新疆某9E燃机机组排烟温度分散度大故障分析

杨立国

中国航发燃气轮机有限公司 辽宁 沈阳 110000

一、故障现象及分析

新疆哈密煤化工尾气综合利用宣力发电项目新建2台9E燃机联合循环发电机组及公辅设施。2016年9月20日，#1机组第5次点火达到3000r/min，在全速空载状态下运行约20分钟时，出现排烟温度分散度超限，引起机组故障跳机。

1、故障分析。故障树分析(FTA)作为一种由上往下的演绎式失效分析法，利用布林逻辑组合低阶事件，分析系统中不希望出现的状态，用

来了解系统失效的原因，确认某一安全事故或是特定系统失效的发生率。首先通过对顶事件产生的原因进行系统和全面的分析排查，以故障树的形式将所有导致该故障发生的根源逐一罗列。

一般而言，造成运行中机组排烟分散度高主要有以下几种情况:

1)测量元件及线路问题

a)排烟热电偶损坏或者开路；

b)端子排上出现接触不良，使得测量值远远偏于实际值。

2)燃料系统和燃料喷嘴

a)连接燃料喷嘴的软管破损活法兰漏气，造成进喷嘴燃料量异常；

b)燃油分配器出口压力不均；

c)雾化空气气动参数；

d)燃料喷嘴受异物影响堵塞；

e)燃料喷嘴烧蚀。

3)燃烧室部件

a)燃烧室外缸或端盖受损，泄露；

b)火检或火花塞连接固定处泄露；

c)联焰管外管套泄露。

4)燃烧热部件

a)火焰筒烧穿、破裂或变形；

b)过渡段烧穿、破裂或变形；

c)联焰管烧损。

5)透平喷嘴

a)透平一级喷嘴烧损；

b)透平一级喷嘴冷却孔受堵，叶片变形等。

6)水洗引起

a)88TK风机风管大量进水；

b)排气缸大量积水。

2、故障定位。通过对故障树6个底事件的分析排查，逐层收网，定点击破，定位故障原因为雾化空气温度过低。这是由于燃料在该状态下为轻柴油(该机组起动过程使用的燃料为轻柴油，当机组加负载至约3MW时才能将轻柴油切成较低热值的煤气)，而在燃烧轻柴油时雾化空气也会伴随油进入喷嘴，起到油雾化作用。

回放雾化空气在运行过程中各项历史参数(压力、温度等)的变化，与排烟温度分散度曲线进行对比分析，雾化空气的温度曲线与排烟温度分散度曲线有一定的关联性。再次起机试验，通过调节雾化空气冷却器闭式水进口阀门的开度，将雾化空气温度由原来80℃升至95℃，发现排烟温度分散度收敛，后经过几次反复试验，继续将雾化空气升温，升至103℃之后分散度开始逐渐接近理想值；雾化空气再升高，超过103℃后发现排烟温度分散度又开始变大。之后几次起机监视雾化空气温度，让其保持在一定的温度范围内，燃机未发生排气温度分散度故障问题，排故措施有效。

一般而言，在正常运行中机组各排烟温度应当是均匀而且稳定的。所以，一旦在运行中出现各热电偶测量值偏大的情况，则说明燃烧系统很有可能已经出现的故障。如在一定时间内偏差未减小甚至出现了不断恶化的情况，则对燃机的安全正常运行会带来极大的危害。所以，在运行中加强对排烟分散度的监视，也是对燃机喷嘴、燃烧室、过渡段和透平等高温部件工作运行状况的整体评估。

二、排烟温度分散度―影响燃机正常运行的重要参数

作为在燃机运行中一项重要的指标，监视排烟温度分散度的状况是非常重要的，尤其是在满负荷的情况下。

首先，应该尽量把排烟温度分散度控制在比较小的范围内运行。从其他类型燃机的运行和检修情况来看，平时运行时排烟温度分散度高的机组，其热通道部件的损坏远大于排烟温度分散度低的机组。有些机组虽然运行时排烟温度分散度只是接近报警值，但其热部件的损坏也已相当严重。因此，只有确保小的排烟温度分散度，才能确保整个热通道中有比较均匀的温度场，使热通道部件有较长的使用寿命。

其次，必须严密监视排烟温度分散度的变化。当短时期内排烟温度分散度有较大的变化时，说明有新的故障产生，应该认真分析，逐项排查，尽早排除故障，使排烟温度分散度恢复正常。第三，当排烟温度显示某些点超温报警甚至达到停机值时，说明上游很可能出现温度场不均匀情况，尤其是在报警的点相邻时。虽然它们只是报警而不是真正达到停机，但从保护热通道部件的角度出发，应尽量避免在该情况下长时间运行，最好的方法是降低负荷，待以后查找原因，消除故障。

三、结语

雾化空气的温度对燃机排烟温度分散度有很大的影响，排烟温度分散度在一定程度上能够及时快速的反应出机组运行的实际情况。所以在机组试运期间要时刻监视雾化空气温度变化及排烟温度分散度显得尤为重要。当排烟温度分散度大或者排烟温度场不均匀时，控制系统会及时发出报警，提醒运行人员采取对应措施，或者直接发出停机指令，以防止事故进一步扩大。