M701F4型燃气轮机联合循环机组调试中的主要问题及解决方法

杨永中

（浙江浙能金华燃机发电有限责任公司，浙江 金华 321025）

M701F4型燃气轮机联合循环机组调试中的主要问题及解决方法

杨永中

（浙江浙能金华燃机发电有限责任公司，浙江 金华 321025）

介绍了三菱M701F4改进型单轴燃气轮机联合循环机组在调试中遇到的主要问题，如透平冷却空气系统减温水流量低保护跳机、临时滤网堵塞、燃气管道泄漏等。针对发生的问题，在原因剖析的基础上，提出解决措施和预防建议，对同类型机组具有一定的借鉴意义。

燃气轮机；原因分析；解决；预防

某电厂建设的三菱M701F4改进型单轴燃气轮机联合循环机组于2014年7月完成机组整体启动调试，转商业运行，是目前国内已投运单机容量最大的燃气轮机联合循环机组，由 1台M701F4（G324A）型燃气轮机、1台NG-M701F4-R型余热锅炉、1台TC2F-35.4型蒸汽轮机和1台QFR-480-2-21.5型发电机组组成。

调试过程中发生了TCA（透平冷却空气系统）减温水流量低保护跳机、临时滤网堵塞、燃气管道泄漏等问题，在一定程度上影响了试运进度，增加了调试成本。

1 生产工艺与燃机结构

M701F4型单轴燃气轮机联合循环机组的生产工艺流程是：天然气经过天然气调压站、前置模块和天然气控制模块的过滤、调压、计量、加热和流量调节后，送入燃烧器，空气经过燃机进气系统过滤后进入压气机进行压缩升压，进入燃烧器与天然气混合燃烧，燃烧后的高温烟气进入燃机透平做功，带动燃机转子转动，拖动发电机发电。

燃机排出的高温烟气进入余热锅炉，加热给水，产生过热蒸汽，烟气中的热量被充分吸收和利用后，经锅炉的烟囱排入大气。余热锅炉产生的高温高压蒸汽进入汽轮机做功，拖动发电机发电。做完功的蒸汽在凝汽器被冷却成水，再重新进入余热锅炉，形成燃气-蒸汽联合循环发电。简单流程如图1所示。

M701F4型燃机本体机构如图2所示。燃机主要由进气系统、压气机、燃烧器、透平和排气系统构成。主要辅助系统有润滑油系统、控制油系统、TCA（燃机空气冷却器）系统、壳体冷却空气系统等。

图2 M701F4型燃机本体机构

2 调试中的主要问题

机组调试期间主要遇到了以下问题：

（1）临时滤网堵塞。

天然气经前置模块的FGH（燃气加热系统）以及Y型滤网后进入燃气控制模块。4只燃气流量控制阀后各配置了1个200目的临时滤网，做为调试期间阻拦管道内杂物颗粒进入喷嘴的最后一道防护。虽然在前置模块配置了相同目数的Y型滤网，但在调试期间，临时滤网仍频繁发生堵塞，主要发生在机组首次进入高速以及首次带高一级负荷情况下，造成机组无法继续运行，只能停机清洗滤网，很大程度上影响了调试进度。

（2）TCA减温水流量低保护动作。

三菱燃机为了更好地冷却透平壳体、转子和叶片，配置了TCA系统，部分来自压气机排气经板式换热器冷却和滤网过滤后，进燃机本体。TCA冷却水取自给水系统，为保证冷却效果，设置了低流量保护。在调试过程中多次发生TCA减温水流量低保护动作，机组跳闸。

（3）BPT偏差大保护动作。

三菱燃机排气温度系统有26只热电偶，其中20只热电偶测量BPT（叶片通道温度），6只热电偶测量排气道排气温度。对于BPT，燃机配置了温度高和偏差大2项保护，即：叶片通道温度（平均值）高于等于叶片通道温度（参考值）45℃，机组跳闸；当任一点BPT与平均温度偏差高于20℃或低于30℃时报警，高于30℃或低于60℃时延时30 s跳闸。在调试过程中，由于不同原因机组多次发生BPT偏差大，机组被迫停机。

（4）油系统渗油、漏油。

由于机组采用单轴布置，因此燃机本体、汽机本体、发电机各油系统均由同一润滑油箱和交流泵供给。调试过程中，发生润滑油油质不合格、滤油时间过长，燃机1号轴承漏油导致燃机进气室进油，发电机氢气置换过程中发电机进油等问题，影响了机组的安全运行和调试进度。

（5）天然气系统多处泄漏。

天然气调压站、前置模块、燃气控制模块以及进燃机喷嘴前各管道在调试过程中都不同程度地发生过泄漏现象，且多次由于泄漏过大被迫停机处理。泄漏主要发生在各管道对接处以及各压力、温度测量取样点，如临时滤网法兰、喷嘴前管道对接法兰等处。

3 原因问题分析及解决措施

3.1 临时滤网问题

调试期间，临时滤网频繁发生堵塞，经仔细分析，原因主要是：

（1）调压站至前置模块管道采用碳钢管，管道冲洗不彻底，焊渣杂物残留较多。

（2）天然气管线建好后至天然气进气时间间隔过长，管道保护效果不理想。

（3）Y型滤网设计安装不到位，滤筒和管道壁之间存在间隙，且Y型滤网未采用水平布置。

（4）临时滤网和Y型滤网目数配置不合理。

对此，有针对性地采取了相关措施：采用超声波清洗临时滤网，使用加酶的专用清洗剂对临时滤网进行彻底清洗；在前置模块流量计前及Y型滤网前放置耐高温磁铁；调整Y型滤网至水平布置，并加厚滤筒和管壁间的密封垫；提高Y型滤网的目数至250目，提升过滤效果。采取以上措施后，基本解决了临时滤网堵塞问题。

