M701F3型燃气轮机燃烧室压力波动大跳闸原因分析及处理方法

宋飞翔

（中海福建燃气发电有限公司，福建 莆田 351156）

三菱M701F3型燃气轮机采用预混与扩散相结合的燃烧方式，以保证低负荷工况下燃烧的稳定性和高负荷工况下较低的NOx。预混燃烧的稳定范围较窄，易产生燃烧振荡现象。燃烧振荡发生时，声波、流体力学和放热之间相互作用，放热量和燃烧压力大幅波动，使系统性能下降并降低燃烧室的使用寿命，严重时直接损坏热部件。

为了保护热部件，M701F3型燃气轮机采用了CPFM （燃烧压力波动监视系统） 对燃烧状况进行监测。当燃烧振动压力达到保护设定值时，机组跳闸以保护热部件。

1 异常现象

2018年9月7日21：30某燃气电厂#1机负荷由360 MW降至300 MW，降负荷率4 MW/min。负荷降至355 MW时TCS报"#13燃烧室压力波动 HH4 BAND LIMIT"、"#13燃烧室压力波动 HH4 BAND ALARM"、"#14燃烧室压力波动 HH4 BAND LIMIT"、"#14燃烧室压力波动 HH4 BAND ALARM"、"#13加速度 HH4 BAND PRE-ALARM"、"COMBUSTION PRESS FLUCTUATION HI TRIP"机组跳闸。

9月8日#1机全天最高负荷300 MW，未出现报警。

9月9日早上启机过程中，升负荷率4 MW/Min。负荷337 MW时TCS报"#14燃烧室压力波动 HH4 BAND LIMIT"、"#14燃烧室压力波动 HH4 BAND ALARM"、"#14燃烧室压力波动 HH4 BAND LIMIT"、"#14燃烧室压力波动 HH4 BAND ALARM"、"13加 速 度 HH4 BAND PRE-ALARM"，降负荷至330 MW后稳定，后未再升负荷。

2 原因分析

CPFM联锁跳闸保护逻辑是当某频段同时出现两个及以上燃烧器CPFM LIMIT-ALARM，CPFM发送跳机信号至TPS，保护动作跳机。本次跳机出现比较突然，无预报警。根据燃气轮机的原理，从以下几方面分析。

（1） 按三菱的技术规范，最大升降负荷率为16.7 MW/min，本次负荷速率为4 MW/min，因此排除负荷率大而导致燃烧调节失衡。

（2） 查询功率历史曲线，跳机前功率无波动，排除电网扰动使发电机功率突变而影响到燃烧。

（3） 联系LNG接收站，天然气热值和成份较前几日无明显变化，排除天然气热值变化造成燃烧不稳。

（4） 9月4日进行过离线水洗，比较水洗前后压气机的效率只提升约1%，效率提升不多，说明压气机空气进气量没明显增加，燃空比属正常范围，且水洗后4日、6日机组运行均正常，所以认为跟叶片水洗无关。

（5） 将9月7日跳机前机组运行数据与8月份机组稳定运行时的数据进行比较，认为机组运行状态量BPT与EXT等与GT功率无明显异常，GT控制项目IGV、CSO、PLCSO及燃料系统均没有异常。

（6） 对比BYPASS开度曲线发现，9月7日在高负荷阶段BYPASS开度明显偏大，说明走旁路的空气量偏大，使得进入燃烧室的空气偏少，燃空比不匹配，产生高频振动跳闸。

（7） BYPASS异常开大的原因查看A-CPFM数据[CORRECTION LOG DISPLAY]后发现，从9月4日开始，多次发生#17传感器Low band报警A-CPFM自动修正，并且在不同负荷段也发生此情况。

综上所述，分析认为是由于#17压力波动传感器劣化，输出信号偏低，发生Low band报警，引起机组A-CPFM自动修正过量，使运行点处于不稳定边界，最终导致#13、#14燃烧器HH4频燃烧振动，机组跳闸。

3 处理办法

在未更换#17压力波动传感器之前，将#17压力波动传感器输出强制为零；择机更换#17压力波动传感器。在A-CPFM计算机上将控制参数恢复至#17号压力波动传感器劣化之前，步骤如下：

（1） GT停机后，对#17传感器解线。

（2） GT停机后，在逻辑页GC101A SG02中对PLCSO设定变更的母函数ACPFM011-FX101重新设定，设定变更完毕后，将其逻辑上传、下载到EMS电脑上，设定值如图1所示。

图1 PLCSO重置

（3） 删 除#17燃 烧 器 从2012/9/4 00：00至2012/9/10 00：00的CPFA数据。

（4） 在OPS电脑GT OPERATION画面上实施A-CPFM OFF→RESET→ON，消除不良的修正记录。

（5） 在A-CPFM电脑上对A-CPFM进行RESET复位，消除报警数据。

4 防范措施

压力波动传感器属于高精密仪器，长期工作在高温区，其性能易劣化，因此需定期检查A-CPFM数据，特别是机组水洗后、天然气成份变化、燃烧调整后、运行工况变化时。检查步骤如下：

（1） 检查A-CPFM计算机correction output页面，首先reset停机后的报警值，检查是否仍有报警，记录报警信息和修正信息及修正原因；

（2） 检查A-CPFM计算机alarm display页面，首先reset停机后的报警值，检查是否仍有报警，记录报警信息；

（3） 检查A-CPFM计算机symtem settings页面，首先reset停机后的报警值，检查是否仍有报警，记录报警信息；

（4） 检查A-CPFM计算机sensor abnormal页面，检查是否有传感器异常，并记录传感器编号；

（5） 检查A-CPFM计算机correction log 页面，检查修正信息及修正原因；

（6） 检查A-CPFM计算机correction detail页面，检查修正详细信息及修正原因；

（7） 检查A-CPFM计算机plant status页面，检查机组状态，记录异常信息。