华电技术Huadian Technology
Vol.39 No. 12
Dec. 2017
某机组燃气控制阀指令偏差原因分析与处理
施晓炜,蒋敏杰
(江苏华电戚墅堰发电有限公司,江苏常州213000)
摘要:109FA燃气-蒸汽联合循环发电机组在运行中出现燃气控制阀PM4阀位的指令与反馈存在偏差,威胁机组安 全运行。针对该故障进行原因查找并最终解决了问题。
关键词:液压油系统;PM4;阀位偏差;指令与反馈中图分类号:TF 557 文献标志码:B 文章编号:1674 -1951(2017)12 -0035 -02
〇引言
某公司#1机组是由GE公司生产的燃气-蒸 汽联合循环发电机组,型号为S109FA。该机组为单 轴联合循环发电机组,于2005年6月正式投入运 行,整体运行状况良好。机组的燃烧室中含有1个 低NO,燃烧器,由燃气控制阀05,?皿1,?皿4联合控 制,其中燃气控制阀PM4直接控制燃烧器中4个燃 气预混喷气口的燃气流量,当其阀位指令与反馈发 生偏差过大时,可造成进人燃烧室的燃气流量与机 组负荷不匹配,从而引起燃烧不稳定。
1故障现象
2016年7月18日,#1机在270 MW负荷下运
图1 PM4燃气控制系统
根据图1可知,燃气控制阀PM4的控制方式主 要采用液压油控制。PM4燃气控制系统主要包含 滤网、伺服阀、卸荷阀,线性位移传感器(LV DT)以 及燃气控制阀,这些部件均是控制油阀位产生偏差 的影响因素,需逐个进行分析。
图1中方框为发生燃气控制阀PM4阀位指令 与反馈偏差的直接设备,燃气控制阀通过平衡弹簧 压力控制阀门的阀位,同时LVDT直接将燃气控制 阀的当前阀位进行反馈[2]。
假设燃气控制阀PM4的指令为a % ),LVDT 的反馈为扒%),燃气控制阀的最大变化量为4X (mm),燃气控制阀的弹簧刚度为X(N/mm),进入 燃气控制阀液压油的压力值为N),指令与反馈 偏差为7(%)。公式分析如下
13 = F/(KAX) ,
行时出现VGC - 3阀位指令(即PM4)与反馈偏差 报警。通过查询机组控制系统,得到阀位指令为
73.0%,阀位反馈为74. 6%,偏差为-1. 6%,而指 令与阀位偏差允许范围为-0.30% ~0. 30%。停机 后,对燃气控制模块的PM4进行试验检查,发现燃 气控制阀PM4的阀位指令与反馈偏差较大。
2系统介绍
依据上述可知,当时的机组负荷为满负荷的 70%,此时运行状态处于871. 0 °C基准燃烧温度 (TTF)至1 248. 9 °C之间[1 ]。依据运行规程以及图 1所示,应使燃气与空气的燃烧比例增大,故燃气控 制阀PM4的阀位指令应不断增大。此时伺服阀电 信号迅速转化为液压信号,不断有液压油经过滤网、 伺服阀、卸荷阀进入燃气控制阀PM4的油腔,燃气 控制阀PM4油腔内的油压不断增大,不断平衡燃气 控制阀PM4的弹簧的弹力,使燃气控制阀的阀位开 度逐渐增大以达到运行要求。
收稿日期:2017 - 08 - 01;修回日期:2017 - 10 -20
(1)⑵
Y = a -/3。
由以上公式可知,当Y居于-0.30% ~0.30% 之外,可判定发生阀位指令与反馈偏差的故障。
3原因分析
根据图1可推断可能引起燃气控制阀PM4
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的指令与阀位反馈偏差过大的故障的原因主要有以 下几种:滤网堵塞、伺服阀故障、卸荷阀故障。3.1滤网
滤网处于压力油进入PM4的入口处,其作用能 对即将进入PM4的压力油进行过滤,保护PM4设 备管道上的配件免受磨损,防止堵塞。
如果滤网发生堵塞,产生压降,造成压力油的压 力低于运行要求,直接引起LVDT的反馈偏小,进而 造成指令与反馈偏差增大。滤网前后压力分析见 表1。
