浅谈西门子9F型燃机进气系统的优化

周芬芬+李昕

摘 要：本文介绍了浙能长兴热电有限公司两台2×435MW9F型燃气机组，自投运以来，发现其影响进气系统安全运行中存在的问题，研究其解决措施、改造效果及跟踪检查，将对同类型机组进气系统的安全可靠运行中遇到的问题，提供实用参考价值。

关键词：9F型燃机进气系统；运行可靠性；解决措施；效果检查

概况：浙江浙能长兴天然气热电有限公司拥有2×435MW燃气机组，均为单轴联合循环机组，包括两台SGT5-4000F（X）燃气轮机及与之相配的汽轮发电机组和两台上海锅炉厂生产的无补燃三压、再热蒸汽循环余热锅炉和相关的辅助设备。该燃机以空气及燃料为工质，每台燃机配置进气系统，压气机将经过处理的外界空气通过进气道送入燃烧器中，供给燃烧所需空气。

进气系统为整个系统提供燃烧所需氧气的重要组成部分，为确保进气系统的安全可靠运行，9F燃机为其设置多重保护。自投运以来，发现长兴燃机防喘放气阀的误动作和燃机压气机模块保护用压力开关误动作，是影响燃机进气模块安全可靠运行的主要问题。

1 防喘放气系统改造

1.1系统简介

机组启动过程中，空气量逐渐增大，压气机转速也逐渐上升。研究证明，当压气机在低转速区工作时，经常会出现旋转失速现象，进而引发压气机喘振，导致压气机的转速和功率都不稳定，整台燃气轮机都会出现强烈的振动，引起燃气轮机跳闸，严重时甚至还可能造成燃机透平叶片及燃烧室的部件损坏，严重影响机组运行安全性和稳定性及设备寿命。

为防止进气系统出现喘振，危害机组安全，每台燃机均配置4个防喘放气阀，在机组启动过程中，防喘放气阀必须可靠开启，将压气机出口的部分空气，通过放气管路直接排至透平，防喘放气阀的可靠动作，保障了机组运行的安全稳定性。防喘放气系统流程图如图一所示

由此，在机组开启过程中，防喘放气阀的可靠开启显得尤为重要。为保证防喘放气阀可靠开启，降低压气机出现喘振的可能，机组启动过程中设置防喘放气阀关信号三取二保护跳闸燃机的保护。

1.2系统问题

自投运以来，长兴燃机两台机组多个防喘放气阀反馈信号，多次出现丢失现象，在机组启动过程中，防喘放气阀反馈信号丢失，将直接引起机组顺停，严重影响了机组的安全运行。

1.3系统改造

经过硬件检查，控制回路检查等多项排查，我们发现引发反馈丢失的根本原因，出自很容易被忽略的一个细小环节上——航空插头处，由接触不良所导致。对此，检修人员检查出原因，直接将航空插头取消，将接线改为硬接线的方式，简单有效，消除了安全隐患。

1.4改造效果

经过1年多对燃机运行的跟踪检查，经改造后，防喘放气阀反馈丢失的现象，再也没有出现过，故障率明显降低，提升了系统运行的可靠性。同时，大大降低了机组非停的可能性，延长设备的使用寿命。

2 燃机气动模块改造

2.1 系统简介

防喘放气阀在机组启动过程中的可靠开启对于机组的安全稳定运行起着举足轻重的作用。为保证防喘放气阀的可靠运行，西门子燃气轮机配置了专门的气动模块，为燃机防喘放气阀提供控制气源，图3所示：

气动模块各配置两台空压机、干燥机，一一对应，正常情况一运一备。气动模块正常运行时储气罐压力应在0.85～095MPa之间，当储气罐压力降至0.85MPa，压力开关4/5动作，触发启动空压机A/B信号，空压机启动以维持储气罐压力稳定。若储气罐压力持续下降至0.7MPa时，压力开关1动作---压力L报警，压力继续跌至0.67MPa压力开关2/3动作---压力LL报警，三个压力开关（1/2/3）信号三取二保护跳闸燃机。

2.2系统问题

长兴燃机#1机自2013年7月投产，#2机自2013年12月投产，自投产以来对两台燃机气动模块故障问题进行统计，结果如下。表1所示：

表1中反映出影响燃机气动模块可靠运行主要有两个问题：

1）监视存在盲区。运行人员对燃机气动模块的监视，依靠唯一的一个就地压力表，监视存在盲区，可靠性程度低；

2）取样回路存在问题。根据《防止电力生产事故的二十五项重点要求》（以下简称《二十五项重点要求》）第9.4.3条：所有重要的主、辅机保护都应采用“三取二”的逻辑判断方式，保护信号应遵循“从取样点到输入模件全程相对独立”的原则，确属系统原因测点数量不够，应有防保护误动措施，对现场取样回路确认，本公司实际是三个用于保护的信号取自同一压力管路。

2.3系统改造

对此，我们有针对性地将取样管路按照《二十五项重点要求》进行改造，充分利用储气罐仅有的三路压力取样回路，合理分配使用，使得用于跳机的三只压力开关（1、2、3）取样回路相对独立，互不影响。此外，燃机气动模块储气罐未设置压力变送器，运行人员对气动模块是否正常工作存在监视盲区，无法及时预判风险。因此，我们在储气罐上引出一路取样管路，安装一压力变送器将参数远传至CRT，以便运行人员实时监视。

2.4 改造效果

设备改造后，消除了运行人员监视盲区的问题，给运行人员进行风险预判提供实时监视依据。取样回路的相对独立，提升了主保护动作的可靠性，降低了保护误动的可能性。经过持续的跟踪检查，燃机气动模块的故障率由改造前的1年数次，减少到改造后至今未出现过类似缺陷，故障率明显降低。从而，进气系统运行的可靠性得到有效提升。

3 结束语

通过对进气系统相关设备的改造，降低了我公司燃机进气系统的故障率，提升了系统运行的可靠性，改造效果显著。同时，也提高了进气系统主保护动作的可靠性，为机组的安全可靠运行提供了保障，为9F型燃机进气系统相关问题的解决，具有较好地借鉴作用。

参考文献：

[1] 卢广法.西门子F级燃气-蒸汽联合循环发电机组培训教材[M].浙江：浙江大学出版社，2014.3

[2]韩超，靳江波，李晓鹏.9F燃气轮机进气系统优化设计与应用[A].西门子F级燃机（中国）用户协会第八届年会论文集[C].浙江浙能电力股份有限公司萧山发电厂，2015.10，346-351

[3]提高燃气轮机气动模块系统安全可靠性[A].西门子F级燃机（中国）用户协会第八届年会论文集[C].浙江浙能电力股份有限公司萧山发电厂，2015.10，352-355

作者简介：

周芬芬（1978-），女，浙江湖州人，热能动力工学学士，从事燃机发电热工自动化工作，助理工程师。

李昕（1991-），女，四川成都人，自动化工学学士，从事燃机发电热工检修工作，助理工程师。