M701F4燃气轮机BPT偏差大自动停机分析及措施

华能重庆两江燃机发电有限责任公司 赵思勇 向东

1 前言

该厂燃气轮机采用东方电气引进的日本三菱重工M701F4机型；汽轮机采用三压、再热、单轴抽汽凝汽式供热机组；发电机为全氢冷方式；余热锅炉采用东方日立锅炉生产的卧式、无补燃、三压、再热、自然循环余热锅炉。燃气轮机、汽轮机、发电机采用同轴布置，纯凝性能保证工况下发电功率467.34MW。

M701F4燃气轮机共设计20个低NO预混燃烧器，圆周布置。为监视每个燃烧器运行情况，在燃气轮机透平出口处安装了20个叶片通道温度测点，通过20个BPT及每个燃烧器BPT偏差（与20个BPT平均温度的差值）间接反映燃烧器燃烧运行状况，为保证燃气轮机设备安全还设置了BPT偏差大自动停机及跳机保护。

2 三菱M701F4燃气轮机BPT偏差大保护逻辑介绍

2.1 BPT偏差大报警条件

某个BPT和平均值偏差＞+20℃或＜-30℃。

2.2 BPT偏差大自动停机条件

燃机负荷≤75MW时，某个BPT和平均值偏差＞+50℃或＜-50℃；75MW＜燃机负荷＜150MW时，某个BPT和平均值偏差＞+50℃→25℃或＜-50℃→-40℃反比函数；燃机负荷≥150MW时，某个BPT和平均值偏差＞+25℃或＜-40℃，与上相邻两个BPT中的任一个和平均值偏差＞+20℃或＜-30℃及其相邻两个BPT中任何一个变化趋势＞1℃/min持续30S任一条件。

2.3 BPT偏差大跳闸条件

燃机负荷≤75MW时，某个BPT和平均值偏差＞+60℃或＜-60℃；75MW＜燃机负荷＜150MW时，某个BPT和平均值偏差＞+60℃→+30℃反比函数或＜-60℃；燃机负荷≥150MW时，某个BPT和平均值偏差＞+30℃或＜-60℃，与上相邻两个BPT中的任一个和平均值偏差＞+20℃或＜-30℃及其相邻两个BPT中任何一个变化趋势＞1℃/min持续60S任一条件。

3 M701F4燃气轮机BPT偏差大自动停机及原因分析

3.1 M701F4燃气轮机BPT偏差大自动停机经过

某年8月15日08∶43，汽轮机达到进汽条件开始进汽，#9燃烧器叶片通道温度偏差-20℃；09∶04，机组负荷221MW， 燃机TCS发“GT BLADE PATH TEEMPERATURE VARIATION LAGE”报警（#9BPT偏差-30℃）；09∶08，机组自动启动完成，燃机TCS发“GT BLADE PATH TEEMPERATURE VARIATION LAGE AUTO STOP” 报警，叶片通道温度偏差大自动停机（#9BPT偏差-40.675℃，#8BPT变化趋势＞1℃/min持续30S），燃机自动停机，相关曲线见图一。

3.2 M701F4燃气轮机BPT偏差大自动停机原因分析

将BPT偏差大自动停机机组运行数据收集发给三菱技术人员进行分析，根据运行数据分析，确认燃机燃烧器存在燃烧不均匀，怀疑燃烧器喷嘴存在堵塞情况，根据旋流角测算建议检查#5燃烧器及相邻的#4、#6燃烧器锥形滤网和喷嘴。

现场拆除#4、#5、#6燃烧器使用内窥镜对燃烧器喷嘴进行检查，未发现异常，对燃烧器锥形滤网进行检查，发现均有不同程度的杂质附着物，尤其是#5燃烧器的主A、主B喷嘴滤网杂质附着物较多，滤网透光性较差。对#4、#5、#6燃烧器锥形滤网进行清洗后回装，次日机组启动，燃机同样负荷下#9BPT偏差明显好转。

图1 BPT偏差大自动停机曲线

4 处理措施

引起燃气轮机BPT偏差大主要原因为进入燃烧器的天然气含有杂质，为最大限度减少进入燃烧器天然气杂质，防止燃气轮机因BPT偏差大自动停机，采取如下具体措施：

在燃机天然气前置模块前增加一套双联旋风分离器，将天然气中可能损坏燃机的固体颗粒和液滴分离出来，该套双联旋风分离器对5μ以上的颗粒清除效率100%，对3～5μ以上的颗粒清除效率99.9%，对2～3μ以上的颗粒清除效率99.1%，对1μ以上的颗粒清除效率99%。

燃气轮机调试投产初期使用的主A、主B、值班及顶环临时滤网保留。将TCS逻辑中临时滤网差压模拟量通讯到机组DCS天然气画面上显示，便于随时监视临时滤网差压，当临时滤网差压高报警时及时清理或更换。

在机组启动和正常运行期间，加强对燃气轮机BPT、燃烧波动及加速度的监视，当BPT偏差大报警时，调整机组负荷，直至报警消除；机组停运后根据M701F4燃机旋流角检查相应的燃烧器喷嘴，清洗或更换燃烧器锥形滤网。

在燃烧系统进行过维修、天然气气质发生较大变化时进行燃烧调整。

5 结语

自采取上述措施后，进入燃烧器的天然气杂质得到明显改善，即使偶尔出现燃气轮机BPT偏差较大也能及时进行相应的处理，1号、2号机组在启动和运行过程中未再出现因BPT偏差大自动停机或跳机事件，取得良好效果。