M701F3型聯合循環機組啟動后無法點火分析

馮寧

摘要：文章分析了M701F3型燃氣-蒸汽聯合循環機組無法點火原因及處置方法，著重梳理該型號燃氣輪機點火流程及相關邏輯，并分析無法點火時機組狀態、風險及建議。

關鍵詞：燃氣輪機;中間油壓;點火

中圖分類號：TM611.31? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0116-02

0? 引言

350MW級、單軸燃氣-蒸汽聯合循環機組以天然氣為燃料，日啟停調峰運行，燃氣輪機采用三菱重工/東方電氣集團公司聯合制造的M701F重型燃氣輪機，設計功率270MW;汽輪機采用三菱重工/東方電氣集團公司聯合制造的TC2F-30型汽輪機，設計功率129.8MW。近期，2號機組啟動過程中，相繼出現多次燃氣輪機無法點火現象。文章著重梳理該型燃氣輪機的點火邏輯，并對機組無法點火現象進行風險分析。

1? 無法點火現象

3月，2號機組啟動時，相繼出現3次燃氣輪機無法點火現象，TCS系統均報事故油中間油壓低告警。11日，2號機組冷態啟動，掛閘后事故油中間油壓3.7MPa，無法點火，機組被迫停運排查故障。3月16日、17日，2號機組啟機過程中，再次出現控制油中間油壓低于4MPa，無法點火現象，持續幾分鐘后，油壓恢復正常。

2號機組無法點火的直接原因為：點火前事故油中間油壓低。造成事故油中間油壓低有AST電磁閥不嚴或卡澀，中間油節流孔圈或取樣管異物堵塞等原因。

3月11日，解體2號機組控制油危機遮斷模塊1號電磁閥組，檢查發現節流螺塞有生料帶堵塞部分節流孔，生料帶疑為儀表或壓力開關拆解維護時掉入油管路，清理后起泵試驗，油壓恢復正常。

3月17日、18日，再次對2號機組控制油危機遮斷模塊進行檢查，未發現明顯異常，初步懷疑16日、17日啟機過程中，事故油中間油壓力短時低的原因為電磁閥組中電磁閥或滑閥關閉不到位，導致油壓建立緩慢。

下文重新梳理M701F3型燃氣輪機的點火邏輯，分析無法點火時的機組狀態及風險建議。

2? 機組清吹結束至點火成功的流程及邏輯

2.1 機組清吹結束至點火成功的正常流程

機組啟動清吹550s后，TCS發出降速至點火轉速點火的申請“GT PURGING OFF”，SFC開始拖動機組降速至設定的點火轉速。點火轉速為大氣溫度的函數，目的在于修正點火時大氣溫度對空氣質量流量的影響，防止點火不成功，氣溫越高點火轉速越高，反之亦然。大氣溫度20℃對應的點火轉速為580r/min。轉速降至點火轉速后，滿足條件觸發“GT FUEL RQ”信號，點火器上電打火，AST電磁閥帶電，建立控制油保安油壓，此時燃料排空閥關閉，關斷閥打開，汽輪機中、低壓主蒸汽閥均全開。發出“FUEL ON”信號，表示燃料開始投入，準備進入燃氣輪機點火。檢查滿足點火條件后，觸發“GT GAS ON”之后機組以CSO14.5%（預設的點火燃料量）的燃料流量按照預設值去打開主燃料和值班燃料PCV及FCV。當位于18號、19號燃燒器上的4個火檢探頭均檢查到火焰后，點火成功，點火器停止打火，自動退出點火器。此時燃氣輪機運行在“FUEL LIMIT”控制方式下，按預設升速率升速。2號機組正常啟動時的點火事件動作過程如表1所示。

2.2 具體點火邏輯及分析

2.2.1 GT FUEL RQ（與）邏輯

①非高盤模式;②MASTER ON;③燃氣輪機轉速大于點火轉速（500r/min）;④SFC運行中;⑤以下條件為與后，延時10s：1）非高盤模式;2）無火檢信號;3）SFC在最低速保持信號;4）汽輪機冷卻蒸汽條件滿足或低壓主蒸汽電動門已開且壓力>0.3MPa。

其中汽輪機冷卻蒸汽條件滿足信號，由DCS邏輯判斷送出，具體如下（與）：（a）輔汽供低壓缸冷卻蒸汽電動門已開;（b）低壓缸冷卻蒸汽壓力調閥投自動;（c）低壓缸冷卻蒸汽減溫水調閥投自動;（d）低壓缸冷卻蒸汽壓力>0.2 MPa;（e）低壓缸冷卻蒸汽溫度>160℃。

