V94.3A燃機防喘系統(tǒng)優(yōu)化改造與故障處理

（東亞電力（廈門）有限公司，福建 廈門 361102）

0 引言

某燃氣電廠為西門子V94.3A單軸聯(lián)合循環(huán)機組，壓氣機為軸流式風機，與發(fā)電機同軸同速。運行中當壓氣機內(nèi)空氣流量減小到一定程度時，壓氣機會產(chǎn)生非正常振動，即喘振現(xiàn)象，嚴重時導致葉片斷裂、設備損壞。燃機防喘系統(tǒng)是避免壓氣機發(fā)生喘振現(xiàn)象的重要保護設備，當防喘差壓高于3 kPa時，機組跳閘并打開防喘閥放氣，排出多余空氣，使壓機氣遠離喘振區(qū)域，保障設備安全[1]。

1 防喘系統(tǒng)簡介

防喘系統(tǒng)由2臺防喘空壓機，2臺空氣干燥器，1個儲氣罐，3臺防喘閥以及熱工儀表等共同組成。燃機防喘系統(tǒng)簡圖如圖1所示。防喘空壓機單獨為防喘閥提供壓縮空氣，保證防喘閥在機組啟動運行階段有穩(wěn)定氣源。由于電廠投用以來防喘系統(tǒng)逐步暴露出設計缺陷，因此在工作中逐步對系統(tǒng)進行了改造優(yōu)化，總結(jié)完善了故障防范措施，保證了防喘系統(tǒng)的可靠性和安全性。

2 燃機防喘系統(tǒng)優(yōu)化改造

2.1 防喘空壓機聯(lián)起定值優(yōu)化

燃機空壓機啟停由2臺壓力開關(guān)控制。原始設計為當系統(tǒng)壓力低于8.5 bar時，聯(lián)鎖啟動空壓機；系統(tǒng)壓力升壓至9.2 bar左右時，空壓機停運。在機組啟停階段防喘閥切換時，空壓機會同時頻繁啟動。為節(jié)約能耗，延長空壓機使用壽命，滿足一用一備運行要求，因此對空壓機聯(lián)起定值進行優(yōu)化；將壓力開關(guān)聯(lián)起定值分別調(diào)整為8.4 bar（PS03）和8.6 bar（PS04），避免2臺空壓機同時啟動，新增了空壓機同時啟動時報警的邏輯，實現(xiàn)了一用一備功能。

2.2 燃機空壓機定期切換功能改造

2臺燃機空壓機設計時沒有定期切換功能，優(yōu)化啟動定值后，空壓機一臺運行一臺備用。按照設備定期工作要求，重要設備每季度定期輪換主備運行方式，防喘空壓機出廠沒有設計定期切換功能，每次切換時需要熱控人員配合調(diào)整2臺聯(lián)起壓力開關(guān)定值。這種方式無法在線自動切換，也容易損壞壓力開關(guān)。利用機組檢修時間，對防喘空壓機定期切換方式進行改造，實現(xiàn)在線自動切換功能。改造方法為DCS畫面增加切換按鈕，就地裝設接線箱，加裝24 V繼電器R1，從DCS盤柜DO卡件拉電纜到接線箱，接到繼電器電源端子，1臺聯(lián)起壓力開關(guān)在每臺空壓機啟動回路并聯(lián)，繼電器常開常閉2組觸點用互鎖方式串入壓力開關(guān)回路中，回路圖見防喘空壓機自動切換簡圖，如圖2所示，繼電器沒接收到切換指令時，1號空壓機聯(lián)起壓力PS03起作用，2號空壓機聯(lián)起壓力開關(guān)PS04起作用，此時2號空壓機優(yōu)先啟動，繼電器發(fā)出切換指令后，R1切換繼電器帶電，觸點吸合，此時1號空壓機回路聯(lián)起壓力開關(guān)PS04，2號空壓機回路聯(lián)起壓力開關(guān)PS03起作用，1號空壓機優(yōu)先啟動，通過改造實現(xiàn)了燃機空壓機遠方自動切換功能，無須隔離設備頻繁調(diào)整壓力開關(guān)定值實現(xiàn)，彌補了設計缺陷。

圖1 防喘系統(tǒng)簡圖

表1 燃機空壓機保護定值（附表）

2.3 增加防喘系統(tǒng)監(jiān)視功能

燃機防喘空壓機沒有設計遠程壓力監(jiān)視功能，運行中如果出現(xiàn)泄漏等異常情況，無法及時發(fā)現(xiàn)和干預。優(yōu)化改造方法：加裝壓力變送器，將壓力信號轉(zhuǎn)為4 mA～20 mA的電流信號遠傳到模擬量采集卡件，組態(tài)DCS模擬量通道，防喘監(jiān)視畫面添加壓力顯示及報警功能，壓力低于8.2 bar設置提示報警。優(yōu)化改造后，運行人員可以監(jiān)視防喘系統(tǒng)壓力，避免因設備泄漏或故障造成系統(tǒng)持續(xù)泄壓以及因不能及時發(fā)現(xiàn)處理而使空壓機壓力無法完成低三取二跳燃機保護邏輯動作引發(fā)的機組跳閘等不安全事件?？諌簷C三取二保護邏輯如圖3 所示。