工作液体承受压力的大小相关。卸荷阀安全油的压
力一般为11.0 MPa,故产生的摩擦力比较大。由于 橡胶本身导热性能较差,当摩擦力增大时摩擦热随 之增大,引起橡胶老化,引起0型圈失效乃至破损。
表
表
1
滤网前后压力分析表 MPa
进入滤网前压力
进入滤网后压力
前后压降11.511.40.111.411.4011.4
11.3
0.1
分析表1可知,3次测量,滤网前后压降控制在 0.1 MPa左右,均满足运行要求,可排除其对PM4的影响。
3.2伺服阀
从滤网出来的压力油随后进入伺服阀,PM4中 的伺服阀为典型的电液伺服阀,工作方式主要通过 将小功率的电信号转换为大功率的液压能输出,实 现对PM4燃气控制阀的指令控制[3]。
针对此伺服阀,主要采取以下措施:更换新的伺 服阀;将此伺服阀与#2同位置的伺服阀更换。更换 结束后,应调整对应伺服阀零偏使其能自关,并对其 重新标定,保证均能处于零位无误状态,接着对 PM4再次进行试验,试验结果变化不大,可排除伺 服阀的影响。3.3 卸荷阀
进人PM4燃气控制阀的最后的设备为卸荷阀, 卸荷阀出故障后,卸荷阀中通道不利于经过伺服阀 的压力油进人,造成PM4燃气控制阀无法及时对来 自伺服阀的指令信号作出反馈。
为排除是否为卸荷阀原因造成的反馈偏差,更 换卸荷阀后调取运行曲线如图2所示,发现PM4指 令与反馈的偏差为-0. 25%,同时PM1指令与反馈 的偏差为+0.21%,问题由此确认。
经过解体,发现卸荷阀的外环第1级与第2级 的〇型圈有明显的破损,造成安全油可通过破损处 渗透。卸荷阀中的〇型圈属于轴用YX型0形圈, 主要用于往复运动液压油缸中活塞杆的密封,基本 制作材料为橡胶。
造成0型圈破损主要原因为摩擦和磨损[4],磨 损程度主要取决于摩擦力,而摩擦力的大小直接与
图2更换卸荷阀后的试验结果
当卸荷阀处于工作状态,安全油注人,平衡卸荷 阀设定的压力,卸荷阀内部通道右移,卸荷阀由闭路 状态切换为通路状态。如果伺服阀处于打开状态, 经过滤网的压力油可快速穿过伺服阀及卸荷阀,作 用于燃气控制阀。因此,针对伺服阀的指令能很快 在燃气控制阀的位置处得到反馈。
但是,由于卸荷阀的0型圈(图中用黑色椭圆 标注)损坏,使安全油可渗透进人通道内部,造成卸 荷阀通道内部的压力油与安全油汇集在一起。进人 燃气控制阀的油的流量发生偏差,从而来自燃气控 制阀的反馈与指令产生偏差。
4结论
当#1机燃气控制模块的PM4发生指令与燃气
控制阀阀位反馈偏差较大的故障时,经过分析,可得
到以下几点结论。
(1) 当PM4中的滤网压降过大时,易造成压油的压力低于运行要求,直接引起LVDT的反馈偏 小,建议定期安排检修人员检查滤网的前后压差,一
旦发现压差过大,应及时更换滤网。(2) 当PM4输入伺服阀的电信号与液压信号匹配,可造成指令偏差,建议定期安排对伺服阀进行 现场校验,使其电信号与液压信号一致,保证指令偏
差在安全范围以内。(3) 当卸荷阀的0型圈存在破损或者卸荷阀漏时,造成挂闸状态安全油渗透,同样可造成伺服阀 的动作指令信号与燃气控制阀PM4的反馈信号偏 差。为避免卸荷阀出现破损及内漏影响机组运行, 建议定期安排检修人员检查更换0型圈。参考文献:
[1 ]焦树建,孙守林,张艳春,等.燃气轮机与燃气-蒸汽联合循
环装置[M].北京:中国电力出版社,2〇〇7.(下转第55页)
第39卷第12期2017年12月
华电技术Huadian Technology
Vol.39 No. 12
Dec. 2017
600 MW火电机组对标管理及优化运行
勒文斐,王津械
(华电国际电力股份有限公司深圳公司,深圳518118)
