9E燃氣輪機熄火轉速升高的原因分析及對策探討

摘 要：在天然氣發電企業，燃氣輪機是企業發電的必備設備。就目前來看，9E燃氣輪機具有較好的運行性能，在發電企業得到了廣泛的運用。但在實際工作中，9E燃氣輪機容易出現熄火轉速升高的問題，以至于給設備的穩定運行帶來一定的影響。因此，文章在分析9E燃氣輪機熄火轉速升高原因的基礎上，通過分析設備停機程序和運行參數對設備進行試驗，然后得到了與設備運行狀況相符合的操作參數，從而使設備熄火轉速升高的問題得到了解決。

關鍵詞：9E燃氣輪機；熄火轉速升高；原因分析；對策

引言

在企業發電的過程中，可以使用9E燃氣輪機配合余熱鍋爐與汽輪機進行生產發電。但是隨著使用時間和運行次數的增加，燃氣輪機的運行狀況也必將發生改變。此時，燃氣輪機的操作參數設置仍然沒能得到及時調整，設備就容易出現熄火轉速升高的問題，從而導致設備在臨界轉速熄火，繼而使設備使用壽命受到較大的影響。因此，燃氣輪機操作人員有必要對設備熄火轉速升高的原因和對策展開分析，從而更好地消除企業發電的安全隱患。

1 9E燃氣輪機熄火轉速升高原因分析

1.1 熄火轉速升高的現象描述

某天然氣發電企業利用PG9171E型燃氣輪機進行生產發電，但在設備投入一段時間后，經常會出現在停機過程中轉速下降緩慢的問題。在這種情況下，燃氣輪機的熄火轉速呈現出不斷升高的問題，以至于設備在熄火過程中將會產生劇烈振動。

1.2 熄火轉速升高的原因推測

根據燃氣輪機熄火轉速相對值計算公式可知，熄火轉速相對值=熄火轉速/額定轉速，其中的額定轉速為3000r/min。分析燃氣輪機正常停機過程可知，在機組解列之后，機組轉速會在燃料指令下迅速減小，然后燃氣輪機的轉速將會出現平滑下降現象。在這一過程中，燃氣輪機轉速將迅速通過臨界轉速區，然后達到額定轉速的30%后熄火。但分析熄火轉速升高的燃氣輪機的停機過程可以發現，設備在每次停機時的熄火轉速相對值都會有所提升[1]。而在較高的轉速下，燃氣輪機將會熄火。但在臨界轉速下熄火停機，將會導致設備產生較大振動，繼而導致設備遭受損傷。

根據操作人員的以往經驗可知，燃氣輪機之所以會出現熄火轉速升高的問題，與閥門特性改變與天然氣成分變化具有一定的關系。通過對比燃氣輪機大量停機曲線圖，并且對燃氣輪機的各參數設置進行比較，操作人員認為天然氣成分變化是導致燃氣輪機熄火轉速升高的主要原因。

1.3 熄火轉速升高的問題認證

從設備控制邏輯上來看，在設備停機的過程中，設備最小燃料沖程（FSRMINN）將決定燃料沖程基準（FSR）大小。而最小燃料沖程主要取決于天然氣燃料沖程的拐點轉速，這些拐點轉速取值則將取決于多個最小燃料沖程參數。所以，這些參數也將直接決定曲線的橫坐標[2]。而各個拐點轉速的最小燃料沖程的相對參數取值，則將決定最小沖程曲線的縱坐標。利用這兩組參數，就可以構成停機過程的最小燃料沖程值相對燃氣輪機轉速的曲線。只使用天然氣，最小燃料沖程參數取值就相對固定。所以，最小燃料沖程的相對參數取值將成為決定燃氣輪機轉速下降曲線的關鍵參數，同時也是決定熄火轉速的參數。如果燃氣輪在停機過程中轉速很難下降，就說明天然氣燃料指令相對較高，所以還需要進行最小燃料沖程相對參數取值的降低。

2 9E燃氣輪機熄火轉速升高問題的解決對策

2.1 解決方案制定

通過分析9E燃氣輪機熄火轉速升高原因可以發現，機組在長時間運行后，其閥門特性和天然氣成分都發生了一定的變化，所以設備最初設定的最小燃料沖程的相對參數取值已經無法滿足設備目前的運行需要。因此，還需要進行這些參數的合理設定，才能夠確保設備的穩定運行。而從根本上來講，燃氣輪機的燃料沖程基準是由啟動FSR、溫控FSR、手動FSR、加速FSR、轉速/負荷FSR和停機FSR決定的[3]。在進行設備控制邏輯編程的過程中，這六個燃料沖程基準將向設備燃料沖程基準選擇門輸出，所以設備燃料沖程基準就是其中的最小值。同時，在同一時刻，也只有系統燃料沖程基準將通過最小選擇門進入系統邏輯控制程序中。而燃氣輪在停機過程中轉速升高，就是因為停機燃料沖程基準過高。所以，在機組解列后，設備操作人員可以通過手動進行最終燃料沖程基準的減小，從而使燃氣輪機轉速平滑下降[4]。而通過反復試驗，就可以得到理想的轉速曲線。此時，根據手動輸入的燃料沖程基準值，就能夠得到最小燃料沖程相對參數的取值，從而進行系統操作參數的準確設定。

2.2 解決效果驗證

根據反復試驗和動態修正得到的燃氣輪機操作參數，可以進行燃氣輪機程序的修改。完成設備程序修改后，可以對機組的前后運行效果進行驗證。而通過對比可以發現，在程序修改之前，燃氣輪機解列后轉速下降十分緩慢。在較長的一段時間內，燃氣輪機的轉速甚至沒有明顯的下降現象[5]。在設備解列8分鐘之后，燃氣輪機才自動熄火。而此時，燃氣輪機的轉速達到了2030r/min，是額定轉速的67.7%。在熄火一瞬間，設備軸承最大振動速度達12.7mm/s。在熄火后較長時間內，設備軸承的最大振動速度一直較高。在程序修改之后，燃氣輪機解列后轉速出現了平滑下降現象。在設備轉速達到額定轉速29.3%時，出現了設備熄火現象。此時測試設備的軸承振動速度可以發現，軸承最大振動速度為2.633mm/s。在設備通過臨界轉速時，設備的軸承振動雖然較大。但從整體上來看，設備的振動得到了明顯改善。所以可以認為，通過試驗獲得的設備最小燃料沖程相對參數取值能夠符合設備的當前狀況需求，因此可以確保設備在停機過程中的轉速平滑下降，并且使設備在達到熄火轉速后熄火。而在操作人員采取該種措施進行企業其他幾臺燃氣輪機熄火轉速升高問題的處理后，均取得了較好的處理效果，所以使企業的燃氣輪機熄火轉速升高問題得到了完滿解決。

3 結束語

總而言之，對天然氣發電企業來講，燃氣輪機的運行狀態將對企業的電網發電產生至關重要的影響。所以，燃氣輪機操作人員還要清楚了解設備的運行狀態，并且根據設備狀態進行設備操作參數的適時調整，才能確保設備的健康、穩定運行。而從文章的研究來看，針對燃氣輪機熄火轉速升高的問題，操作人員可以采取調整設備最小燃料沖程相對參數的方式解決這一問題。因此，相信文章對9E燃氣輪機熄火轉速升高問題展開的分析，可以為相關工作的開展提供指導。

參考文獻

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