新疆某9E燃機機組排煙溫度分散度大故障分析

楊立國

中國航發燃氣輪機有限公司 遼寧 沈陽 110000

一、故障現象及分析

新疆哈密煤化工尾氣綜合利用宣力發電項目新建2臺9E燃機聯合循環發電機組及公輔設施。2016年9月20日，#1機組第5次點火達到3000r/min，在全速空載狀態下運行約20分鐘時，出現排煙溫度分散度超限，引起機組故障跳機。

1、故障分析。故障樹分析(FTA)作為一種由上往下的演繹式失效分析法，利用布林邏輯組合低階事件，分析系統中不希望出現的狀態，用

來了解系統失效的原因，確認某一安全事故或是特定系統失效的發生率。首先通過對頂事件產生的原因進行系統和全面的分析排查，以故障樹的形式將所有導致該故障發生的根源逐一羅列。

一般而言，造成運行中機組排煙分散度高主要有以下幾種情況:

1)測量元件及線路問題

a)排煙熱電偶損壞或者開路；

b)端子排上出現接觸不良，使得測量值遠遠偏于實際值。

2)燃料系統和燃料噴嘴

a)連接燃料噴嘴的軟管破損活法蘭漏氣，造成進噴嘴燃料量異常；

b)燃油分配器出口壓力不均；

c)霧化空氣氣動參數；

d)燃料噴嘴受異物影響堵塞；

e)燃料噴嘴燒蝕。

3)燃燒室部件

a)燃燒室外缸或端蓋受損，泄露；

b)火檢或火花塞連接固定處泄露；

c)聯焰管外管套泄露。

4)燃燒熱部件

a)火焰筒燒穿、破裂或變形；

b)過渡段燒穿、破裂或變形；

c)聯焰管燒損。

5)透平噴嘴

a)透平一級噴嘴燒損；

b)透平一級噴嘴冷卻孔受堵，葉片變形等。

6)水洗引起

a)88TK風機風管大量進水；

b)排氣缸大量積水。

2、故障定位。通過對故障樹6個底事件的分析排查，逐層收網，定點擊破，定位故障原因為霧化空氣溫度過低。這是由于燃料在該狀態下為輕柴油(該機組起動過程使用的燃料為輕柴油，當機組加負載至約3MW時才能將輕柴油切成較低熱值的煤氣)，而在燃燒輕柴油時霧化空氣也會伴隨油進入噴嘴，起到油霧化作用。

回放霧化空氣在運行過程中各項歷史參數(壓力、溫度等)的變化，與排煙溫度分散度曲線進行對比分析，霧化空氣的溫度曲線與排煙溫度分散度曲線有一定的關聯性。再次起機試驗，通過調節霧化空氣冷卻器閉式水進口閥門的開度，將霧化空氣溫度由原來80℃升至95℃，發現排煙溫度分散度收斂，后經過幾次反復試驗，繼續將霧化空氣升溫，升至103℃之后分散度開始逐漸接近理想值；霧化空氣再升高，超過103℃后發現排煙溫度分散度又開始變大。之后幾次起機監視霧化空氣溫度，讓其保持在一定的溫度范圍內，燃機未發生排氣溫度分散度故障問題，排故措施有效。

一般而言，在正常運行中機組各排煙溫度應當是均勻而且穩定的。所以，一旦在運行中出現各熱電偶測量值偏大的情況，則說明燃燒系統很有可能已經出現的故障。如在一定時間內偏差未減小甚至出現了不斷惡化的情況，則對燃機的安全正常運行會帶來極大的危害。所以，在運行中加強對排煙分散度的監視，也是對燃機噴嘴、燃燒室、過渡段和透平等高溫部件工作運行狀況的整體評估。

二、排煙溫度分散度―影響燃機正常運行的重要參數

作為在燃機運行中一項重要的指標，監視排煙溫度分散度的狀況是非常重要的，尤其是在滿負荷的情況下。

首先，應該盡量把排煙溫度分散度控制在比較小的范圍內運行。從其他類型燃機的運行和檢修情況來看，平時運行時排煙溫度分散度高的機組，其熱通道部件的損壞遠大于排煙溫度分散度低的機組。有些機組雖然運行時排煙溫度分散度只是接近報警值，但其熱部件的損壞也已相當嚴重。因此，只有確保小的排煙溫度分散度，才能確保整個熱通道中有比較均勻的溫度場，使熱通道部件有較長的使用壽命。

其次，必須嚴密監視排煙溫度分散度的變化。當短時期內排煙溫度分散度有較大的變化時，說明有新的故障產生，應該認真分析，逐項排查，盡早排除故障，使排煙溫度分散度恢復正常。第三，當排煙溫度顯示某些點超溫報警甚至達到停機值時，說明上游很可能出現溫度場不均勻情況，尤其是在報警的點相鄰時。雖然它們只是報警而不是真正達到停機，但從保護熱通道部件的角度出發，應盡量避免在該情況下長時間運行，最好的方法是降低負荷，待以后查找原因，消除故障。

三、結語

霧化空氣的溫度對燃機排煙溫度分散度有很大的影響，排煙溫度分散度在一定程度上能夠及時快速的反應出機組運行的實際情況。所以在機組試運期間要時刻監視霧化空氣溫度變化及排煙溫度分散度顯得尤為重要。當排煙溫度分散度大或者排煙溫度場不均勻時，控制系統會及時發出報警，提醒運行人員采取對應措施，或者直接發出停機指令，以防止事故進一步擴大。