分析：根據上述邏輯可知，當需要人為干預延遲點火時，只需在降速開始時，人為將汽輪機冷卻蒸汽條件滿足破壞（可通過將低壓缸冷卻蒸汽壓力調閥或減溫水調閥切手動等）即可。此時機組尚未掛閘，點火器亦未上電打火。機組將定速在點火轉速，等待點火條件滿足。

2.2.2 GT IGNITER RUN，由點火器的AUTO RUN RQ觸發（與）邏輯

①EMERGENCY OIL（GAS）SV REQUEST;②未到RTDSPD（燃氣輪機轉速> 2940r/min）;③無FLONT（GAS ON延時10s）。其中EMERGENCY OIL（GAS）SV REQUEST（與）：1）GT FUEL REQUEST;2）GAS REQUEST（此條件任何時間都為1）;3）燃料放散閥開正常。

分析：EMERGENCY OIL（GAS）SV REQUEST條件滿足后，將使4個AST電磁閥上電，即建立保安油壓。

2.2.3 GT GAS ON（與）邏輯

①MASTER ON;②EMERGENCY OIL（GAS）SV REQUEST;③事故油中間油壓不低;④事故油中間油壓不高;⑤燃料關斷閥已打開;⑥燃料放散閥已關閉。

分析：GT GAS ON與GT FUEL ON（FLON）為同一信號，條件滿足后使“GT FIRE”置“1”，此時CSO變為14.5%，對應開啟主燃料、值班燃料的PCV及FCV。

2號機組出現的幾次中間油壓低現象，使得GT GAS ON不滿足，無法打開主燃料、值班燃料的PCV及FCV。但應注意此時機組已掛閘，點火器已上電打火。

2.2.4 GT GASONT邏輯

與“GT FLONT”相同，為“GT GAS ON”置“1”后，延時10s觸發。

分析：FLONT在GT GAS ON置“1”后，延時10s的目的是等待4個火檢探頭檢測是否著火。即燃料投入10s內，4個火檢應檢測到火焰，否則相應的FLAME18（A）、（B），FLAME19（A）、（B）報火焰異常告警。若燃料投入10s后，FLAME18（A）、（B）均未檢測到火焰或者FLAME19（A）、（B）均未檢測到火焰，會觸發GT TRIP，機組跳閘。

2.2.5 GT IGNITER STOP邏輯

由IGNITER AUTO STOP RQ觸發，是AUTO RUN RQ觸發。FLONT置“1”后，AUTO RUN RQ條件不滿足置“0”，觸發點火器停止打火。

分析：點火器在燃料投入10s后，不論是否已點著火都將停止打火。

3? 無法點火時機組狀態

以3月11日2號機組冷態啟動為例。當日07時07分，事故油中間油壓低告警，延時1min來壓力超時告警。由上述的正常事件過程可知，此時機組狀態為AST電磁閥已上電，機組掛閘，RSV、LPSV、燃料關斷閥已打開，燃料放散閥已關閉，點火槍已上電打火中。因事故油中間油壓低，造成“GT GAS ON”信號不滿足，主燃料、值班燃料PSV、FSV無法打開。此時燃氣輪機一直維持點火轉速，等待點火條件。

4? 風險分析

機組啟動過程中，因中間油壓低無法點火，持續保持在此種狀態，有以下幾點風險：①正常情況下點火器打火在20s內，但此時點火器一直處于通電打火狀態，直到進天然氣為止，時間過長易對點火器造成損傷;②此時事故油已建壓，燃料關斷閥已打開，且點火器處于正常打火狀態，一旦主、值班燃料閥不嚴天然氣漏入，有爆燃熄火可能，對燃燒部件有較大沖擊;③此時RSV、LPSV已打開，機組在580r/min左右長時間保持，熱態啟動時爐側過冷蒸汽容易凝結，汽輪機及其管道有水擊風險。

5? 結語

M701F型聯合循環機組啟動中，因事故油中間油壓低無法點火時，鑒于運行人員可采取措施有限，且機組長時間保持在低轉速運行，有較大安全隱患。故運行人員應根據實際情況及時申請停機處理，并按中調要求啟動其他備用機組。后續在控制油系統檢修的技術措施及管理措施上，應加強防范及改進，避免事件再次發生。

參考文獻：

[1]燕金棟.M701F型燃氣-蒸汽聯合循環機組點火流程分析與優化[J].發電設備，2016，30（3）：194-196，201.

[2]徐剛，張蘊峰.M701F3型C/C機組點火吹掃時間的調整和改進[J].東方電氣評論，2013，27（2）：56-60，77.

[3]王宏明.350MW超臨界機組鍋爐節油點火方式的研究[J].電力系統裝備，2019（20）：147-148，150.