M701F3型联合循环机组启动后无法点火分析

冯宁

摘要：文章分析了M701F3型燃气-蒸汽联合循环机组无法点火原因及处置方法，着重梳理该型号燃气轮机点火流程及相关逻辑，并分析无法点火时机组状态、风险及建议。

关键词：燃气轮机;中间油压;点火

中图分类号：TM611.31                                  文献标识码：A                                  文章編号：1674-957X（2020）21-0116-02

0  引言

350MW级、单轴燃气-蒸汽联合循环机组以天然气为燃料，日启停调峰运行，燃气轮机采用三菱重工/东方电气集团公司联合制造的M701F重型燃气轮机，设计功率270MW;汽轮机采用三菱重工/东方电气集团公司联合制造的TC2F-30型汽轮机，设计功率129.8MW。近期，2号机组启动过程中，相继出现多次燃气轮机无法点火现象。文章着重梳理该型燃气轮机的点火逻辑，并对机组无法点火现象进行风险分析。

1  无法点火现象

3月，2号机组启动时，相继出现3次燃气轮机无法点火现象，TCS系统均报事故油中间油压低告警。11日，2号机组冷态启动，挂闸后事故油中间油压3.7MPa，无法点火，机组被迫停运排查故障。3月16日、17日，2号机组启机过程中，再次出现控制油中间油压低于4MPa，无法点火现象，持续几分钟后，油压恢复正常。

2号机组无法点火的直接原因为：点火前事故油中间油压低。造成事故油中间油压低有AST电磁阀不严或卡涩，中间油节流孔圈或取样管异物堵塞等原因。

3月11日，解体2号机组控制油危机遮断模块1号电磁阀组，检查发现节流螺塞有生料带堵塞部分节流孔，生料带疑为仪表或压力开关拆解维护时掉入油管路，清理后起泵试验，油压恢复正常。

3月17日、18日，再次对2号机组控制油危机遮断模块进行检查，未发现明显异常，初步怀疑16日、17日启机过程中，事故油中间油压力短时低的原因为电磁阀组中电磁阀或滑阀关闭不到位，导致油压建立缓慢。

下文重新梳理M701F3型燃气轮机的点火逻辑，分析无法点火时的机组状态及风险建议。

2  机组清吹结束至点火成功的流程及逻辑

2.1 机组清吹结束至点火成功的正常流程

机组启动清吹550s后，TCS发出降速至点火转速点火的申请“GT PURGING OFF”，SFC开始拖动机组降速至设定的点火转速。点火转速为大气温度的函数，目的在于修正点火时大气温度对空气质量流量的影响，防止点火不成功，气温越高点火转速越高，反之亦然。大气温度20℃对应的点火转速为580r/min。转速降至点火转速后，满足条件触发“GT FUEL RQ”信号，点火器上电打火，AST电磁阀带电，建立控制油保安油压，此时燃料排空阀关闭，关断阀打开，汽轮机中、低压主蒸汽阀均全开。发出“FUEL ON”信号，表示燃料开始投入，准备进入燃气轮机点火。检查满足点火条件后，触发“GT GAS ON”之后机组以CSO14.5%（预设的点火燃料量）的燃料流量按照预设值去打开主燃料和值班燃料PCV及FCV。当位于18号、19号燃烧器上的4个火检探头均检查到火焰后，点火成功，点火器停止打火，自动退出点火器。此时燃气轮机运行在“FUEL LIMIT”控制方式下，按预设升速率升速。2号机组正常启动时的点火事件动作过程如表1所示。

2.2 具体点火逻辑及分析

2.2.1 GT FUEL RQ（与）逻辑

①非高盘模式;②MASTER ON;③燃气轮机转速大于点火转速（500r/min）;④SFC运行中;⑤以下条件为与后，延时10s：1）非高盘模式;2）无火检信号;3）SFC在最低速保持信号;4）汽轮机冷却蒸汽条件满足或低压主蒸汽电动门已开且压力>0.3MPa。

其中汽轮机冷却蒸汽条件满足信号，由DCS逻辑判断送出，具体如下（与）：（a）辅汽供低压缸冷却蒸汽电动门已开;（b）低压缸冷却蒸汽压力调阀投自动;（c）低压缸冷却蒸汽减温水调阀投自动;（d）低压缸冷却蒸汽压力>0.2 MPa;（e）低压缸冷却蒸汽温度>160℃。

