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      M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)防結(jié)冰系統(tǒng)動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)組跳閘的討論

      2017-06-03 13:12:05李響廉小隗
      關(guān)鍵詞:跳閘

      李響++廉小隗

      摘 要:該文針對(duì)某電廠M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組跳閘事故,論文首先探討了事故的原因,進(jìn)而深入剖析了M701F3燃?xì)廨啓C(jī)防結(jié)冰系統(tǒng)因控制邏輯導(dǎo)致的隱患,給出了在特殊天氣條件下導(dǎo)致機(jī)組跳閘事故的解決方案。

      關(guān)鍵詞:M701F3型燃?xì)廨啓C(jī) 防結(jié)冰系統(tǒng) 跳閘

      中圖分類號(hào):TK14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2017)03(a)-0078-03

      某電廠采用天然氣為燃料的350 MW級(jí)的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組,燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)采用同軸布置,蒸汽輪機(jī)布置在燃?xì)廨啓C(jī)冷端及發(fā)電機(jī)之間。燃?xì)廨啓C(jī)選用為三菱M701F3型。該文詳述該型燃?xì)廨啓C(jī)的防結(jié)冰系統(tǒng)因控制邏輯存在隱患,在特殊天氣條件下導(dǎo)致機(jī)組跳閘事故的經(jīng)過,分析討論事故發(fā)生的原因,并有針對(duì)性地提出可能性解決方案。

      1 M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組跳閘事故介紹

      11月29日15:30因天氣原因滿足防結(jié)冰系統(tǒng)投入條件,防結(jié)冰系統(tǒng)投入運(yùn)行。16:07燃?xì)廨啓C(jī)來“燃燒室壓力波動(dòng)高跳機(jī)”燃?xì)廨啓C(jī)跳閘,01開關(guān)、41E滅磁開關(guān)跳閘,22:02機(jī)組重新發(fā)啟動(dòng)令,22:48機(jī)組并網(wǎng),30日00:06機(jī)組啟動(dòng)完成,00:39值長(zhǎng)令:防結(jié)冰系統(tǒng)解OFF。

      2 M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組跳閘事故原因分析

      2.1 M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)防結(jié)冰系統(tǒng)及運(yùn)行方式介紹

      2.1.1 M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)防結(jié)冰系統(tǒng)介紹

      (1)防結(jié)冰系統(tǒng)作用。在溫度較低(攝氏零度左右)、濕度較大時(shí),由于空氣中水汽會(huì)處于一種冰水混合物的狀態(tài),附著在燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉(IGV)上造成進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉(IGV)結(jié)冰凍住,會(huì)使進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉(IGV)無(wú)法正常動(dòng)作而造成燃?xì)廨啓C(jī)跳閘(當(dāng)IGV輸出指令和反饋值相差超過5%且超過10 s時(shí),IGV異常保護(hù)會(huì)動(dòng)作跳閘),而且進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉(IGV)結(jié)冰后會(huì)改變?nèi)~形,改變進(jìn)氣沖角,可能靠近壓氣機(jī)的喘振邊界,當(dāng)然也可能造成進(jìn)入的空氣流量變化。而且進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉(IGV)上結(jié)的冰一旦脫落進(jìn)入壓氣機(jī)會(huì)造成壓氣機(jī)葉片損壞,防結(jié)冰系統(tǒng)是從壓氣機(jī)排氣段引出一部分高壓、高溫的空氣到壓氣機(jī)入口提高入口空氣溫度從而達(dá)到防結(jié)冰作用。

      (2)防結(jié)冰系統(tǒng)組成。整個(gè)系統(tǒng)由防結(jié)冰平衡閥、防結(jié)冰疏水閥、防結(jié)冰供氣閥、防結(jié)冰控制閥A和防結(jié)冰控制閥B組成,整個(gè)系統(tǒng)在投入自動(dòng)的情況下,滿足防結(jié)冰系統(tǒng)的動(dòng)作條件時(shí),整個(gè)系統(tǒng)投入運(yùn)行達(dá)到化冰的目的。具體閥門布置見圖1。

      2.1.2 防結(jié)冰系統(tǒng)的投運(yùn)

