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1、#1燃机轮级间温度高原因分析 摘 要新疆克拉玛依电厂#1燃气轮机机组简单循环在运行过程中出现“轮级间温度高报警”， 通过原因分析和故障排查，确定出现该报警的原因，并向运行部提出建议，做出整改，以保证燃气轮机的正常安全运行。关键词 燃气轮机 轮级间温度 故障处理 为了更好地分析轮级间温度高报警，首先了解一下PG6531型燃气轮机的高温部件冷却方式。1PG6531型燃气轮机的高温部件冷却方式为防止高温部件因超温受到损坏，该型燃气轮机采取如下两种保护措施: 燃机自身的压缩空气对高温燃气通道中的部分高温部件进行冷却。 机组高温通道的静子部件中安装热电偶，信号反馈到温度控制系统、超温报警及超温遮断保护系
2、统中以实现实时监测。冷却空气系统和温度保护系统设计得是否合理对燃气轮机组能否可靠运行致关重要。在PG6531型燃机中，需要冷却的高温部件有：透平的一级、二级喷嘴；一级、二级动叶；透平的轮盘；透平的外壳及透平支腿。该机气缸设计成独特的双层结构，其中机组动、静部件冷却所用的空气主要由机组本身的轴流式压气机提供，透平外壳所用的冷却空气主要由安装在机组外的离心压缩机提供，透平支腿所用的冷却水由冷却水系统提供。透平的冷却过程是这样的： 在压气机的第16级处，一部分空气由压气机转子上加工出来的内部气道引入转子轴心处的中心孔道，由中心孔道流出后分别引到第一级透平叶轮的轮盘后侧面和第二级透平叶轮的轮盘前侧面以
3、及第二级透平叶轮的轮盘后侧面；冷却第一级透平叶轮的轮后侧面的空气再去冷却第一级动叶，冷却第二级透平叶轮的轮盘前侧面的空气再去冷却第二级动叶。动叶是空心叶片，空气由叶根处加工出来的气孔进入空心叶片，分别从开在内弧、背弧及叶顶上的小孔排出，完成对动叶的冷却。从压气机高压密封处漏出来的一部分空气冷却第一级透平叶轮的轮盘的前侧面和第一级喷嘴的后侧。压气机排气中的一部分空气不进入燃烧室，而是直接去冷却第一级喷嘴和第二级喷嘴。为了确保透平转子的部件不因超温而损坏，在机组中布置了14支热电偶用来监测透平的轮间温度，并给出了机组运行时所允许的最高透平轮间温度值：TT-WS1FI-1，2 第一级前（内侧） 42
4、7 TT-WS1FO-1，2 第一级前（外侧） 482 TT-WS1AO-1，2 第一级后（外侧） 510 TT-WS2FO-1，2 第二级前（外侧） 510 TT-WS2AO-1，2 第二级后（外侧） 510 TT-WS3FO-1，2 第三级前（外侧） 427 TT-WS3AO-1，2 第三级后（外侧） 427 上述14只热电偶（7对）的信号送入通讯器C中，每对的两只热电偶取平均值，得到7个温度信号，如果其中的最大者超过给定值则发出报警信息： “WHEELSPACE TEMPERATURE HIGH”（轮级间温度高）报警；只要7对热电偶中有一对的两只热偶信号相差超过83.3则发出报警信息：“
5、WHEELSPACE TEMPERATURE DIFFERENTIAL HIGH”（轮级间温差高）报警。当机组出现上述温度超限报警情况时，说明有了故障，这可能由以下原因造成： -热电偶的位置不正确； -热电偶本身故障； -透平的密封磨损了； -透平的静子有过度的变形； -燃烧系统有故障； -外部管路有泄露； -冷却空气管路中的节流出现故障；2克拉玛依电厂#1燃机“轮级间温度高报警”现象 克拉玛依电厂#1燃机启动至全速后，并网加负荷，当负荷升至27MW以上时分别出现轮间温度高、轮间温度差高报警现象，主要数据如下： DWATT 36.9MW DF 50.07Hz DVX 10.7KV TNH_RP
6、M 5088r/min FSR 75.98% CTIM 4 TTXM 552 BB_MAX 5.5mm/s TTXSP1 41 CPD 9.84 bar LTTH1 53 CSGV 72.4 TT-WS1FI-1， 366 TT-WS1AO-1， 407 TT-WS1FI-2， 344 TT-WS1AO-2， 398 TT-WS2FO-1， 387 TT-WS2AO-1， 531TT-WS2FO-2， 391 TT-WS2AO-2， 453 TT-WS3FO-1， 433 TT-WS3AO-1， 325 TT-WS3FO-2， 471 TT-WS3AO-2， 312从以上数据可以看出，轮间温度
7、最高的只有二级后外侧的#1热偶（TT-WS2AO-1）为531。但是从MARK V逻辑控制图上可以分析出，轮间温度有两个方面表现出异常，一是，二级后外侧的#1热偶（TT-WS2AO-1）与二级后外侧的#2热偶（TT-WS2AO-2）的温差达到了78，很接近轮级间温差高报警值（83.3）。其平均值为492，离轮级间温度高报警（510）还有一段距离。因此，轮级间温度高报警不是因它引起，轮级间温差高报警倒是很有可能；二是，三级前外侧#1、#2热偶（TT-WS3FO-1、2）的温度值为：433、471，平均值为：452，而从控制图（附件1）上看出，此级的温度高报警值为427，实际温度已经超过了报警值，
