关于天然气供应压力低跳燃机的事件分析

刘汉钦

摘 要：全国多家9E机组具备燃油以及燃气的双燃料功能，GE在油气切换功能上也通过自动逻辑进行实现，但此项技术较少在生产中运用。多数机组都只进行停机后的人为切换燃料，加上环保方面的要求，机组燃油功能基本都是人为屏蔽的。所以为避免燃气条件不满足时自动启动燃油模式，我们应对机组进行有效可靠的屏蔽，以防止燃料基准FSR1和FSR2出现切换现象。如强制油气切换逻辑信号L43FL1_PRSET为0，增加天然气压力低报警等。使我们在有限的天然气燃料供应下尽量维持燃机火焰，以缩短故障消除后的启动恢复时间。

关键词：9E燃机；油气切换；速比阀；燃料基准FSR

中图分类号： TM611.3 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）32-185-2

1 天然气压力低燃机跳机过程及分析

本厂两套9E燃机机组GT4和GT6，在正常满负荷燃气运行过程中，由于上游天然气供气问题，其快速关断阀动作，而其旁路阀未能快速全开，导致管道天然气压力迅速降低。

GT6在16：28：33出现P2压力低报警，16：28：42出现P1压力低报警，16：29：26速比阀SRV打开至95%，机组自动切向燃油系统，即执行油气切换，此后燃机负荷快速降低，16：29：26燃机出现逆功率跳闸，发电机出口开关断开，此时燃机因L4T为1而截断燃料丢失火焰，机组进入惰走。在出现P1压力低报警时运行人员手动点击预选负荷运行，降低TNR而使机组负荷下降，但因机组燃料供应严重不足导致机组负荷快速下降，靠降低TNR已经没有办法使机组正常降负荷，随后机组也出现了P252燃机功率太低不能支持TNR，TNR下降报警。重新恢复机组后再次启机，因再次出现燃料供应问题，在带到44MW负荷时机组又快速降低负荷，出现了跟第一次一样的情况，为保证GT4的燃料供给，在负荷降至6MW左右时点击手动紧急停机按钮，机组惰走。

GT4在整个P1压力下降的过程中出现的情况跟GT6基本一致但是其在负荷出现逆功率跳出口开关后并未造成熄火而惰走。因此当出现P1压力低后，FSRN由于L70L为1而下降至最低限值95%。所以在P1压力恢复时，转速又重新升至TNR为转速基准的95%后不再上升，此时为FSRN控制，为使机组升速而达到同期并网条件，运行人员进行手动点击“Speed/Load Control”下的“Raise”触发L70R4R_CPB发出脉冲信号手动升TNR，使转速升高至100%后重新满足并网条件。

2 关于燃机跳出口断路器后GT6熄火而GT4保持了火焰的分析探讨

从逻辑上可知，当速比阀开度FSGR>95%导致FSGRHHX为1后延时3S则会使机组自动由燃气切向轻油的允许信号L43FL_PRSET为1，而使L43FL为1。此时机组会自动启轻油泵L4FD为1，因环保问题两台 9E燃机机组实际上是被切断了燃油系统的供应的，即轻油泵电源开关是在拉出位置，经过5S延时后L20FL1X为1，自动打开了燃油截止阀VS_1（当时液压油供应是正常的）。事实也证明当GT6燃气运行一段时间后，高压燃油滤会有压差高报警L63LF3H为1，且无法复归。这表明机组在燃气运行时主雾化空气泵出口的燃油轻吹气体（约18BAR）经燃油单向阀VCK1反憋到燃油截止阀之后的管路上，在VS_1打开瞬间高压燃油滤压差高报警瞬间复归，管道上压力串至截止阀前，致使燃油截止阀前压力开关63FL_2>2.61BAR动作，这个条件是燃油系统投入使用的必要条件之一，即L63FL2L为0并保持着，使L20CFX为1，因L20CF1X已被运行人员强制为0，所以主燃油泵电磁离合器并未吸合，防止了主燃油泵的误转动，避免了对主燃油泵的损害。

