某机组燃气控制阀指令偏差原因分析与处理

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

• 36 •华电技术第39卷

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