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引言
燃气轮机的IBH（进气加热系统）通常用于防止冬季压气机进口结冰，具有扩限制压比超限的作用，在压气机进口可转导叶的配合下，可以有效解决干式低NOX燃烧室预混燃烧工作范围狭窄的问题。通常GE燃机具有10%的通流余量，通过IBH可使6F机组的压气机喘振余量达到12%。在实际运行中，IBH不仅会影响燃机的功率和热效率；而且在IBH故障时，还可能影响机组的安全运行。因此，下面就6FA燃机IBH的一次故障跳机原因进行分析探讨，提出了提高燃机机组可靠性的管理及技术建议，为燃气轮机机组的安全运行提供参考。
1进气抽气加热（IBH）系统
如图1所示，进气抽气加热系统由手动进口隔离阀VM15－1、进气抽气加热控制阀VA20－1、压力传感器96BH－1/2以及控制阀的启动控制回路组成。抽气加热控制阀由带有I/P（电流/压力）转换器的启动执行机构65EP－3驱动，96TH－1是远程位置调节器。仪用空气经恒压阀VPR41-1将压力保持在0.31MPa，当控制系统输出不同的电流时，经I/P转换后，控制阀在不同的气压作用下有不同的开度。燃气轮机的进气加热是将少量压气机排气抽出，实现对压气机进气加热，防止压气机进口结冰。对于DLN燃烧系统，则可以扩大预混燃烧的范围。干式低氮氧化物（DLN）燃烧系统采用预混燃烧模式，空气和燃料在燃烧前先进行混合，预混模式被设计为：当机组在排气温度控制时，调整压气机空气流量保持完全恒定的燃烧温度。在额定的IGV最小全速角，投入了IGV温控的情况下，大约在70%负荷以后才能进入预混模式运行。如果借助于减小IGV角度，把预混燃烧模式扩大到较低的负荷，必然导致燃气轮机压气机的设计喘振裕度的减校同时，IGV角度的减小会引起较大的压降和空气流的总温度下降，它将可能导致第一级静叶片在一定的环境温度下结冰。在压气机设计时，为了考虑采用低于IGV最小全速角来扩展预混燃烧范围（这样可能导致压气机接近于喘振边界），从压气机抽取其总排量的5%，在压气机入口处与入口气流混合实现再循环。这样采用了压气机抽气并从压气机排气引到入口的再循环这样两种作用，来实现压气机的工作点远离其设计喘振边界的目的，从而也避免了在第一级静叶处形成结冰的条件。压气机入口加热量占压气机空气流量的百分数是IGV的一个函数。
2IBH故障引起跳机事件分析与处理
2.1跳机事件经过
2017-03-03T07:14:50机组并网后负荷为18MW，07:24:59IBH控制阀反馈偏差大于10%、偏差大于15%报警，IBH控制阀电磁阀跳指令触发，07:25:003号、4号火焰探测信号丢失，07:25:01发电机逆功率动作跳闸，燃机全速空载，07:25:10燃机燃烧分散度高跳机（燃机报警界面首次出现）。
2.2事件后检查
查阅历史记录，IBH进气加热控制阀反馈与指令偏差大于15%且开度大于50%，IBH控制阀电磁阀动作指令触发，仪用气控制阀失电，IBH阀全开，L83GVMN（IBH故障IGV最小允许）信号动作，IGV开度43.5%升至55%。在IBH、IGV开启过程中，燃烧出现异常，燃机分散度开始上升、负荷不断波动并骤降（18MW降到0MW）至燃机全速空载，发电机解列动作。随后，排气分散度升至跳机值，最终触发燃机主保护动作。检查IBH进气加热控制阀，指令-1%，反馈-7.8%。现场检查IBH进气控制阀反馈指示位置偏离，模拟给定IBH进气加热控制阀指令20%，盘面显示反馈为2.7%，模拟给定指令开度40%，盘面显示反馈为17.8%，模拟给定指令开度90%，盘面显示反馈为64.8%；检查就地IBH阀门传动杆下部固定螺栓松动，如图2所示，造成位置反馈电位器受传动杆被压，反馈上限约70%，连杆受归位弹簧作用，会跟着阀门的变化，但存在较大偏差。