2.4 防喘空壓機壓力測點改造

防喘空壓機壓力測點存在以下2點設計缺陷：1）壓力開關(guān)裝在空壓機本體支架上，空壓機啟停運行過程中存在振動，開關(guān)觸點在振動環(huán)境容易誤動作，定值漂移誤報警。優(yōu)化方法是制作儀表支架，儀表架固定在地面，壓力測點從空壓機本體支架上脫離，避免振動導致的保護誤動及觸點損壞。2）防喘空壓機壓力開關(guān)取樣管路存在設計缺陷，1根取樣管帶5臺壓力開關(guān)，風險集中，取樣管堵塞或管路泄漏，整個回路壓力開關(guān)測量值都會偏低，壓力低保護誤動引發(fā)燃機跳閘。優(yōu)化方法為啟用儲氣罐備用取樣口，制作3根取樣管，將壓力低保護開關(guān)分別安裝到3個取樣管路，保證三取二保護邏輯的可靠性。每臺開關(guān)能單獨隔離，分散取樣，確保單個測定故障能及時隔離處理。壓力開關(guān)PS0X對應關(guān)系如燃機空壓機保護定值（表1）所示，取樣管路改造前后對比，如圖4所示。

3 燃機防喘系統(tǒng)典型故障處理

3.1 防喘閥泄漏引發(fā)的空壓機頻繁啟動

圖2 防喘空壓機自動切換簡圖

圖3 燃機空壓機壓力低三取二保護邏輯

圖4 取樣管路改造前后對比

燃機空壓機為防喘閥提供工作氣源，機組正常運行時，燃機轉(zhuǎn)速是防喘閥打開與關(guān)閉的邏輯條件，防喘閥帶電關(guān)閉。啟動過程中，當燃機轉(zhuǎn)速大于40 Hz時，自動關(guān)閉9級防喘閥MBA43AA051；當轉(zhuǎn)速大于49 Hz時自動關(guān)閉5級防喘閥MBA41AA051和MBA42AA051。按照燃機運行規(guī)程，空壓機啟停間隔要大于3 h，而運行中防喘閥內(nèi)漏，會使空壓機啟動間隔小于20 min。內(nèi)漏原因為閥體內(nèi)密封圈因高溫老化，而導致氣缸或電磁閥內(nèi)漏。防喘系統(tǒng)原設計3臺防喘閥共用1根氣源管路，防喘閥沒有單獨的隔離閥，為了快速查找內(nèi)漏原因，優(yōu)化了氣源管路隔離方式，每個閥門前加裝二次閥，平時拆掉手柄，防止有人誤操作。查找時關(guān)閉每個閥門前二次閥，單獨隔離防喘閥，這樣能快速判斷出內(nèi)漏閥門。檢修方式由最初的換電磁閥換氣缸，優(yōu)化為先將電磁閥解體，保留電磁閥全金屬底座，更換線圈部分，確認電磁閥本身是否存在內(nèi)漏，再決定是否更換氣缸。查找判斷時間由一整天縮短到30 min內(nèi)，大大提高了檢修工作的時效性，為防喘系統(tǒng)安全可靠運行提供了保障。

3.2 防喘閥保護信號防誤動改造

防喘電磁閥帶電閥門關(guān)閉，機組曾發(fā)生過運行階段電磁閥電源丟失，防喘閥打開，觸發(fā)燃機停機邏輯，機組緊急停機事件。故障原因為9級防喘電磁閥電源插座振動斷裂，電源丟失，9級防喘閥打開。檢查發(fā)現(xiàn)，每次閥門開關(guān)時振動大，同時罩殼內(nèi)的高溫環(huán)境也容易使固定螺紋軟化。針對此種情況在電磁閥插座位置加裝了防脫抱箍，完全避免了電源連接位置因振動松脫。

防喘閥反饋信號連接采用航空插頭方式，如果運行中航空插頭松脫，關(guān)信號同時消失，關(guān)限位三取二保護邏輯觸發(fā)燃機順控停機，為避免該種情況發(fā)生，取消了航空插頭，加裝中間接線盒，開關(guān)反饋信號在端子排上接線，消除了因航空插頭振動脫落，發(fā)生保護信號誤動作的潛在風險。

4 結(jié)語

通過對燃機防喘系統(tǒng)不斷優(yōu)化，確保了熱工保護回路動作可靠，在優(yōu)化過程中消除了潛在的故障點，并且不斷總結(jié)改進檢修工藝，大大提高了檢修效率。優(yōu)化后防喘系統(tǒng)工作正常，空壓機滿足3 h啟停要求，防喘閥動作可靠，為2臺燃機安全穩(wěn)定運行提供了可靠保障。