由上面逻辑可知，L83FM经修改一直为0，所有的量均满足了气体向轻油切换的逻辑，L83FL为1，机组默认发出了增加液体燃料的指令。

当上游天然气供气不足后由于CPD和TTXM迅速降低而导致FSRT迅速变为100%，DWATT迅速降低导致FSRN为100%，从而导致FSR为100%，在没有发出汽油切换命令前，FSR=FSR2，并且并没有出现控制阀跟踪不到位的报警，可知在整个事故过程中控制阀跟踪FSR2到位，在刚开始切换时，逻辑上FSR=FSR1（液体燃料参考量）+ FSR2（气体燃参考料量），在轻油燃料增加指令形成后，FSR1以3.3%/S的速率上升。数据也证明燃油旁路伺服阀电流FAL从原先的75.14%变成负值，燃油旁路伺服阀动作，FSR1的输出反馈给FQROUT从而控制燃油旁路伺服阀65FP_1的开度，控制阀开度FSG则跟踪FSR2以3.3%/S的速率关小直至全关，在跳闸前1S FSG已为7.14%并且P2压力只有11.3BAR，而燃油管路是被认为抑制的，所以这样的燃料量已不足以维持正常的燃烧，所以在脱网后，致使丢失火焰跳闸，机组惰走。即使在机组为跳闸之前P1压力恢复至正常值而使机组可以重新带负荷，燃料切换问题也将使FSR1降为0，导致FSG=0%机组无实际流量不能维持燃烧而熄火。

同样情况下的GT4，因为在其打开燃油截止阀后因其燃油管路严密性较好未出现L63FL2L为0的信号，没有导致切增加轻油燃油量的指令出现。FSGR和FSG始终保持100%开度。GT4在跳发电机出口开关之前，FPG2最低维持在11.3BAR左右，所以在跳闸后燃料符合燃烧要求而没有熄火。因此次事故并没有停机命令，当P1压力恢复后，FSRN投入控制，升至当时的最高转速95%而不再上升。

3 在机组跳闸后，速比阀等设备衍生故障的分析探讨

当时在跳闸后，18：26上游天然气供应问题解决后决定 GT6重新启机，在启机过程做泄露试验时，出现点火前P2压力高跳闸，启动失败。在泄露试验第二阶段时，速比阀打开1S后的34S后P2>0.41BAR时机组跳闸。经检查发现此过程有两个原因：速比阀有漏，速比阀后通风电磁阀开位动作失灵。在泄露试验第二阶段完成时当要求速比阀后通风电磁阀打开的过程中，由于无法保持正常开位，P2压力没有快速泄去，导致P2压力高于0.41BAR。在检查过程中速比阀憋起压力时，P2压力也跟随上升，说明速比阀也存在一定的泄露问题。现场经敲击阀门后，阀位又可以动作正常，但是并没有从根本上根除事故潜在的危机。经后来更换速比阀后通风电磁阀后，发现问题依然存在，故决定暂不做启机泄露试验。则在启机过程中，速比阀后通风电磁阀一直为关闭状态，防止因点火前P2压力高跳闸，之后于19：24成功并网运行。

4 关于燃气機组相关改造的可行性分析建议

①为避免此次跳机熄火的情况出现，可以强制L43FL1_PRSET为0，禁止机组在P1压力低或者速比阀FSGR开大到95%的情况下自动向轻油切换的情况。再者天然气精滤液位高信号L71GHXX为1时也会出现类似切轻油的情况，故在排除真正出现精滤液位高的情况下可将L71GHXX强制为0。避免机组动作自动切向燃油系统。

②为防止速比阀的大幅动作，可以考虑当P2压力较低并且速比阀开度较大时把P2压力的参考值FPRG从跟转速成正比，改为比P1压力小的一个固定值。这样即可以保证速比阀开度足够大，从而保证燃料的供给，又可以保证因速比阀开到物理最大值而损害阀体。

③机组在正常运行的过程中，P1压力一般24到25.5BAR之间波动，从未出现超低或超高压力的出现。所以可以增设P1压力低值报警，当P1<23BAR时出现报警提醒。

④当P1压力降得比较低，并且速比阀和控制阀都打到全开时，应该考虑让控制系统发出跳机命令，以免当上游天然气压力和流量迅速恢复时因速比阀和控制阀都失去控制能力而导致爆燃而损害设备。