2.3系统启动
接通PLC控制柜220V电源开关，以及接通PLC控制柜24V电源开关，对各热控元件进行送电。泵房电气柜经过申请才能送电（送电前检查测绝缘等完成），对泵电机进行测量绝缘是否合格，合格后接通电气柜电源开关。在适当时间做双电源切换试验，记录下延迟时间和恢复时间。先点动各台循环泵，观察电机方向是否正确，如不正确，更换电缆相序。另外，系统在不启动回水循环泵的情况下，根据系统自身压力自循环情况；在条件具备下，启动单台回水循环泵，进行泵试运，记录泵振动、温度参数，试运时间不少于2h。
3提高燃机机组可靠性措施
随着国内燃机发电机组数量不断增加，控制系统运行维护的可靠性对机组的安全运行已日趋重要，如上述事件仅仅是IBH进气控制阀传动杆反馈固定螺母松动引起，如果检修维护到位本应可以避免。为减少类似事件的发生，提出以下防范措施供参考。（1）IBH在燃机系统中虽然属于辅助系统，但安全可靠性也影响机组的安全。因此，通过跳机案例的分析，引起机组运维人员的重视。今后启动试验增加IBH阀位试验；每周维护增加IBH现场阀位反馈机构的检查。（2）热控原因导致燃机机组跳闸事件时有发生，虽然因素很多，但主要还是与各类人员自身安全意识淡雹安装调试把关不严、工作不严谨、检修维护不到位等有关[13-14]。因此，应通过收集热控系统典型故障分析处理案例，统计、总结和提炼经验与教训，再有针对性的对热控人员进行培训，以提高专业人员的安全意识、故障分析处理能力和操作技能。（3）为贯彻落实"坚持预防为主，落实安全措施，确保安全生产"的方针，提高热控系统的可靠性和机组运行的安全稳定性，应收集并针对燃机电厂热控系统曾经发生故障的原因，事故的教训和运行检修维护管理工作中的问题，专题研究后，提出燃机电厂热控系统可靠性优化要求与事故预控技术措施，指导现场人员查找设备缺陷和潜在隐患，制定有效措施加以预控。（4）迄今为止，我国尚无适合燃机机组热控系统与设备检修运行维护的规程，一直以来以参考DL/T774进行，但该规程中相当部份内容不满足燃机机组热工设备运行检修的需要，且一些重要设备与系统的检修运行维护规程中没有给出。因此应在消化吸收国外技术管理经验的基础上，收集、总结、提炼国内燃机机组自动化设备运行检修和管理经验和事故教训，制定一部燃气轮机热工设备检修运行维护相关的规程，可为规范燃机控制系统的检修维护工作提供标准指导，以提高燃机机组检修运行维护质量。
结语
进气加热系统处于露天布置，加上孟加拉波拉现场环境湿度较大，雨季雨水较多，应对该系统采取防雨措施，搭建挡雨篷，防止电磁阀接线盒进水的同时，保护控制阀定位器、变送器等设备。结合本次故障的出现，应对室外同类设备进行检查，及时采取防雨、防潮措施，预防故障的出现。加强运行人员及技术人员系统培训，做好事故预想，并加以宣贯，防止故障出现时处理不当而引起事故扩大。
参考文献
［1］陈仁贵，陈磊，王清亮，等.燃气轮机进气防冰系统国内外技术对比分析［J］.热能动力工程，2013（6）：569-572.
［2］胡衍利.燃气轮机天然气加热系统改造［J］.中国高新技术企业，2011（1）：38-40.
论文作者:陈栋
论文发表刊物:《科技尚品》2018年第12期
论文发表时间:2019/7/18
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