三菱M701F4型燃机BPT偏差大的处理经验介绍

摘要：三菱M701F4型燃气轮机排气监测主要分为温度检测、压力检测、与可燃气体含量检测。燃机排气温度监测是由 26 个热电偶组成的，其中 20 个热电偶用于监测BPT（透平叶片通道）的烟气温度，6 个热电偶用于监测透平排气系统下游排气烟道的排气温度，在机组运行时当单个 BPT（与平均叶片通道温度之间）温差超过联锁逻辑设定值时将激活报警，燃机将会自动降负荷或按照正常停机步骤自动停机。

关键词： BPT偏差  涡旋角度  锥形滤网

0 引言

燃气轮机具有启停快，污染排放低等优点，近几年以来在国内得到了广泛应用，燃机机组在投入运行后由于诸多方面的原因，往往会陆续出现一些故障或缺陷，其中BPT（叶片通道温度）偏差大这类故障会直接影响到机组的安全运行。以下详细分析介绍了几起BPT偏差大的处理过程。

1 公司及机组概述

1.1公司介绍

某公司位于浙江省中西部，目前仅配置有一套 400MW 级、“F”系列高效单轴联合循环机组，机组由一台三菱 M701F4 燃气轮机、一台TC2F-35.4蒸汽轮机和一台QFR-480-2-21.5型发电机组成，机组主要是针对用于基本负荷的长期连续运行而设计的。主机的布置方式是燃机、汽机、发电机同轴布置，其中燃机安装于罩壳内，燃机燃料采用的是天然气，在设计标准规定的条件下，联合循环机组的总出力为 458.02MW。

1.2机组介绍

三菱M701F4型燃机主要是由带有进口可调导叶的17级高效轴流式压气机、20 只绕压气机轴线环形布置的分管燃烧器的燃烧室，以及4 级反动式叶片的透平段组成，燃机的特点是高温透平，其叶片装有先进的冷却系统并涂有涂层，以改进耐热、耐腐蚀和机械磨损能力。燃机的辅助系统主要包括：进气系统，排气系统，润滑油系统，控制油系统，压气机抽气和透平冷却空气系统，消防系统，燃气控制系统和燃气轮机控制系统。

1.2.1燃烧器的压力波动监测

燃机的燃烧器压力波动监测系统（CPFM）是由20个动压传感器和4个加速度传感器组成，传感器可将压力波动信号传入燃机控制系统。CPFM 设有三个等级的保护功能即：报警、runback和跳闸。压力波动频率被分为几个频率带，每个频率带设有各自的报警标准，机组在运行时需要加强监视各个参数。

1.2.2燃机的排气监测

燃机排气系统作用是将燃机的排气引入余热锅炉，燃机的排气监测主要分为温度检测、压力检测、与可燃气体含量检测。燃机排气温度监测是由 26 个热电偶组成，其中 20 个热电偶用于监测BPT透平叶片通道的烟气温度，6 个热电偶用于监测透平排气系统下游排气道的排气温度。20 个BPT热电偶紧靠透平第四级动叶下游安装在排气缸内，位于高速气流中的热电偶，能更快对温度的变化做出反应，向燃机控制信号提供输入信号，用于实现控制、报警和跳闸功能。温度保护中设置当叶片通道热电偶或排气热电偶的平均温度超过透平控制系统中温控线并一直升高到设定值时燃机会报警、自动停机或跳闸。

燃机排气设有3只压力开关，这些压力开关安装在排气道内，位于透平和余热锅炉之间，监测燃机排气压力，三个开关中的两个开关在压力达到设定值的时候引起机组停机。排气道内还设有排气压力传感器和压力表，排气压力传感器向燃机控制系统提供信号，用于监测燃机排气压力并能在压力值超过设定值时报警。

燃机排气道内设有可燃气体探测器，用于监测排气道内燃气状况。在探测器和排气道之间安装有电磁三通阀，在停机期间燃气探测器吸入来自燃机排气道的空气以检测其内部是否有燃气泄漏;在燃机运行期间，其中一个连接打开向大气排放，因此探测器只能在燃机停机期间进行检测，当检测到燃气泄漏时报警。

