M701F4型燃氣輪機聯合循環機組調試中的主要問題及解決方法

楊永中

（浙江浙能金華燃機發電有限責任公司，浙江 金華 321025）

M701F4型燃氣輪機聯合循環機組調試中的主要問題及解決方法

楊永中

（浙江浙能金華燃機發電有限責任公司，浙江 金華 321025）

介紹了三菱M701F4改進型單軸燃氣輪機聯合循環機組在調試中遇到的主要問題，如透平冷卻空氣系統減溫水流量低保護跳機、臨時濾網堵塞、燃氣管道泄漏等。針對發生的問題，在原因剖析的基礎上，提出解決措施和預防建議，對同類型機組具有一定的借鑒意義。

燃氣輪機；原因分析；解決；預防

某電廠建設的三菱M701F4改進型單軸燃氣輪機聯合循環機組于2014年7月完成機組整體啟動調試，轉商業運行，是目前國內已投運單機容量最大的燃氣輪機聯合循環機組，由 1臺M701F4（G324A）型燃氣輪機、1臺NG-M701F4-R型余熱鍋爐、1臺TC2F-35.4型蒸汽輪機和1臺QFR-480-2-21.5型發電機組組成。

調試過程中發生了TCA（透平冷卻空氣系統）減溫水流量低保護跳機、臨時濾網堵塞、燃氣管道泄漏等問題，在一定程度上影響了試運進度，增加了調試成本。

1 生產工藝與燃機結構

M701F4型單軸燃氣輪機聯合循環機組的生產工藝流程是：天然氣經過天然氣調壓站、前置模塊和天然氣控制模塊的過濾、調壓、計量、加熱和流量調節后，送入燃燒器，空氣經過燃機進氣系統過濾后進入壓氣機進行壓縮升壓，進入燃燒器與天然氣混合燃燒，燃燒后的高溫煙氣進入燃機透平做功，帶動燃機轉子轉動，拖動發電機發電。

燃機排出的高溫煙氣進入余熱鍋爐，加熱給水，產生過熱蒸汽，煙氣中的熱量被充分吸收和利用后，經鍋爐的煙囪排入大氣。余熱鍋爐產生的高溫高壓蒸汽進入汽輪機做功，拖動發電機發電。做完功的蒸汽在凝汽器被冷卻成水，再重新進入余熱鍋爐，形成燃氣-蒸汽聯合循環發電。簡單流程如圖1所示。

M701F4型燃機本體機構如圖2所示。燃機主要由進氣系統、壓氣機、燃燒器、透平和排氣系統構成。主要輔助系統有潤滑油系統、控制油系統、TCA（燃機空氣冷卻器）系統、殼體冷卻空氣系統等。

圖2 M701F4型燃機本體機構

2 調試中的主要問題

機組調試期間主要遇到了以下問題：

（1）臨時濾網堵塞。

天然氣經前置模塊的FGH（燃氣加熱系統）以及Y型濾網后進入燃氣控制模塊。4只燃氣流量控制閥后各配置了1個200目的臨時濾網，做為調試期間阻攔管道內雜物顆粒進入噴嘴的最后一道防護。雖然在前置模塊配置了相同目數的Y型濾網，但在調試期間，臨時濾網仍頻繁發生堵塞，主要發生在機組首次進入高速以及首次帶高一級負荷情況下，造成機組無法繼續運行，只能停機清洗濾網，很大程度上影響了調試進度。

（2）TCA減溫水流量低保護動作。

三菱燃機為了更好地冷卻透平殼體、轉子和葉片，配置了TCA系統，部分來自壓氣機排氣經板式換熱器冷卻和濾網過濾后，進燃機本體。TCA冷卻水取自給水系統，為保證冷卻效果，設置了低流量保護。在調試過程中多次發生TCA減溫水流量低保護動作，機組跳閘。

（3）BPT偏差大保護動作。

三菱燃機排氣溫度系統有26只熱電偶，其中20只熱電偶測量BPT（葉片通道溫度），6只熱電偶測量排氣道排氣溫度。對于BPT，燃機配置了溫度高和偏差大2項保護，即：葉片通道溫度（平均值）高于等于葉片通道溫度（參考值）45℃，機組跳閘；當任一點BPT與平均溫度偏差高于20℃或低于30℃時報警，高于30℃或低于60℃時延時30 s跳閘。在調試過程中，由于不同原因機組多次發生BPT偏差大，機組被迫停機。

（4）油系統滲油、漏油。

由于機組采用單軸布置，因此燃機本體、汽機本體、發電機各油系統均由同一潤滑油箱和交流泵供給。調試過程中，發生潤滑油油質不合格、濾油時間過長，燃機1號軸承漏油導致燃機進氣室進油，發電機氫氣置換過程中發電機進油等問題，影響了機組的安全運行和調試進度。

（5）天然氣系統多處泄漏。

天然氣調壓站、前置模塊、燃氣控制模塊以及進燃機噴嘴前各管道在調試過程中都不同程度地發生過泄漏現象，且多次由于泄漏過大被迫停機處理。泄漏主要發生在各管道對接處以及各壓力、溫度測量取樣點，如臨時濾網法蘭、噴嘴前管道對接法蘭等處。

3 原因問題分析及解決措施

3.1 臨時濾網問題

調試期間，臨時濾網頻繁發生堵塞，經仔細分析，原因主要是：

（1）調壓站至前置模塊管道采用碳鋼管，管道沖洗不徹底，焊渣雜物殘留較多。

（2）天然氣管線建好后至天然氣進氣時間間隔過長，管道保護效果不理想。

（3）Y型濾網設計安裝不到位，濾筒和管道壁之間存在間隙，且Y型濾網未采用水平布置。

（4）臨時濾網和Y型濾網目數配置不合理。

對此，有針對性地采取了相關措施：采用超聲波清洗臨時濾網，使用加酶的專用清洗劑對臨時濾網進行徹底清洗；在前置模塊流量計前及Y型濾網前放置耐高溫磁鐵；調整Y型濾網至水平布置，并加厚濾筒和管壁間的密封墊；提高Y型濾網的目數至250目，提升過濾效果。采取以上措施后，基本解決了臨時濾網堵塞問題。