分析：根据上述逻辑可知，当需要人为干预延迟点火时，只需在降速开始时，人为将汽轮机冷却蒸汽条件满足破坏（可通过将低压缸冷却蒸汽压力调阀或减温水调阀切手动等）即可。此时机组尚未挂闸，点火器亦未上电打火。机组将定速在点火转速，等待点火条件满足。

2.2.2 GT IGNITER RUN，由点火器的AUTO RUN RQ触发（与）逻辑

①EMERGENCY OIL（GAS）SV REQUEST;②未到RTDSPD（燃气轮机转速> 2940r/min）;③无FLONT（GAS ON延时10s）。其中EMERGENCY OIL（GAS）SV REQUEST（与）：1）GT FUEL REQUEST;2）GAS REQUEST（此条件任何时间都为1）;3）燃料放散阀开正常。

分析：EMERGENCY OIL（GAS）SV REQUEST条件满足后，将使4个AST电磁阀上电，即建立保安油压。

2.2.3 GT GAS ON（与）逻辑

①MASTER ON;②EMERGENCY OIL（GAS）SV REQUEST;③事故油中间油压不低;④事故油中间油压不高;⑤燃料关断阀已打开;⑥燃料放散阀已关闭。

分析：GT GAS ON与GT FUEL ON（FLON）为同一信号，条件满足后使“GT FIRE”置“1”，此时CSO变为14.5%，对应开启主燃料、值班燃料的PCV及FCV。

2号机组出现的几次中间油压低现象，使得GT GAS ON不满足，无法打开主燃料、值班燃料的PCV及FCV。但应注意此时机组已挂闸，点火器已上电打火。

2.2.4 GT GASONT邏辑

与“GT FLONT”相同，为“GT GAS ON”置“1”后，延时10s触发。

分析：FLONT在GT GAS ON置“1”后，延时10s的目的是等待4个火检探头检测是否着火。即燃料投入10s内，4个火检应检测到火焰，否则相应的FLAME18（A）、（B），FLAME19（A）、（B）报火焰异常告警。若燃料投入10s后，FLAME18（A）、（B）均未检测到火焰或者FLAME19（A）、（B）均未检测到火焰，会触发GT TRIP，机组跳闸。

2.2.5 GT IGNITER STOP逻辑

由IGNITER AUTO STOP RQ触发，是AUTO RUN RQ触发。FLONT置“1”后，AUTO RUN RQ条件不满足置“0”，触发点火器停止打火。

分析：点火器在燃料投入10s后，不论是否已点着火都将停止打火。

3  无法点火时机组状态

以3月11日2号机组冷态启动为例。当日07时07分，事故油中间油压低告警，延时1min来压力超时告警。由上述的正常事件过程可知，此时机组状态为AST电磁阀已上电，机组挂闸，RSV、LPSV、燃料关断阀已打开，燃料放散阀已关闭，点火枪已上电打火中。因事故油中间油压低，造成“GT GAS ON”信号不满足，主燃料、值班燃料PSV、FSV无法打开。此时燃气轮机一直维持点火转速，等待点火条件。

4  风险分析

机组启动过程中，因中间油压低无法点火，持续保持在此种状态，有以下几点风险：①正常情况下点火器打火在20s内，但此时点火器一直处于通电打火状态，直到进天然气为止，时间过长易对点火器造成损伤;②此时事故油已建压，燃料关断阀已打开，且点火器处于正常打火状态，一旦主、值班燃料阀不严天然气漏入，有爆燃熄火可能，对燃烧部件有较大冲击;③此时RSV、LPSV已打开，机组在580r/min左右长时间保持，热态启动时炉侧过冷蒸汽容易凝结，汽轮机及其管道有水击风险。

5  结语

M701F型联合循环机组启动中，因事故油中间油压低无法点火时，鉴于运行人员可采取措施有限，且机组长时间保持在低转速运行，有较大安全隐患。故运行人员应根据实际情况及时申请停机处理，并按中调要求启动其他备用机组。后续在控制油系统检修的技术措施及管理措施上，应加强防范及改进，避免事件再次发生。

参考文献：

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