2 BPT偏差几次异常的分析与处理

本公司机组自2014年投产以来在满负荷运行过程中先后两次出现过#9与#16 BPT负偏差逐渐增大的情况，其中最大BPT负偏差接近报警值-30℃。此外还出现了一次机组降负荷过程中燃机带75MW左右负荷时，#10BPT偏差变化趋势大的报警情况。

2.1  BPT偏差理论分析

BPT 由燃机转速和负载决定，受到大气温度、大气压力、进口和出口压损、透平工况的影响。设置BPT的目的在于燃烧器工作于高温区，难以直接监测，若燃烧器发生损伤，BPT偏差就会发生变化，BPT出现偏差意味着透平入口的燃烧室温度出现偏差，即透平入口每个叶片通道温度与平均叶片通道温度出现了偏差，测量 BPT 是估算透平入口温度最有效的方法，可通过控制燃料流量以保证透平入口气体温度稳定在允许的范围内。如果 BPT 温度偏差大，透平叶片就会受到高热应力，当单个 BPT（与平均叶片通道温度之間）温差变化率超过联锁逻辑设定值时，激活报警，燃机按照正常停机步骤自动停机。

2.2  BPT偏差可能的产生原因

燃机燃料经过集管均匀分配给20个燃烧器，再分配到值班、主A、主B、顶环喷嘴。当20个燃烧器的燃气或空气流量分配不均时，燃烧温度产生偏差，从而引起BPT偏差。燃料侧主要是喷嘴偏差、燃气管道偏差、管道泄漏、堵塞等。空气侧主要有燃烧器偏差、旁路阀偏差、缸体偏差、燃烧器损伤等，由于制造加工精度、预制工艺的原因，这些偏差是肯定存在的，但是需要在允许范围内。此外还可能有热电偶方面的问题，如果发现热电偶存在问题，需要改变或调整热电偶安装的位置。

2.3 缺陷的具体处理经过

当机组满负荷运行发生#9与#16 BPT负偏差增大的情况后，检修人员首先校验检查了热电偶经确认无异常后，随后对燃气管路部分重点是主喷嘴上的锥形滤网清洁度情况进行了检查，并结合机组负荷状况考虑了涡旋角度。根据三菱机组涡旋角度规定，检修人员在停机后重点拆卸检查了#7和#14燃烧器燃料通道管路阻塞情况，发现其主喷嘴主A、主B燃料支路上的锥形滤网阻塞很严重，焊渣、铁屑等杂物较多，阻塞了燃料正常流动，从而引起#9和#16BPT负偏差增大。对于#10BPT在75MW负荷时出现变化趋势大的报警，停机后根据旋转角度规定，检修人员重点检查了#4、#5、#6燃烧器主喷嘴滤网，发现这3只喷嘴滤网阻塞现象均较突出。通过超声波清洗机将这些滤网清洗干净复装后，机组运行时BPT偏差均已恢复正常，故障现象得以排除。

3 总结及建议

（1）基建时期机组现场安装时要高度重视燃气管路的清洁度问题，管路的冲管工作要按照规程要求严格执行，确保燃气管道系统的清洁度。

（2）保证燃机的进气品质，天然气调压站、前置模块过滤器的过滤效果应良好，其滤芯需要定期更换，过滤器需要及时排污。

参考文献：

[1]东 方 汽 轮 机 有 限 公 司.G324A-000106DSM M701F4 燃气蒸汽联合循环机组运行维护手册[Z]. 四川德阳：东 方 汽 轮 机 有 限 公 司，2013.

[2] 东 方 汽 轮 机 有 限 公 司.E1-S4-85896 燃气轮机控制设定[Z]. 四川德阳：东 方 汽 轮 机 有 限 公 司，2013.

作者简介：

赵景宇（1972），男，工程师，从事燃气轮机设备的检修维护管理工作