PG9171E型燃气轮机交流润滑油泵控制逻辑优化

2019-04-09赵光锋余亮

综合智慧能源 2019年3期

赵光锋，余亮

(浙江浙能金华燃机发电有限责任公司，浙江金华 321025)

0 引言

浙江浙能金华燃机发电有限责任公司现有1套9E燃气－蒸汽联合循环发电机组，采用GE公司PG9171E型燃气轮机。2014年6月，燃气轮机完成DLN1．0型干式低氮燃烧器的改造工作，控制系统由Mark V升级为MarkⅥe。在改造调试阶段，发生天然气供应中断、机组非正常停机，同时交流润滑油泵(88QA)不能正常投运，导致机组润滑油压低保护动作跳闸。

1 机组故障经过

当燃气轮机负荷加至70 MW时，机组发出“天然气速比阀后P2压力低”的报警信号，速比阀开度快速增大至90%以上，燃气轮机负荷快速下降，机组负荷降至－2．2 MW并发出“发电机开关跳闸”的报警信号，发电机开关解列。运行人员点击“START”启动指令失效，燃气轮机转速信号(TNH)继续下降;同时燃气轮机发出“应急润滑油泵运行”的报警信号，应急润滑油泵(88QE)启动运行，此时未有任何润滑油压力低的报警信号;当机组转速继续降至50%时，发出“润滑油母管压力低”和“润滑油母管压力低跳闸”的报警信号，机组跳闸熄火。在燃气轮机发电机开关解列至跳闸熄火的整个过程中，交流润滑油泵没有正常投入运行。

2 交流润滑油泵控制逻辑分析

在机组润滑油温度满足要求时，交流润滑油泵(88QA)可以单独投入运行;而当润滑油箱油温度低于MarkⅥe的逻辑整定值(17．8℃)时，需要投入润滑油加热器与其一起运行，直至润滑油箱油温度大于21．0℃时加热器方退出运行。根据燃气轮机控制逻辑分析(如图1所示)，在以下3种情况下交流润滑油泵(88QA)需要投入运行:(1)在机组正常的启停过程中，主润滑油泵未能够提供足够的润滑油压力时，由交流润滑油泵(88QA)向机组提供润滑油;(2)在正常运行过程中，由于机组保护动作或其他原因使主保护逻辑L4失电，MarkⅥe控制系统发令使交流润滑油泵(88QA)投入运行;(3)燃气轮机运行过程中润滑油系统压力下降，逻辑信号L63QALY动作置“0”，交流润滑油泵(88QA)投入运行［1］。

图1 交流润滑油泵主控制逻辑信号L4QAZFig．1 Main control logic signal L4QAZ of AC lubricating oil pump

在燃气轮机启动时，交流润滑油泵(88QA)应根据MarkⅥe控制指令自动投入运行，直至机组达到工作转速的95%时(工作转速继电器14HS动作)停运，润滑油系统的油压变为由主润滑油泵提供［1］。

正常停机过程中(如图2所示)，燃气轮机停机逻辑信号L94X置“1”，待机组转速下降至工作转速的94%时(工作转速继电器14HS返回)，MarkⅥe发控制指令使交流润滑油泵投入运行，润滑油系统的油压由主润滑油泵与交流润滑油泵一起提供。

图2 燃气轮机运行转速辅助信号L14HSXFig．2 Operating speed auxiliary signal L14HSX of gas turbine

当天然气调压系统故障供气中断时，天然气气压持续下降，进入燃气轮机的燃料不仅不能维持原负荷运行，还会导致机组负荷快速下降，最终引起燃气轮机逆功率动作和发电机开关解列。正常情况下，机组解列后交流润滑油泵(88QA)会启动运行，保证润滑油系统压力正常，应急润滑油泵(88QE)则保持在“备用”状态，当润滑油系统压力低时应急润滑油泵(88QE)及时投入运行。由于管道中天然气压力无法维持机组全速空载，导致转速快速下降。燃气轮机在上述过程中，既未发生主保护失去(L4仍置“1”)，也未出现人为或者MarkⅥe控制系统发出的停机命令(L94X置“0”)，因此当机组转速下降至94%及以下，工作转速逻辑信号L14HS虽已置“0”，但L14HSX仍自保持为“1”(如图2所示);与此同时，燃气轮机跳闸之前未发出“润滑油压力低”的报警信号，逻辑信号L63QALY仍置“1”，不满足交流润滑油泵投入运行的条件(如图1所示)，MarkⅥe控制系统检测到交流润滑油泵(88QA)未投入运行，应急润滑油泵(88QE)程控立即启动运行，与主润滑油泵一起供润滑油压力。

3 交流润滑油泵控制逻辑存在的问题与优化

MarkⅥe控制系统涉及交流润滑油泵(88QA)启动控制部分在设计上存在不足，在燃气轮机发生非正常停机过程中，启动交流润滑油泵(88QA)不能及时准确地启动。停机后，热工人员对逻辑信号L63QALY涉及的润滑油系统压力开关63QA－2进行了校验，该压力开关整定值符合要求;检查MarkⅥe控制系统中润滑油压力模拟量信号QAP2的变送器96QA－2，该压力变送器信号介于4～20 mA，未见异常;对比燃气轮机控制系统升级前后润滑油压力模拟量信号QAP2的保护定值，发现该定值为0．2890 MPa，而原MarkⅤ控制系统中QAP2保护定值为0．3103 MPa。经GE公司同意，将润滑油压力模拟量QAP2定值恢复至0．3103 MPa，保证异常工况下、润滑油压力低时，及时联锁启动交流润滑油泵(88QA)运行。同时，对交流润滑油泵(88QA)主控制逻辑信号L4QAZ作局部修改，将原逻辑块中信号引入点D的逻辑信号由L14HSX改为L14HS(如图3所示)。L4QAZ逻辑模块完善后，机组即使发生非正常停机(主保护 L4置“1”，停机命令 L94X置“0”)，交流润滑油泵(88QA)不受逻辑信号L14HSX自保持回路的影响(如图2所示)。调整后的燃气轮机发电机只要开关解列，转速下降至94%及以下，工作转速逻辑信号L14HS置“0”，就实现L4QAZ置“0”，交流润滑油泵(88QA)投入运行。

为验证L4QAZ逻辑模块完善后机组实际响应效果，在燃气轮机停机过程中预选负荷至10 MW时，缓慢关小天然气前置站出口阀，随着天然气压力的持续下降，MarkⅥe控制系统自动选择非正常停机方式，燃气轮机减负荷以及发电机开关解列后交流润滑油泵(88QA)能正确响应，停机过程平稳、正常，达到了理想效果。