，延長(zhǎng)點(diǎn)火時(shí)間由10s提高至30s，并在每次啟動(dòng)前提前2小時(shí)進(jìn)行試點(diǎn)火，進(jìn)而保證了燃機(jī)按期并網(wǎng)，但是也嚴(yán)重制約了燃機(jī)調(diào)峰可靠性及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

2.2 銀杏外果皮揮發(fā)油體外抗氧化能力 由圖2a可知,銀杏外果皮揮發(fā)油對(duì)DPPH和ABTS自由基均具有一定的清除能力,且該能力皆隨著揮發(fā)油濃度的升高而逐漸增強(qiáng),當(dāng)揮發(fā)油濃度為40.000 mg/mL時(shí),其對(duì)DPPH自由基的清除率達(dá)到97.76 %,而對(duì)ABTS自由基清除率達(dá)到84.98 %。通過(guò)SPSS軟件計(jì)算得出銀杏外果皮揮發(fā)油對(duì)DPPH和ABTS自由基的半數(shù)清除濃度(IC50)分別為4.23和2.36 mg/mL。與此同時(shí),陽(yáng)性對(duì)照維生素C對(duì)DPPH和ABTS自由基的IC50分別為0.018和0.046 mg/mL(圖2b)。

為解決點(diǎn)火失敗問(wèn)題，在第2年檢修期間重新對(duì)擴(kuò)散調(diào)節(jié)閥進(jìn)行全面檢查，通過(guò)閥門供貨代碼發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行調(diào)節(jié)閥全套更換時(shí)誤將擴(kuò)散調(diào)節(jié)閥（D5）與預(yù)混調(diào)節(jié)閥1（PM1）安裝錯(cuò)誤。D5閥與PM1閥布置在一起，閥門外在尺寸完全一致，相比而言與PM2和PM3閥的外在尺寸明顯不同，在更換過(guò)程中技術(shù)人員沒(méi)有嚴(yán)格指導(dǎo)使安裝人員誤將PM1閥安裝在D5閥位上。由于D5閥與PM1閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)雖相同但尺寸略有差別，導(dǎo)致在點(diǎn)火程序啟動(dòng)后在同樣的閥門開度下天然氣流量出現(xiàn)變化，使得天然氣與空氣的配比發(fā)生較大改變而引起點(diǎn)火失敗。在重新更換閥門后9FB燃機(jī)運(yùn)行幾年來(lái)未再出現(xiàn)點(diǎn)火失敗故障。

3 結(jié)語(yǔ)

燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，涉及燃機(jī)本體、輔助系統(tǒng)、控制保護(hù)等，隨著燃機(jī)容量的擴(kuò)大控制精度更加嚴(yán)格，即使出現(xiàn)細(xì)微的偏差都可能造成點(diǎn)火失敗。同時(shí)由于燃機(jī)為滿足電網(wǎng)調(diào)峰的需求啟停次數(shù)較多，并且隨著運(yùn)行時(shí)間的增多相關(guān)設(shè)備會(huì)逐漸出現(xiàn)老化或故障的情況，因此在發(fā)生啟動(dòng)點(diǎn)火失敗故障時(shí)應(yīng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)行細(xì)致深入的分析，對(duì)常見可能因素進(jìn)行詳細(xì)排查，快速找出故障點(diǎn)并提出相應(yīng)的防范措施，提高機(jī)組點(diǎn)火的成功率，保證機(jī)組按時(shí)并網(wǎng)。但對(duì)每次故障需客觀分析，解決分析問(wèn)題的思路需建立在故障數(shù)據(jù)和推理的基礎(chǔ)上，以往經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，但不可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)盲目判斷。當(dāng)進(jìn)行點(diǎn)火失敗故障檢查處理時(shí)也要考慮過(guò)程的安全性和可行性，嚴(yán)格執(zhí)行清吹時(shí)間規(guī)定，對(duì)FSR和點(diǎn)火轉(zhuǎn)速的調(diào)整要采取多次微調(diào)的方法，防止出現(xiàn)燃機(jī)爆燃故障。