3.2 TCA減溫水流量低問題

TCA冷卻水取自高壓給水，與高壓省煤器并聯配置。其回水1路去高壓汽包給水調節閥入口，最終進入高壓汽包；另1路至凝汽器，作為機組啟停以及低負荷階段，滿足TCA最小流量控制需要。管路上各裝有1只流量調節閥，該調節閥的控制方式沒有對流量實現閉環控制，僅根據設定流量和閥門特性計算出開度指令，最后由閥門定位器進行閥門定位。

造成TCA減溫水流量低的原因有：

（1）TCA回水至高壓汽包調節閥定位器故障，在機組正常滿負荷運行期間，無故瞬時關閉。

（2）TCA回水至凝汽器調節閥選型不合理，在閥門低位調節時由于前后壓差大，無法打開，且閥門行程位置來回換動，導致流量波動較大，管道振動大。

（3）TCA回水高負荷時回汽包，啟停以及低負荷時回凝汽器，在2種模式切換過程中存在較大的流量擾動。

針對上述問題，更換了TCA回水至高壓汽包調節閥定位器；更換了TCA回水至凝汽器調節閥，重新匹配閥門特性曲線，調整其開關速度，以滿足TCA減溫水模式切換和緊急響應的需要；機組運行期間，制定流量保護曲線，加強監視，執行反事故措施。采取上述措施后，TCA系統運行的穩定性大大提高，基本實現了各項自動調節和控制功能。

3.3 BPT偏差大問題

調試期間，多次發生BPT溫差大報警，分析原因主要有以下幾方面：

（1）由于主A、主B燃氣管道臨時濾網堵塞嚴重，甚至破損，造成部分燃燒室主A、主B噴嘴前濾網有異物，燃機BPT偏差高。

（2）個別熱電偶安裝位置不到位以及熱電偶故障，導致BPT偏差高。

（3）罩殼內燃氣集管壓力變送器軟管破損，造成該壓力測點取樣信號失真，影響了調節效果，同時漏氣改變了原定氣量的分配，改變了實際參與燃燒的燃空比例，造成BPT溫差高。

（4）主A或主B流量控制閥差壓變送器進口閥故障未打開，造成主A流量控制閥未能通過前后壓差正確控制，參與燃燒的天然氣流量比例改變，造成BPT溫差高。

針對上述問題，采取的主要措施有：加強臨時濾網壓差的監視，及時清洗或更換；檢查各熱電偶安裝位置并更換故障熱電偶；啟動前加強對系統的檢查，及時發現并處理系統缺陷，保障系統的運行可靠性。執行上述措施后，有效避免了BPT偏差大情況的頻繁發生。

3.4 油系統滲油、漏油問題

油系統調試期間發生的問題有以下原因：

（1）油系統管道清理不徹底，造成油循環時間較長，油管道返工清理。

（2）燃機1號軸承端蓋不嚴導致漏油，致使油流入燃機進氣室。

（3）機組軸承首次潤滑油沖洗過程中，由于潤滑油箱油煙風機未投運，軸承回油不暢，造成2號軸承座滿油，潤滑油通過循環密封油箱進入發電機循環密封油箱油煙風機。

（4）發電機氫氣置換期間，氫壓上升后，排氫調節油箱旁路閥關閉，排氫調節油箱出油閥未打開，造成發電機內進油。

針對上述問題，必須注意：加強系統管道、閥門等安裝的過程管理，注重質量驗收簽證等工作；進一步加強設備單體調試期間的運行技術管理；在系統首次投運時，加強運行操作的指導，規范、細化運行典型操作票等。

3.5 天然氣系統泄漏問題

針對泄漏點，采取了以下措施：

（1）對涉及的系統管道上的溫度、壓力等各類表計接頭全面檢查緊固。

（2）根據設計要求認真做好系統的壓力試驗。

（3）做好檢修消缺后系統恢復、檢查工作。

（4）核對廠家供貨設備，切不可強行安裝。如：核對燃燒室噴嘴和天然氣環管對接管是否匹配，避免對接法蘭位置錯位。

（5）認真做好系統管道天然氣首次進氣升壓后的系統檢查。

4 結語

三菱M701F4單軸燃氣輪機聯合循環機組在國內投運的機組逐年增加，對現場調試遇到的問題進行檢查梳理、分析總結并提出改進防范措施，有利于降低調試成本、縮短調試進度和提高機組使用壽命。

（本文編輯：徐 晗）

Main Problems in Test of the M701F4 Gas Turbine Combined Cycle Units and the Solution

YANG Yongzhong
（Zheneng Jinhua Gas-fired Cogeneration Co.，Ltd.，Jinhua Zhejiang 321025，China）

This paper introduces the main problems in test of the improved Mitsubishi M701F4 single shaft gas turbine combined cycle units，such as turbine shutdown protection due to low cooling water flow of cooling air system，temporary filter clogging，gas pipeline leakage，etc.To solve the problems，this paper brings forward solutions and prevention advices on the basis of cause analysis，which can be used as reference for units of the same type.

gas turbine；cause analysis；solution；prevention

TK477

B

1007-1881（2015）10-0066-03

2015-05-07

楊永中（1980），男，工程師，主要從事燃氣輪機聯合循環運行管理工作。