8、无疑，#1燃机的轮级间温度高报警就是这里的问题。难道真的是三级前外侧的温度高了吗？ 由于转子部件上无法安装温度监测热偶，静子部件中的喷嘴因考虑内部的冷却气道，也无法加装热偶，所以整个透平高温通道热部件的温度测量只能通过轮间热电偶温度监测来间接反应。轮间温度过高，说明高温通道中其它热部件如动叶、喷嘴、护环及轮盘等可能也工作在超温状态下。过高的温度极易导致热部件的损坏，如叶片的融蚀、烧损、变形等。一方面，损坏的部件破坏了通流通道，使机组工作效率大大降低；另一方面，损坏的部件机械强度变差，尤其是动叶，在强大的离心力作用下极易断裂，从而引发更严重的机械事故。3原因分析根据能引起轮间温度故障的几种原因来
9、分析，首先我怀疑是热电偶的位置不正确或热电偶本身故障、质量原因造成的，但是#1燃机前一段时间才进行过一次检修，并且安装人员也对此进行过检查，并没有发现安装位置的不正确，热偶也进行过校验，除TT-WS2AO-1温度偏高，其他热偶从数值上看也并不存在什么不正常，所以位置不正确或热电偶本身故障、质量原因可以排除。 如果将TT-WS2AO-1重新校验或更换，相信轮级间温差高的报警应该可以得到解决。既然热偶本身质量没有任何问题。看来造成轮间温度高的原因还没有找到，那么原因到底在哪里？从前面满负荷时的一些基本数据来看，压气机的排气压力CPD、压气机排气温度CTD、透平排气温度TTXM、排气温度分散度TTX
10、PL1、燃料冲程基准FSR、天然气压力均正常无波动、烟囱排烟也正常，说明燃烧系统无故障。如果透平的密封磨损，会使轮间冷却效果变差，导致轮间温度高，但应该表现为密封磨损区域的局部轮间温度高。机组起动运行时没有异常声音，振动情况良好，停机时盘车正常，说明透平密封磨损的可能性不大。我又查了机组安装时的一些关于透平间隙、定位检查等相关数据，均在正常范围内，说明透平静子有过度变形的可能性也不大。在机组满负荷运行时，也检查过机组的各抽气、排气、结合面等部位，外部管路均无泄露情况。前面讲到的可能造成轮级间温度高的原因都被证实可能性很小，那到底是什么原因呢？难道是控制系统中有什么问题？于是我重新打开#1燃机的
11、轮级间温度控制图仔细研究，没有发现问题，我又将#2燃机轮级间温度控制图与之比较，我找到了一个很可疑的疑点。请看附件1#1燃机轮级间温度高报警的控制逻辑图。从图中可以看出，#1燃机正常运行后，TT-WS1FI-1，2 （第一级前内侧）经过加法器相加之和再乘以0.5，得到平均数，再比较器中与控制常数WSKALM1(427)相比较，如果平均数大于427，那么L30WSA2逻辑为“1”，将会出现轮级间温度高报警。以此类推，其它各级的两个热电偶的数值相加后，乘以0.5，分别得到一个平均数，在分别于其相对应的控制常数比较，最后输出 L30WSA2逻辑为“1”或者“0”。再看附件2#2燃机轮级间温度高报警的
12、控制逻辑图。由于#2燃机只采用了12只热偶来测量轮级间的级间温度，所以，控制上也只有6个与各级相对应的轮级间温度高报警控制常数。因此，两台燃机轮级温度热偶组对应的轮级间温度高报警控制常数就有了一点变化。如表所示：#1燃机#2燃机TT-WS1FI-1，2WSKALM1(427)TT-WS1FI-1，2WSKALM1(427)TT-WS1FO-1，2WSKALM2(482)TT-WS1AO-1，2WSKALM2(510)TT-WS1AO-1，2WSKALM3(510)TT-WS2FO-1，2WSKALM3(510)TT-WS2FO-1，2WSKALM4(510)TT-WS2AO-1，2WSKALM
13、4(510)TT-WS2AO-1，2WSKALM5(510)TT-WS3FO-1，2WSKALM5(482)TT-WS3FO-1，2WSKALM6(427)TT-WS3AO-1，2WSKALM6(427)TT-WS3AO-1，2WSKALM7(427)MINWSKALM7(427)由于#2燃机没有TT-WS1FO-1，2，所以#2燃机的TT-WS1AO-1，2直接使用的是WSKALM2控制常数，并将#1燃机的482改为510，以便正常使用。当看到#2燃机的TT-WS3FO-1，2时，它对应使用的是WSKALM5(482)，而#1燃机TT-WS3FO-1，2却对应使用的是WSKALM6(427)，相同的轮级为什么报警值不相同，是不是两台燃机在这个方面有差异？因此我又参照了#3燃机TT-WS3FO-1，2对应的轮级间温度高控制常数也是482 。是不是#1燃机WSKALM6(427)这个控制常数设定错误，造成#1燃机始终是TT-WS3FO-1，2这一级发出轮级间温度高报警。4结论-建议#1燃机重新校验或更换TT-WS2AO-1热电偶，以消除轮级间温差高报警，机组在安装或更换热电偶时，一定要确保安插到位，如果安插不到位，也会导致该热偶读数偏高。-建议#1燃机WSKALM6控制常数由427更改为482，以消除轮级间温度高报警。附件1附件2