3.2 TCA减温水流量低问题

TCA冷却水取自高压给水，与高压省煤器并联配置。其回水1路去高压汽包给水调节阀入口，最终进入高压汽包；另1路至凝汽器，作为机组启停以及低负荷阶段，满足TCA最小流量控制需要。管路上各装有1只流量调节阀，该调节阀的控制方式没有对流量实现闭环控制，仅根据设定流量和阀门特性计算出开度指令，最后由阀门定位器进行阀门定位。

造成TCA减温水流量低的原因有：

（1）TCA回水至高压汽包调节阀定位器故障，在机组正常满负荷运行期间，无故瞬时关闭。

（2）TCA回水至凝汽器调节阀选型不合理，在阀门低位调节时由于前后压差大，无法打开，且阀门行程位置来回换动，导致流量波动较大，管道振动大。

（3）TCA回水高负荷时回汽包，启停以及低负荷时回凝汽器，在2种模式切换过程中存在较大的流量扰动。

针对上述问题，更换了TCA回水至高压汽包调节阀定位器；更换了TCA回水至凝汽器调节阀，重新匹配阀门特性曲线，调整其开关速度，以满足TCA减温水模式切换和紧急响应的需要；机组运行期间，制定流量保护曲线，加强监视，执行反事故措施。采取上述措施后，TCA系统运行的稳定性大大提高，基本实现了各项自动调节和控制功能。

3.3 BPT偏差大问题

调试期间，多次发生BPT温差大报警，分析原因主要有以下几方面：

（1）由于主A、主B燃气管道临时滤网堵塞严重，甚至破损，造成部分燃烧室主A、主B喷嘴前滤网有异物，燃机BPT偏差高。

（2）个别热电偶安装位置不到位以及热电偶故障，导致BPT偏差高。

（3）罩壳内燃气集管压力变送器软管破损，造成该压力测点取样信号失真，影响了调节效果，同时漏气改变了原定气量的分配，改变了实际参与燃烧的燃空比例，造成BPT温差高。

（4）主A或主B流量控制阀差压变送器进口阀故障未打开，造成主A流量控制阀未能通过前后压差正确控制，参与燃烧的天然气流量比例改变，造成BPT温差高。

针对上述问题，采取的主要措施有：加强临时滤网压差的监视，及时清洗或更换；检查各热电偶安装位置并更换故障热电偶；启动前加强对系统的检查，及时发现并处理系统缺陷，保障系统的运行可靠性。执行上述措施后，有效避免了BPT偏差大情况的频繁发生。

3.4 油系统渗油、漏油问题

油系统调试期间发生的问题有以下原因：

（1）油系统管道清理不彻底，造成油循环时间较长，油管道返工清理。

（2）燃机1号轴承端盖不严导致漏油，致使油流入燃机进气室。

（3）机组轴承首次润滑油冲洗过程中，由于润滑油箱油烟风机未投运，轴承回油不畅，造成2号轴承座满油，润滑油通过循环密封油箱进入发电机循环密封油箱油烟风机。

（4）发电机氢气置换期间，氢压上升后，排氢调节油箱旁路阀关闭，排氢调节油箱出油阀未打开，造成发电机内进油。

针对上述问题，必须注意：加强系统管道、阀门等安装的过程管理，注重质量验收签证等工作；进一步加强设备单体调试期间的运行技术管理；在系统首次投运时，加强运行操作的指导，规范、细化运行典型操作票等。

3.5 天然气系统泄漏问题

针对泄漏点，采取了以下措施：

（1）对涉及的系统管道上的温度、压力等各类表计接头全面检查紧固。

（2）根据设计要求认真做好系统的压力试验。

（3）做好检修消缺后系统恢复、检查工作。

（4）核对厂家供货设备，切不可强行安装。如：核对燃烧室喷嘴和天然气环管对接管是否匹配，避免对接法兰位置错位。

（5）认真做好系统管道天然气首次进气升压后的系统检查。

4 结语

三菱M701F4单轴燃气轮机联合循环机组在国内投运的机组逐年增加，对现场调试遇到的问题进行检查梳理、分析总结并提出改进防范措施，有利于降低调试成本、缩短调试进度和提高机组使用寿命。

（本文编辑：徐 晗）

Main Problems in Test of the M701F4 Gas Turbine Combined Cycle Units and the Solution

YANG Yongzhong
（Zheneng Jinhua Gas-fired Cogeneration Co.，Ltd.，Jinhua Zhejiang 321025，China）

This paper introduces the main problems in test of the improved Mitsubishi M701F4 single shaft gas turbine combined cycle units，such as turbine shutdown protection due to low cooling water flow of cooling air system，temporary filter clogging，gas pipeline leakage，etc.To solve the problems，this paper brings forward solutions and prevention advices on the basis of cause analysis，which can be used as reference for units of the same type.

gas turbine；cause analysis；solution；prevention

TK477

B

1007-1881（2015）10-0066-03

2015-05-07

杨永中（1980），男，工程师，主要从事燃气轮机联合循环运行管理工作。