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1、9E燃气轮机熄火转速升高的原因分析及对策探讨引言 在企业发电的过程中,可以使用9E燃气轮机配合余热锅炉与汽轮机进行生产发电。但是随着使用时间和运行次数的增加,燃气轮机的运行状况也必将发生改变。此时,燃气轮机的操作参数设置仍然没能得到及时调整,设备就容易出现熄火转速升高的问题,从而导致设备在临界转速熄火,继而使设备使用寿命受到较大的影响。因此,燃气轮机操作人员有必要对设备熄火转速升高的原因和对策展开分析,从而更好地消除企业发电的安全隐患。 1 9E燃气轮机熄火转速升高原因分析 1.1 熄火转速升高的现象描述 某天然气发电企业利用PG9171E型燃气轮机进行生产发电,但在设备投入一段时间后,经常会
2、出现在停机过程中转速下降缓慢的问题。在这种情况下,燃气轮机的熄火转速呈现出不断升高的问题,以至于设备在熄火过程中将会产生剧烈振动。 1.2 熄火转速升高的原因推测 根据燃气轮机熄火转速相对值计算公式可知,熄火转速相对值=熄火转速/额定转速,其中的额定转速为3000r/min。分析燃气轮机正常停机过程可知,在机组解列之后,机组转速会在燃料指令下迅速减小,然后燃气轮机的转速将会出现平滑下降现象。在这一过程中,燃气轮机转速将迅速通过临界转速区,然后达到额定转速的30%后熄火。但分析熄火转速升高的燃气轮机的停机过程可以发现,设备在每次停机时的熄火转速相对值都会有所提升1。而在较高的转速下,燃气轮机将会
3、熄火。但在临界转速下熄火停机,将会导致设备产生较大振动,继而导致设备遭受损伤。 根据操作人员的以往经验可知,燃气轮机之所以会出现熄火转速升高的问题,与阀门特性改变与天然气成分变化具有一定的关系。通过对比燃气轮机大量停机曲线图,并且对燃气轮机的各参数设置进行比较,操作人员认为天然气成分变化是导致燃气轮机熄火转速升高的主要原因。 1.3 熄火转速升高的问题认证 从设备控制逻辑上来看,在设备停机的过程中,设备最小燃料冲程(FSRMINN)将决定燃料冲程基准(FSR)大小。而最小燃料冲程主要取决于天然气燃料冲程的拐点转速,这些拐点转速取值则将取决于多个最小燃料冲程参数。所以,这些参数也将直接决定曲线的
4、横坐标2。而各个拐点转速的最小燃料冲程的相对参数取值,则将决定最小冲程曲线的纵坐标。利用这两组参数,就可以构成停机过程的最小燃料冲程值相对燃气轮机转速的曲线。只使用天然气,最小燃料冲程参数取值就相对固定。所以,最小燃料冲程的相对参数取值将成为决定燃气轮机转速下降曲线的关键参数,同时也是决定熄火转速的参数。如果燃气轮在停机过程中转速很难下降,就说明天然气燃料指令相对较高,所以还需要进行最小燃料冲程相对参数取值的降低。 2 9E燃气轮机熄火转速升高问题的解决对策 2.1 解决方案制定 通过分析9E燃气轮机熄火转速升高原因可以发现,机组在长时间运行后,其阀门特性和天然气成分都发生了一定的变化,所以设
5、备最初设定的最小燃料冲程的相对参数取值已经无法满足设备目前的运行需要。因此,还需要进行这些参数的合理设定,才能够确保设备的稳定运行。而从根本上来讲,燃气轮机的燃料冲程基准是由启动FSR、温控FSR、手动FSR、加速FSR、转速/负荷FSR和停机FSR决定的3。在进行设备控制逻辑编程的过程中,这六个燃料冲程基准将向设备燃料冲程基准选择门输出,所以设备燃料冲程基准就是其中的最小值。同时,在同一时刻,也只有系统燃料冲程基准将通过最小选择门进入系统逻辑控制程序中。而燃气轮在停机过程中转速升高,就是因为停机燃料冲程基准过高。所以,在机组解列后,设备操作人员可以通过手动进行最终燃料冲程基准的减小,从而使燃
6、气轮机转速平滑下降4。而通过反复试验,就可以得到理想的转速曲线。此时,根据手动输入的燃料冲程基准值,就能够得到最小燃料冲程相对参数的取值,从而进行系统操作参数的准确设定。 2.2 解决效果验证 根据反复试验和动态修正得到的燃气轮机操作参数,可以进行燃气轮机程序的修改。完成设备程序修改后,可以对机组的前后运行效果进行验证。而通过对比可以发现,在程序修改之前,燃气轮机解列后转速下降十分缓慢。在较长的一段时间内,燃气轮机的转速甚至没有明显的下降现象5。在设备解列8分钟之后,燃气轮机才自动熄火。而此时,燃气轮机的转速达到了2030r/min,是额定转速的67.7%。在熄火一瞬间,设备轴承最大振动速度达
7、12.7mm/s。在熄火后较长时间内,设备轴承的最大振动速度一直较高。在程序修改之后,燃气轮机解列后转速出现了平滑下降现象。在设备转速达到额定转速29.3%时,出现了设备熄火现象。此时测试设备的轴承振动速度可以发现,轴承最大振动速度为2.633mm/s。在设备通过临界转速时,设备的轴承振动虽然较大。但从整体上来看,设备的振动得到了明显改善。所以可以认为,通过试验获得的设备最小燃料冲程相对参数取值能够符合设备的当前状况需求,因此可以确保设备在停机过程中的转速平滑下降,并且使设备在达到熄火转速后熄火。而在操作人员采取该种措施进行企业其他几台燃气轮机熄火转速升高问题的处理后,均取得了较好的处理效果,所以使企业的燃气轮机熄火转速升高问题得到了完满解决。 3 结束语 总而言之,对天然气发电企业来讲,燃气轮机的运行状态将对企业的电网发电产生至关重要的影响。所以,燃气轮机操作人员还要清楚了解设备的运行状态,并且根据设备状态进行设备操作参数的适时调整,才能确保设备的健康、稳定运行。而从文章的研究来看,针对燃气轮机熄火转速升高的问题,操作人员可以采取调整设备最小燃料冲程相对参数的方式解决这一问题。因此,相信文章对9E燃气轮机熄火转速升高问题展开的分析,可以为相关工作的开展提供指导。
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