      (1)防結(jié)冰系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)條件。

      防結(jié)冰系統(tǒng)投入的邏輯條件主要受以下幾條影響。

      ①環(huán)境溫度與壓氣機(jī)入口溫度差在(-3 ℃~3 ℃)之間。

      ②防結(jié)冰保護(hù)系統(tǒng)投入自動(dòng)。

      ③壓氣機(jī)入口溫度在(-1 ℃~5 ℃)之間。

      ④環(huán)境濕度在條件成立。

      ⑤邏輯條件如圖2所示。

      上述條件第4點(diǎn):環(huán)境濕度在條件成立邏輯判斷為,環(huán)境濕度測(cè)點(diǎn)測(cè)得數(shù)值大于函數(shù)Y=f(χ)計(jì)算值,邏輯條件成立。

      其中X為壓氣機(jī)入口溫度,對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系為:

      (2)防結(jié)冰系統(tǒng)的投運(yùn)。

      當(dāng)以上的邏輯條件滿足時(shí),防結(jié)冰系統(tǒng)開始準(zhǔn)備投入運(yùn)行。首先在正式投入運(yùn)行前,進(jìn)行暖管,防結(jié)冰疏水閥門打開20 s后關(guān)閉,防結(jié)冰平衡閥打開,引入少量高壓、高溫的壓縮空氣進(jìn)入防結(jié)冰管道暖管、升壓,此時(shí)當(dāng)防結(jié)冰管道壓力建立完成(標(biāo)準(zhǔn)是壓氣機(jī)排氣壓力減去防結(jié)冰管道壓力小于0.05 MPa)時(shí),暖管升壓完畢。

      從防結(jié)冰平衡閥打開開始計(jì)時(shí)120 s后,防結(jié)冰管道壓力建立沒有完成,會(huì)觸發(fā)防結(jié)冰平衡壓力異常的報(bào)警。如果邏輯運(yùn)行正常,在防結(jié)冰平衡閥打開180 s后,防結(jié)冰疏水閥門打開,打開10 s后關(guān)閉,當(dāng)防結(jié)冰疏水閥門關(guān)閉后,防結(jié)冰供氣閥門打開,同時(shí)防結(jié)冰平衡閥關(guān)閉,開始正式進(jìn)行防結(jié)冰系統(tǒng)的氣體供氣。此時(shí),防結(jié)冰控制閥B/A逐漸打開,進(jìn)入暖吹預(yù)熱階段;預(yù)熱階段防結(jié)冰控制閥B開度逐漸開大,防結(jié)冰控制閥A的開度相對(duì)較小在5%左右,當(dāng)壓氣機(jī)入口溫度比防結(jié)冰控制閥打開前的溫度提高2 ℃或者從防結(jié)冰供氣閥打開開始計(jì)時(shí)30 min后,暖吹預(yù)熱階段結(jié)束,進(jìn)入正式防結(jié)冰系統(tǒng)控制階段;防結(jié)冰系統(tǒng)正式控制階段,防結(jié)冰控制閥B逐漸到全開位置,防結(jié)冰控制閥A也逐漸開大,從而提供大量高溫(溫度為壓氣機(jī)排氣溫度)空氣進(jìn)入壓力機(jī)入口起到化冰作用。防結(jié)冰系統(tǒng)在邏輯上最終達(dá)到效果為,壓氣機(jī)進(jìn)口大于環(huán)境溫度4 ℃。

      在邏輯中防結(jié)冰溫度控制A、B閥的開度(即CSO)是通過函數(shù)計(jì)算所得。輸入值是壓氣機(jī)入口溫度經(jīng)過一系列運(yùn)算后得出的數(shù)值,輸出值是防結(jié)冰溫度控制A、B閥的開度(即CSO)。對(duì)應(yīng)函數(shù)為:

      防結(jié)冰系統(tǒng)啟動(dòng)流程如圖3所示。

      2.2 防結(jié)冰系統(tǒng)投運(yùn)與該次機(jī)組跳閘的關(guān)系

      根據(jù)機(jī)組曲線歷史曲線查詢得到的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)11月29日15:32:50防結(jié)冰溫度控制B閥打開,B閥全開后A閥打開至12.02%,直到15:54:30A閥繼續(xù)開大,16:07:00A閥開度到達(dá)21.38%后,機(jī)組跳閘,防結(jié)冰溫度控制A、B閥關(guān)閉。

      對(duì)比11月26日防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí)曲線發(fā)現(xiàn):防結(jié)冰溫度控制A閥最大開度15.85%。

      對(duì)比11月23日防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí)曲線發(fā)現(xiàn):防結(jié)冰溫度控制A閥最大開度13.48%。

      通過11月3次防結(jié)冰系統(tǒng)投入后的數(shù)據(jù)曲線看,前兩次A閥開度最大分別為15.85%和13.48%。但29日防結(jié)冰系統(tǒng)預(yù)熱結(jié)束后,A閥開度一直增大,當(dāng)開到21.38%時(shí)機(jī)組跳機(jī)。

