（华能河南中原燃气发电有限公司 河南驻马店 463000）
摘要：燃烧稳定性和透平出口温度是西门子V94.3A燃气轮机重要的控制和保护参数，同时也是该型号燃机易出问题的两个方面。华能河南中原燃机电厂#2燃机在运行中存在燃烧不稳定和透平出口温度分布不均问题，经过一系列检查、分析工作，最终发现热电偶补偿导线无补偿功能是以上两问题存在的根本原因。原因确定后，首先对补偿导线进行更换，然后对相关控制参数进行调整、优化。经过多次启停考验，基本解决了燃烧不稳定和透平出口温度分布不均问题。
关键词：燃气轮机 燃烧稳定性 温度控制 异常分析处理
华能河南中原燃机电厂采用目前世界上已非常成熟的GUD1S.94.3A单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组，西门子V94.3A燃机采用环形燃烧室预混低NOx燃烧技术，更为清洁环保，发电机位于燃气轮机和蒸汽轮机中间，发电机与蒸汽轮机采用SSS自同步离合器连接。冬季工况机组最大出力417.4MW,夏季工况机组最大出力353.7MW。#2机组至投产以来，燃机出现燃烧不稳定、透平出口温度场分布不均两个严重影响机组安全稳定的问题，本文介绍了问题基本情况、检查处理过程及结果。
1 异常介绍
1.1 燃烧不稳定
V94.3A燃机在燃烧室外壁安装两个加速度传感器，用以测量燃烧室振动情况即燃烧稳定性，加速度信号保护定值如下表：
机组联合循环负荷350MW以上，多次出现加速度限值4和加速度限值2保护动作，甩负荷10-15MW，基于此种异常情况，#2机组联合循环负荷控制在350MW以下，极大影响了机组经济性。
1.2 透平出口温度分布不均
燃机透平出口圆周均匀分布24支热电偶，热电偶由A、B、C三个分支组成，其中#1、#5、#9、#13、#17、#19、#21热电偶的A分支送至燃机控制器参与控制调节， 6个温度算术平均值经压气机入口温度及燃机转速修正后得到的数值做为透平出口温度修正值ATK。ATK做为重要的控制参数送至透平出口温度控制器ATKR和压气机进口导叶（IGV）温度控制器LTR。进口导叶温度控制器通过调节进口导叶的开度改变进入燃烧室内的空气质量流量，达到控制燃气轮机排气温度的目的。压气机进口导叶（IGV）全关至全开可以使空气质量流量从60%至100%之间调节，进口导叶打开增加空气质量流量，降低出口温度，同时不改变燃烧强度。空气质量流量基本上与燃料量的增加成正比，以便使排气温度(ATK)保持不变。透平出口温度控制器按照温度设定值（OTC）来调节燃气轮机的排气温度(ATK)。该控制器主要通过限制燃料供应量来控制ATK在允许范围内。机组联合循环运行时，根据余热锅炉、蒸汽轮机对温度的要求控制ATK,避免升温或降温过快对设备造成损伤。
24支热电偶的B、C两个分支均送至DCS用于显示和保护。透平出口温度保护分为三类，保护定值如下表：
名称设定值（℃）规则动作
#2行时二十四个温度点分布极不均匀，最高温度与最低温度偏差最大值达55℃，接近保护报警值，大于同类型机组正常值。
2 检查情况
对可能导致透平出口温度分布不均的潜在因素进行检查。
2.1 燃料管路、燃烧器、滤网堵塞检查。
2.1.1 流量测试。
将压力0.7MPa、流量3m3/min的压缩空气分别通入预混和值班管道（包含分支管道），测量每一个燃烧器的流量和压降。所有预混通道和值班通道的测量结果在允许范围内。
值班通道流量圆周分布
2.1.2 内窥镜检查。
使用内窥镜对预混燃烧器（角形环流器）进行了外观检查。没有发现堵塞、杂物和腐蚀。对24 个值班燃烧器中的4个进行抽样检查，对所有环形管道的法兰侧焊缝和燃烧器侧的焊缝、24个燃烧器的空气供应管路进行了检查，结果均未见异常。
2.2 燃烧器安装和设计检查。
2.2.1 燃烧器伸出端（CBO）长度测量，测量结果表明所有燃烧器伸出端均符
合安装要求。
CBO长度测量
2.2.2 旋流器测量，所有斜向旋流器叶片角度均在设计误差允许范围内。
旋流器叶片角度测量结果
2.2.3 燃烧器安装位置检查，各项测量数据显示，所有燃烧器均安装正确，误差在正常范围内。
2.3 天然气前置系统检查
对EKD天然气滤网和滤芯、ESV阀门的滤网进行了检查，没有发现异常污物。
2.4 热电偶测量回路检查
根据同类型机组经验，热电偶和测量回路故障或安装偏差极可能导致温度分布异常，因此对2号燃机透平出口热电偶及其测量回路进行了检查。通常透平出口（MBA）烟气平均温度应当与排气扩散段（MBR）烟气平均温度基本相等。#2燃机机MBA与MBR温度平均值相差25k，#1机则两者基本相同。根据以上情况，对热电偶补偿导线补偿功能进行测试，结果表明#2燃机透平出口温度热电偶补偿导线没有补偿功能，导致温度测量值较实际温度值低。MBA 温度的测量错误导致了控制和保护功能均建立在不正确的基础上，透平出口温度设定值（OTC ）是在MBA温度测量值的基础上进行设置。MBA温度测量值偏低导致燃机OTC过高，从而导致过热运行，可能出现热点无法探测和热通道部件过热情况。OTC 影响天然气供应和IGV控制，如果燃机控制基于错误的测量值，将直接导致燃烧不稳定和温度分布不均等情况的发生。
3 处理情况
3.1 更换补偿导线
将原无补偿功能的导线拆除，更换为镍铬-镍硅材质KX延伸型补偿线。打开锅炉侧人孔，对二十四支热电偶分别进行加温试验。
3.2 调试
燃机点火启动后，首先观察透平出口（MBA）烟气平均温度、排气扩散段（MBR）烟气温度以及锅炉烟道入口温度，三者基本相等，表明MBA温度测量值为燃机透平出口温度实际值。控制参数未经过调整情况下，相同负荷时透平出口温度大大降低，机组最大出力受到限制。因此，在机组进入联合循环后，进行热态调试。热调分为以下步骤：
A、部分负荷和基本负荷优化。
B、升负荷和降负荷优化。
3.3 处理后运行情况
3.3.1 透平出口温度趋于均匀，最高温度与最低温度偏差由处理前的55℃降至25℃，属正常范围。
基本负荷情况下补偿导线更换前后透平出口温度分布对比
3.3.2 燃烧趋于稳定，机组负荷由300MW升至满负荷时，加速度由0.7g升至1.2g，属可接受范围。
3.3.3 同一负荷下，两台机组气耗率基本相同。同一环境温度下，两台机组最大负荷基本相同，表明#2燃机异常情况的处理在增加机组安全可靠性的同时保证了运行的经济性。
4 结语
燃机燃烧不稳定和透平出口温度分布不均是目前国内西门子燃机普遍存在的两个问题，由于影响因素较多，因此在原因查找及问题解决方面存在较大困难，希望本次异常情况的分析、检查及处理，可以给类似问题的解决提供一些思路和借鉴。
参考文献：
[1]西门子燃机运行维护手册
[2] SIEMENS report of Extended Inspection Scope of GT20
论文作者:张维
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/10/8
标签：温度论文; 机组论文; 测量论文; 热电偶论文; 负荷论文; 燃气轮机论文; 导线论文; 《电力设备》2016年第13期论文;