燃氣輪機燃料氣閥校驗技術淺析

董宏明（中海石油廣東液化天然氣有限公司，廣東珠海519030）

燃氣輪機燃料氣閥校驗技術淺析

董宏明（中海石油廣東液化天然氣有限公司，廣東珠海519030）

燃氣輪機燃料氣閥在日常運行過程中的磨損，及電控元器件的控制曲線的飄移直接影響燃氣輪機的啟動和運行，需要定期進行校驗，并修改燃燒控制系統中設定的參數，以確保閥門控制曲線滿足機組控制系統要求。

SGT 200-2S;燃氣輪機;燃料氣控制閥;流量特性曲線

西門子SGT 200-2S DLE型燃氣輪機大多用于驅動壓縮機運行，雙軸配置，燃燒控制系統為DLE（干式低排放）式，燃料為天然氣或成品油，有八套燃燒器，每套分別配置1個主燃燒器和1個輔助燃燒器。8個主燃燒器和輔助燃燒器分別由1臺主燃料氣閥和1臺輔助燃料氣閥供氣。兩臺燃料氣閥驅動機構為電動機，閥體為球閥。該型號燃氣輪機燃燒系統設計為預混式燃燒，兩臺燃料氣閥門的開度直接控制燃料氣量，從而在啟動過程中控制升速速率，及在運行過程中控制燃機轉速和燃燒室溫度。由于燃料氣閥在日常運行過程中的磨損，及電控元器件的控制曲線的飄移，導致燃料氣控制閥流量特性隨著使用時間的增加而偏移初始值，需要定期進行校驗，并修改燃燒控制系統中設定的參數，以確保閥門控制曲線與機組控制系統設定的參數一致，確保機組啟動順利和運行穩定。

1 燃料氣系統配置

供燃燒的燃料氣是從總管分至兩臺燃料氣閥門（該機型的燃料氣控制閥典型配置為FISHER V300型閥門），其中輔助燃料氣閥口徑為1寸，主燃料氣閥的口徑為1.5英寸。在停機狀態下，兩臺燃料氣閥門開度設置為5%，啟動燃機時，閥門的初始開度也保持在5%。

2 燃料氣閥校驗

2.1 校驗要求與目的

兩臺燃料氣控制閥為球閥，由于球閥的流量特性曲線為非線性，因此每臺閥門的流量特性都會有一個突變點，在該開度點以下，閥門不同開度對應的流量差別不大。大于該開度點時，閥門開度小范圍變化，對應的流量變化會很大。燃料氣閥檢驗的主要的工作就是測定燃料氣閥的流量突變點。同時，燃料氣閥在初始開度的泄漏量以及不同開度時對應的流量測定是閥門校驗的主要工作。1寸的燃料氣閥開度在0%時的泄漏量高限值為5L/Min，1.5寸的燃料氣閥開度在5%時的泄漏量高限值為12L/Min。

圖1 流量特性曲線示例

理想的燃料氣閥流量特性曲線如圖1所示。圖中紅色線和藍色線為根據閥門流量特性畫出的兩條擬合線，在兩條線的交點垂直畫出的綠色線對應的橫坐標值即為閥門的流量突變點。

2.2 校驗工具安裝如圖2所示：

圖2 安裝接管示意圖

2.3 校驗程序：

1）專用工具的供氣壓力調節至4Barg；2）依次打開需要校驗的閥門，保持另外一個閥門在關位置；3）將調試用電腦連接燃燒控制系統（ECU），用DC DESK軟件打開參數調整界面；4）測量閥門的泄漏量，并根據前面提及的泄漏量限值調整閥門實際開度，直至泄漏量滿足要求。調整方法為：將閥門驅動電機斷電，將閥門開度反饋機構與閥體分離，保持反饋器為某一開度（指反饋值對應的開度）不變的情況下，根據泄漏量情況，用工具開大或關小球閥（例如5%的反饋開度根據需要可以對應閥門4%或6%的開度），然后將反饋機構和閥體重裝好；5）測量閥門流量特性，通過DC DESK軟件0.1%、0.2%地打開閥門（保持另外一個閥門關），并記錄，直至泄漏量達到測量工具流量計的最大值；6）將記錄值標注至圖2的坐標圖中，并確定閥門突變點；7）將所測量的實際閥門開度參數值修正燃燒控制系統（ECU）中的閥門開度與燃料需求參數。

3 結語

燃料氣控制閥是燃氣輪機ECU控制系統的主要控制對象之一，主要用于控制燃燒的燃氣量，以確保燃燒空燃比在設計的最佳范圍，一旦燃料氣量的供應偏離設計范圍，輕則造成機組運行不穩定，嚴重的會導致機組跳機或爆燃事故，因此閥門流量特性曲線需要定期進行測量并按照實際情況，修正燃燒控制系統中的相應參數，以達到控制系統控制參數與實際流量特性一致的目的。正常情況下，每年需要對燃料氣控制閥進行校驗一次。

隨著運行時間的增加，通常會因為閥芯磨損導致泄漏量過大，造成閥門流量特性曲線中沒有突變點，這種情況已無法通過調整閥門開度來對流量特性進行修正，只能更換閥門。因此，在燃氣輪機在正常運行過程中，還需要關注燃料氣管道的清潔，以保證機組運行的穩定及延長燃料氣閥門的使用壽命。

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