      根據(jù)數(shù)據(jù)判斷,此次機(jī)組跳機(jī)的原因?yàn)椋阂駻閥開度大,防結(jié)冰系統(tǒng)抽汽較多,嚴(yán)重影響系統(tǒng)燃燒燃空比,導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)燃燒不穩(wěn),燃燒器壓力波動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,機(jī)組跳閘。

      那么為什么前兩次防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí)A閥開度沒有持續(xù)增加,而這次卻導(dǎo)致跳機(jī)。

      通過歷史曲線分析環(huán)境溫度和壓氣機(jī)入口溫度的歷史數(shù)據(jù),對(duì)比觀察發(fā)現(xiàn),29日當(dāng)防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí),環(huán)境溫度4 ℃,壓氣機(jī)入口溫度4.22 ℃。防結(jié)冰系統(tǒng)預(yù)熱結(jié)束時(shí),環(huán)境溫度4.01℃,壓氣機(jī)入口溫度6.22 ℃。機(jī)組跳閘前環(huán)境溫度4 ℃,壓氣機(jī)入口溫度7.26 ℃。

      環(huán)境溫度溫度的變化為天氣因素,不受人為控制。當(dāng)防結(jié)冰投入后,環(huán)境溫度可能有5種變化。

      (1)環(huán)境溫度繼續(xù)下降,下降至-6 ℃以下,滿足防結(jié)冰系統(tǒng)退出條件,防結(jié)冰系統(tǒng)退出運(yùn)行。該情況多次出現(xiàn)。(2)環(huán)境溫度繼續(xù)下降,但未下降至-6 ℃以下,防結(jié)冰系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間投運(yùn)。該情況多次出現(xiàn)。(3)環(huán)境溫度繼續(xù)下降后,短時(shí)間內(nèi)溫度回升,又滿足防結(jié)冰退出條件,防結(jié)冰系統(tǒng)在未暖管完成時(shí)即退出運(yùn)行。該情況曾很少數(shù)出現(xiàn)。(4)該次情況:當(dāng)防結(jié)冰系統(tǒng)投入后,環(huán)境溫度維持不變。(該次情況為首例)

      與之前兩次防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí)不同,此次防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí),環(huán)境溫度本身就在高限,并且之前防結(jié)冰系統(tǒng)投入后,環(huán)境溫度是持續(xù)下降的,當(dāng)預(yù)熱結(jié)束后,環(huán)境溫度可以下降1 ℃~2 ℃,但此次防結(jié)冰系統(tǒng)投入后,環(huán)境溫度維持不變,那么根據(jù)邏輯要求,最終要使得壓氣機(jī)入口溫度大于環(huán)境溫度4 ℃,那么壓氣機(jī)入口溫度就需要維持到8 ℃,為提高壓氣機(jī)入口溫度只能持續(xù)開大A閥,當(dāng)機(jī)組跳機(jī)時(shí)壓氣機(jī)入口溫度7.26 ℃,如果當(dāng)時(shí)機(jī)組沒有跳機(jī),A閥還會(huì)持續(xù)開大。所以分析發(fā)生機(jī)組跳機(jī)的主要原因是特殊的天氣條件的影響及防結(jié)冰系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)中存在缺陷。

      3 針對(duì)該次事故提出可行性解決方案

      要防止類似事故的發(fā)生,就必須確保防結(jié)冰系統(tǒng)投入后,A閥開度不能過大,通過幾次觀察,正常時(shí)防結(jié)冰系統(tǒng)投入后,A閥開度通常維持在13%左右。

      解決方案:參考A閥的函數(shù)圖,Y=f(x)(0

      這樣既可以起到防結(jié)冰作用(環(huán)境溫度低時(shí)根據(jù)以前曲線15%開度滿足要求,環(huán)境溫度高時(shí),如29日的情況,壓氣機(jī)入口溫度6 ℃也不可能結(jié)冰,也滿足要求),同時(shí)可以控制對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒波動(dòng)的影響(近幾年機(jī)組運(yùn)行,如非燃?xì)廨啓C(jī)入口濾網(wǎng)差壓特別高的特殊情況,防結(jié)冰系統(tǒng)投入時(shí),也未發(fā)生過跳機(jī))。

      參考文獻(xiàn)

      [1] MHI.燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)邏輯圖——防結(jié)冰系統(tǒng)圖(TCS)[Z].

      [2] MHI燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)——防結(jié)冰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行維護(hù)[Z].

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