9E燃?xì)廨啓C(jī)危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)維護(hù)

程遠(yuǎn)林

（大唐蘇州熱電有限責(zé)任公司，江蘇蘇州215214）

9E燃?xì)廨啓C(jī)危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)維護(hù)

程遠(yuǎn)林

（大唐蘇州熱電有限責(zé)任公司，江蘇蘇州215214）

闡述9E燃?xì)廨啓C(jī)危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障原因。對(duì)于燃料為天然氣的機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)危險(xiǎn)氣體探測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)非常重要的保護(hù)系統(tǒng)。天然氣無(wú)色無(wú)味，若不利用專業(yè)監(jiān)測(cè)儀器，很難發(fā)現(xiàn)泄漏氣體；同時(shí)天然氣易燃易爆，為不造成人身傷害和設(shè)備損失，燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組配置了天然氣探測(cè)系統(tǒng)，保證天然氣管道及法蘭存在泄漏會(huì)被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并作必要的控制保護(hù)處理。

燃?xì)廨啓C(jī)；氣體泄漏；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；故障分析

0 前言

大唐蘇州熱電廠裝機(jī)容量為2×200 MW級(jí)的燃機(jī)-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，采用南京汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的PG9171E型燃機(jī)。9E燃?xì)廨啓C(jī)是一個(gè)重載、單軸的快裝式機(jī)組，其工作原理是通過(guò)軸流式壓氣機(jī)從外界將空氣吸入機(jī)器中，并且進(jìn)行空氣增壓，同時(shí)，空氣的溫度也會(huì)進(jìn)行相應(yīng)升高，使得燃燒室內(nèi)的壓縮空氣和天然氣混合燃燒。最新的9E燃機(jī)采用DLN1.0燃燒系統(tǒng)，共有3組燃料環(huán)管及噴嘴。較多的燃料管路、法蘭使得天然氣存在泄漏可能，因此配備危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)十分必要。機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，燃機(jī)危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用過(guò)程中，危險(xiǎn)氣體探頭數(shù)次出現(xiàn)故障。

1 燃機(jī)危險(xiǎn)氣體探頭的配置

9E燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組配有一套危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由Honeywell生產(chǎn)制造，就地元件安裝位置共計(jì)分為3個(gè)區(qū)域，即DLN小室通風(fēng)道內(nèi)、輪機(jī)間冷卻風(fēng)機(jī)入口和輪機(jī)間透平下部，每個(gè)區(qū)域配有3個(gè)檢測(cè)探頭，用于天然氣檢測(cè)和機(jī)組保護(hù)。

2 危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理

危險(xiǎn)氣體探頭采用催化式傳感器，激勵(lì)電壓為DC 24 V。催化式傳感器為核心的惠斯通電橋，由測(cè)量元件和補(bǔ)償元件配對(duì)組成電橋的兩個(gè)臂，用于檢測(cè)的氣敏元件根據(jù)催化燃燒效應(yīng)原理工作，遇到可燃?xì)怏w時(shí)，可燃?xì)怏w在有催化劑的電橋上無(wú)焰燃燒，橋臂的電阻值因溫度增加而增加。檢測(cè)元件電阻值增加引起橋路輸出電壓變化，該電壓變化量隨著氣體濃度增大而增大；補(bǔ)償元件起參比以及溫度補(bǔ)償作用。危險(xiǎn)氣體濃度測(cè)量值由LEL的百分比表示，LEL即最低爆炸極限，通常用在空氣或其他氧化劑中含有可燃?xì)怏w的百分比數(shù)表示。危險(xiǎn)氣體檢測(cè)探頭產(chǎn)生的電壓信號(hào)傳送到危險(xiǎn)氣體檢測(cè)系統(tǒng)卡件形成并轉(zhuǎn)化為測(cè)量顯示值，在卡件內(nèi)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后將邏輯判斷值傳送至燃機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)行燃機(jī)的危險(xiǎn)氣體保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)算。

3 危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)保護(hù)邏輯

危險(xiǎn)氣體保護(hù)盤需要與燃機(jī)MarkVIe控制系統(tǒng)結(jié)合，才能對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行構(gòu)成完整保護(hù)。危險(xiǎn)氣體保護(hù)盤起到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的作用；MarkVIe控制系統(tǒng)則在監(jiān)測(cè)到天然氣泄漏時(shí)緊急停機(jī)。通常危險(xiǎn)氣體探頭設(shè)有高一報(bào)警值和高二報(bào)警值。高一值為5%LEL，高二值為8%LEL。每個(gè)區(qū)域3個(gè)危險(xiǎn)氣體探頭為一組，3個(gè)區(qū)域的危險(xiǎn)氣體保護(hù)邏輯一致，具體內(nèi)容如下。

