M701F3型燃氣輪機燃燒室壓力波動大跳閘原因分析及處理方法

宋飛翔

（中海福建燃氣發電有限公司，福建 莆田 351156）

三菱M701F3型燃氣輪機采用預混與擴散相結合的燃燒方式，以保證低負荷工況下燃燒的穩定性和高負荷工況下較低的NOx。預混燃燒的穩定范圍較窄，易產生燃燒振蕩現象。燃燒振蕩發生時，聲波、流體力學和放熱之間相互作用，放熱量和燃燒壓力大幅波動，使系統性能下降并降低燃燒室的使用壽命，嚴重時直接損壞熱部件。

為了保護熱部件，M701F3型燃氣輪機采用了CPFM （燃燒壓力波動監視系統） 對燃燒狀況進行監測。當燃燒振動壓力達到保護設定值時，機組跳閘以保護熱部件。

1 異?，F象

2018年9月7日21：30某燃氣電廠#1機負荷由360 MW降至300 MW，降負荷率4 MW/min。負荷降至355 MW時TCS報"#13燃燒室壓力波動 HH4 BAND LIMIT"、"#13燃燒室壓力波動 HH4 BAND ALARM"、"#14燃燒室壓力波動 HH4 BAND LIMIT"、"#14燃燒室壓力波動 HH4 BAND ALARM"、"#13加速度 HH4 BAND PRE-ALARM"、"COMBUSTION PRESS FLUCTUATION HI TRIP"機組跳閘。

9月8日#1機全天最高負荷300 MW，未出現報警。

9月9日早上啟機過程中，升負荷率4 MW/Min。負荷337 MW時TCS報"#14燃燒室壓力波動 HH4 BAND LIMIT"、"#14燃燒室壓力波動 HH4 BAND ALARM"、"#14燃燒室壓力波動 HH4 BAND LIMIT"、"#14燃燒室壓力波動 HH4 BAND ALARM"、"13加 速 度 HH4 BAND PRE-ALARM"，降負荷至330 MW后穩定，后未再升負荷。

2 原因分析

CPFM聯鎖跳閘保護邏輯是當某頻段同時出現兩個及以上燃燒器CPFM LIMIT-ALARM，CPFM發送跳機信號至TPS，保護動作跳機。本次跳機出現比較突然，無預報警。根據燃氣輪機的原理，從以下幾方面分析。

（1） 按三菱的技術規范，最大升降負荷率為16.7 MW/min，本次負荷速率為4 MW/min，因此排除負荷率大而導致燃燒調節失衡。

（2） 查詢功率歷史曲線，跳機前功率無波動，排除電網擾動使發電機功率突變而影響到燃燒。

（3） 聯系LNG接收站，天然氣熱值和成份較前幾日無明顯變化，排除天然氣熱值變化造成燃燒不穩。

（4） 9月4日進行過離線水洗，比較水洗前后壓氣機的效率只提升約1%，效率提升不多，說明壓氣機空氣進氣量沒明顯增加，燃空比屬正常范圍，且水洗后4日、6日機組運行均正常，所以認為跟葉片水洗無關。

（5） 將9月7日跳機前機組運行數據與8月份機組穩定運行時的數據進行比較，認為機組運行狀態量BPT與EXT等與GT功率無明顯異常，GT控制項目IGV、CSO、PLCSO及燃料系統均沒有異常。

（6） 對比BYPASS開度曲線發現，9月7日在高負荷階段BYPASS開度明顯偏大，說明走旁路的空氣量偏大，使得進入燃燒室的空氣偏少，燃空比不匹配，產生高頻振動跳閘。

（7） BYPASS異常開大的原因查看A-CPFM數據[CORRECTION LOG DISPLAY]后發現，從9月4日開始，多次發生#17傳感器Low band報警A-CPFM自動修正，并且在不同負荷段也發生此情況。

綜上所述，分析認為是由于#17壓力波動傳感器劣化，輸出信號偏低，發生Low band報警，引起機組A-CPFM自動修正過量，使運行點處于不穩定邊界，最終導致#13、#14燃燒器HH4頻燃燒振動，機組跳閘。

3 處理辦法

在未更換#17壓力波動傳感器之前，將#17壓力波動傳感器輸出強制為零；擇機更換#17壓力波動傳感器。在A-CPFM計算機上將控制參數恢復至#17號壓力波動傳感器劣化之前，步驟如下：

（1） GT停機后，對#17傳感器解線。

（2） GT停機后，在邏輯頁GC101A SG02中對PLCSO設定變更的母函數ACPFM011-FX101重新設定，設定變更完畢后，將其邏輯上傳、下載到EMS電腦上，設定值如圖1所示。

圖1 PLCSO重置

（3） 刪 除#17燃 燒 器 從2012/9/4 00：00至2012/9/10 00：00的CPFA數據。

（4） 在OPS電腦GT OPERATION畫面上實施A-CPFM OFF→RESET→ON，消除不良的修正記錄。

（5） 在A-CPFM電腦上對A-CPFM進行RESET復位，消除報警數據。

4 防范措施

壓力波動傳感器屬于高精密儀器，長期工作在高溫區，其性能易劣化，因此需定期檢查A-CPFM數據，特別是機組水洗后、天然氣成份變化、燃燒調整后、運行工況變化時。檢查步驟如下：

（1） 檢查A-CPFM計算機correction output頁面，首先reset停機后的報警值，檢查是否仍有報警，記錄報警信息和修正信息及修正原因；

（2） 檢查A-CPFM計算機alarm display頁面，首先reset停機后的報警值，檢查是否仍有報警，記錄報警信息；

（3） 檢查A-CPFM計算機symtem settings頁面，首先reset停機后的報警值，檢查是否仍有報警，記錄報警信息；

（4） 檢查A-CPFM計算機sensor abnormal頁面，檢查是否有傳感器異常，并記錄傳感器編號；

（5） 檢查A-CPFM計算機correction log 頁面，檢查修正信息及修正原因；

（6） 檢查A-CPFM計算機correction detail頁面，檢查修正詳細信息及修正原因；

（7） 檢查A-CPFM計算機plant status頁面，檢查機組狀態，記錄異常信息。