摘要:国内600 MW级A,B两火力发电厂,机组情况相似,负荷率相近,但是运行经济性相差较大,B发电厂在年发电
量只占A发电厂97.6%的情况下,创造了相当于A发电厂143.9%的年净利润。通过采用对标管理的方法,对A,B两
厂主要经济指标进行归一化处理,折算成对发电煤耗的影响来比较。最终发现综合厂用电率高,凝汽器端差大,排烟温 度高是造成A发电厂运行经济性差的3个主要原因,共影响供电煤耗5. 345 g/(kW • h),占比84. 3%。结合设备实际, 提出技改措施。
关键词:调节阀;选型;安全;流量特性中图分类号:TM 611 文献标志码:B
文章编号= 1674 -1951 (2017) 12 -0037 -03
表1 A,B发电厂年度利润水平
机组情况装机容量/MW机组形式运行工况
发电量/亿kW • h净利润/万元
A发电厂2x600超临界纯凝69.281055
B发电厂2x630超临界纯凝
67.60(占比97.6%)1518(占比 143.9%)
〇 刖言
g\\ -i-C___*—
对标管理是上世纪70年代美国施乐公司创造 的一种企业管理的手段,在西方发达国家企业管理 活动中被广泛应用[1]。对标管理的主要思想是树 立标杆,以行业中领先的水准作为参考,寻找自身差 距,通过改进使自己接近行业中领先水准。火电厂 运行经济性是每个厂的管理人员都十分关注的问 题,引入对标管理到生产活动中来,可以对火电厂运 行经济性进行有效地管控。
(BHK)的HT - NR3型低NO,旋流燃烧器。汽轮机 由上海汽轮机有限公司制造。
B火力发电厂一期工程建设2 x 630 MW超临 界燃煤发电机组,3大主机设备分别由哈尔滨锅炉 厂、上海汽轮机厂、上海电机厂生产。汽轮机、发电 机、主变压器生产厂家及设备选型与A发电厂基本 一致,汽轮机设计背压为5. 2 kPa,汽轮机设计热耗 率为7 5kJ/(kW • h)。锅炉为哈尔滨引进巴布科 克公司技术生产,采用前后墙旋流对冲燃烧技术,制 粉系统采用HP中速磨煤机,锅炉热效率93.5%。 2.1主要经济性指标对标
对A,B发电厂进行对标处理,从A,B发电厂月 度运行经济报表中选取机组负载情况相似(额定负 荷)的典型月份作为对标分析的样本见表2。2.2数据分析
从表2可以看出A发电厂和B发电厂在主蒸 汽温度、再热蒸汽温度、排烟温度、给水温度、凝汽器 端差、厂用电率等对标项目上存在差距。导致A发 电厂运行经济性差的原因可能是其中1种或者多 种,从中找到决定性因素并施以技术改造,是解决问 题的关键。对于多影响因子的研究对象,需要进行 归一化处理才能发现其中主导因子。根据国内外通 行的方式,将各对标项目的影响折算成发电煤耗来 比较。
1
A发电厂面临的问题
国内某大型国有发电集团A发电厂机组运行
稳定,安全生产记录良好,每年计划发电量能得到保 证,但是每当进行年度经济核算时,却发现经济效益
并不好。相较于机组情况、运行状况相似的B发电 厂盈利水平明显偏低。
从表1可以看出B发电厂在年发电量只占A 发电厂97. 6%情况下,创造了相当于A发电厂 143.9%的年净利润。
2
A发电厂和B发电厂经济指标对标
A火力发电厂一期工程2 x 600 MW超临界燃
煤汽轮发电机组,锅炉由东方锅炉集团有限公司制 造,为超临界压力变压运行直流炉,采用冷一次风机 正压直吹式制粉系统,配6台中速磨煤机,前后墙对 冲燃烧方式,24只煤粉燃烧器分3层布置在炉膛前 后墙上,前墙下排即A层4只燃烧器布置有等离子 点火装置。煤粉燃烧器采用日立-巴布科克公司
收稿日期:2017 -08 -21;修回日期:2017 -11 -07
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