（1）同一組內(nèi)，任意兩個(gè)危險(xiǎn)氣體探頭發(fā)高高報(bào)警則機(jī)組跳閘。

（2）同一組內(nèi)，任一危險(xiǎn)氣體探頭高高報(bào)警且另一個(gè)探頭故障報(bào)警，則機(jī)組延時(shí)5 s跳閘。

（3）同一組內(nèi)，任意兩個(gè)危險(xiǎn)氣體探頭故障報(bào)警且第三個(gè)探頭高報(bào)警則機(jī)組延時(shí)5 s跳閘。

（4）同一組內(nèi)，任意兩個(gè)危險(xiǎn)氣體探頭故障，延時(shí)5 s自動(dòng)停機(jī)。

（5）同一組內(nèi)，任意一個(gè)危險(xiǎn)氣體探頭故障加一個(gè)探頭高報(bào)警延時(shí)5 s自動(dòng)停機(jī)。

當(dāng)燃機(jī)控制盤接受到相關(guān)信號(hào)，經(jīng)邏輯判斷發(fā)出跳閘信號(hào)后，燃機(jī)會(huì)立刻關(guān)斷燃料截止閥、燃料速比閥、一二三級(jí)燃料控制閥；打開(kāi)放散閥。

4 燃機(jī)運(yùn)行中危險(xiǎn)氣體保護(hù)系統(tǒng)常見(jiàn)故障

4.1 危險(xiǎn)氣體檢測(cè)探頭靈敏度下降

在危險(xiǎn)氣體檢測(cè)系統(tǒng)定期校驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)風(fēng)道內(nèi)有探頭通標(biāo)氣時(shí)的測(cè)量值遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)氣標(biāo)準(zhǔn)值，且響應(yīng)速度減慢。通過(guò)比較和分析發(fā)現(xiàn)，風(fēng)道內(nèi)有細(xì)微的灰塵顆粒長(zhǎng)期吹向探頭，其中部分細(xì)小灰塵進(jìn)入探頭內(nèi)部堵塞探頭造成測(cè)量不靈敏。

4.2 危險(xiǎn)氣體探頭故障或誤報(bào)警

運(yùn)行中危險(xiǎn)氣體檢測(cè)系統(tǒng)某個(gè)探頭發(fā)生故障報(bào)警，分為兩種：①測(cè)量值往正方向上超過(guò)量程的故障（ER80）；②測(cè)量值在負(fù)方向上超過(guò)量程的故障（ER81），比如測(cè)量值超過(guò)-2.5%LEL。根據(jù)說(shuō)明書，危險(xiǎn)氣體探頭的工作極限溫度為150℃，但是在120℃以上的高溫環(huán)境中不能長(zhǎng)期運(yùn)行，輪機(jī)間冷卻風(fēng)扇入口處的危險(xiǎn)氣體探頭由于長(zhǎng)期處于高溫下（120℃左右），影響了測(cè)量元件使用壽命，測(cè)量值經(jīng)常會(huì)在運(yùn)行中發(fā)生大測(cè)量值偏移乃至于故障報(bào)警。

4.3 危險(xiǎn)氣體檢測(cè)探頭零點(diǎn)漂移

在溫度相對(duì)較高的區(qū)域的危險(xiǎn)氣體探頭極易發(fā)生零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，在高溫環(huán)境中的危險(xiǎn)氣體探頭較易發(fā)生信號(hào)干擾。另外，如果對(duì)危險(xiǎn)氣體探頭維護(hù)不及時(shí)，未定期校驗(yàn)，或是對(duì)超出壽命的探頭超期使用等情況，或危險(xiǎn)氣體探頭附近電信號(hào)干擾強(qiáng)都容易造成危險(xiǎn)期探頭的零點(diǎn)漂移。

某電廠1號(hào)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組正常運(yùn)行期間，1號(hào)燃機(jī)發(fā)“L45HT4H-ALM危險(xiǎn)氣體濃度高”報(bào)警，發(fā)“L45HGDSD危險(xiǎn)氣體檢測(cè)裝置故障，自動(dòng)停機(jī)”信號(hào)。1號(hào)燃機(jī)開(kāi)始自動(dòng)減負(fù)荷到零，自動(dòng)解列停機(jī)。技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，45HT4（危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)探頭設(shè)備編號(hào)）探頭運(yùn)行中發(fā)出“45HT4H”高報(bào)警，45HT5探頭運(yùn)行中發(fā)出故障信號(hào)，45HT4，45HT5探頭運(yùn)行中相繼發(fā)出高報(bào)警和故障信號(hào)，滿足燃機(jī)減負(fù)荷停機(jī)條件，是本次機(jī)組解列的直接原因。技術(shù)人員在進(jìn)一步檢查中發(fā)現(xiàn)，45HT6探頭在檢查過(guò)程中也發(fā)出故障信號(hào)，說(shuō)明3個(gè)探頭工作中遇到相同問(wèn)題。經(jīng)查明是由于1號(hào)燃機(jī)2瓦冷卻密封排油煙管道與燃燒室支撐缸結(jié)合面有壓氣機(jī)排氣泄漏，溫度高達(dá)377℃，導(dǎo)致輪機(jī)間運(yùn)行中溫度超出危險(xiǎn)氣體探頭允許工作環(huán)境溫度（允許值為-55～150℃），輪機(jī)間內(nèi)溫度測(cè)點(diǎn)最高達(dá)170℃，從而發(fā)生輪機(jī)間冷卻風(fēng)扇入口的危險(xiǎn)氣體探頭相繼故障，引起燃機(jī)自動(dòng)停機(jī)。而發(fā)生故障的3個(gè)危險(xiǎn)氣體探頭投入使用均不足1個(gè)月。

5 提高危險(xiǎn)氣體探頭可靠性和使用壽命的方法

5.1 監(jiān)測(cè)探頭安裝的注意事項(xiàng)

（1）危險(xiǎn)氣體探頭必須安裝在爆炸性混合物最容易積累的地方，保證測(cè)量的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

（2）為使危險(xiǎn)氣體探頭運(yùn)行正常，安裝位置周圍應(yīng)保持一定的空間，宜留有≥0.3 m的凈空區(qū)。

（3）危險(xiǎn)氣體探頭必須安裝在無(wú)沖擊、無(wú)振動(dòng)、無(wú)磁場(chǎng)干擾的場(chǎng)所。

（4）危險(xiǎn)氣體探頭和相對(duì)應(yīng)的接線盒必須接地良好，消除周圍用電設(shè)備的電信號(hào)干擾。

（5）被測(cè)氣體中甲烷比空氣密度低，因此危險(xiǎn)氣體探頭必須安裝在被測(cè)設(shè)備（法蘭）的上方。

（6）由于長(zhǎng)期處于高溫區(qū)域會(huì)影響危險(xiǎn)氣體探頭壽命，可適當(dāng)更改輪機(jī)間冷卻風(fēng)扇入口處的3個(gè)危險(xiǎn)氣體探頭位置。在兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)道中增加聯(lián)通管，并將危險(xiǎn)氣體探頭安裝在聯(lián)通管內(nèi)，以降低危險(xiǎn)氣體探頭工作的環(huán)境溫度。

5.2 監(jiān)測(cè)探頭的定期維護(hù)

危險(xiǎn)氣體探頭一般情況下能夠連續(xù)工作1～2年，但是定期對(duì)探頭進(jìn)行校驗(yàn)仍然非常必要，根據(jù)制造商建議每90天應(yīng)對(duì)探頭校驗(yàn)一次，并對(duì)探頭的濾網(wǎng)進(jìn)行清理。此外，當(dāng)校驗(yàn)過(guò)程中，探頭測(cè)量值與標(biāo)氣值偏差較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換探頭，且更換新的危險(xiǎn)氣體探頭和卡件后，在其投運(yùn)前必須重新校驗(yàn)。值得注意的是，當(dāng)探頭發(fā)生過(guò)超限報(bào)警或者長(zhǎng)期暴露在高濃度的天然氣下后必須對(duì)其重新校驗(yàn)，這是為了防止探頭中毒而降低應(yīng)有的靈敏度。

5.3 完善設(shè)備檢修臺(tái)賬的必要性

由于危險(xiǎn)氣體探頭需要周期性更換，完善設(shè)備臺(tái)賬就顯得非常重要。且在臺(tái)賬中需要詳細(xì)記錄校驗(yàn)數(shù)據(jù)、周期，探頭更換日期等，以便做好危險(xiǎn)氣體探頭的劣化趨勢(shì)分析，及時(shí)進(jìn)行更換。

6 提高M(jìn)arkVIe控制系統(tǒng)中危險(xiǎn)氣體保護(hù)可靠性的建議

由于輪機(jī)間冷卻風(fēng)扇入口的3個(gè)危險(xiǎn)氣體探頭長(zhǎng)期處于高溫區(qū)域，易發(fā)生漂移和故障，很容易造成保護(hù)的誤動(dòng)，建議取消該組探頭的自動(dòng)停機(jī)邏輯，保留跳閘保護(hù)邏輯；其余兩個(gè)區(qū)域可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)保護(hù)邏輯進(jìn)行修改。

7 結(jié)語(yǔ)

燃機(jī)危險(xiǎn)氣體保護(hù)系統(tǒng)是保證機(jī)組安全運(yùn)行的重要一環(huán)，在正常生產(chǎn)過(guò)程中極易發(fā)生探頭故障的現(xiàn)象。要消除這些故障現(xiàn)象，檢修人員必須熟悉和了解危險(xiǎn)氣體探頭的工作原理和常見(jiàn)故障，才能夠更加及時(shí)的解決問(wèn)題，使得機(jī)組能夠更加穩(wěn)定的運(yùn)行。

〔編輯 凌瑞〕

TM611.31

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.11.11