燃气轮机超温跳车原因分析及对策.pdf

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1、化工设计通讯ChemicalEngineeringDesignCommunicatiom化工装备ChemicalEquipment第42卷第1期2016年1月燃气轮机超温跳车原因分析及对策王玉江(中海油化学股份有限公司，海南东方572600)摘要：针对燃机超温跳车进行了分析研究，查找跳车原因，提出解决措施。关键词：燃气轮机；控制规律：原因分析；伺服系统中图分类号：TK478文献标志码：A文章编号：1003-6490(2016)01-0091-04Over-temperaturegasturbinejumpingCauseAnalysisandCount

2、ermeasuresWangYu-jiangAbstract：Over-tempemuregasturbinewgreanalyzedBump，Bumpfindthereasonsputforwardsolutions．Keywords：gasturbine；con仃ollaw；causeanalysis；servosystem海洋石油富岛化肥一期燃气轮机SIⅣⅡ讧AC．Ⅱ控制系统于1995年投入使用，2008年初改造为TRICONTS3000三冗余控制系统。改造中将燃机伺服控制系统改为冗余控制，改造后转速控制精确稳定，但随着时间推移，转速控制品质逐渐

3、下降，2013年8月出现因控制失调导致超温跳机。海洋石油富岛化肥一期装置工艺空气压缩机组驱动透平燃气轮机是从意大利新比隆公司引进的工业用燃气轮机，型号为PGTl0，该燃机为单燃烧室带蒸汽注入的双轴机组，高压透平有两级动叶，额定转速为10800IuPM，驱动燃机本体的17级轴流式压缩机(也称为压气机)压缩燃烧用空气；低压透平为动力透平，也有两级动叶，额定转速为7900RPM，驱动工艺空气压缩机高低压缸。燃机配套SUVIMAC．II控制系统于1995年投入使用，连续运行十几年后，由于硬件老化，故障频发，于2008年初改造为TRICONTS3000三冗余控制

4、系统。改造中将燃机伺服控制系统改为冗余控制，改造后转速控制精确稳定，但随着时间推移，转速控制品质逐渐下降，转速波动不断加大，2013年8月出现了因控制失调导致超温跳机的事故。1燃机控制规律分析燃机主调节系统是对燃气轮机工作过程的状态进行控制的调节系统；是对燃气轮机工作过程中某个参数实现恒值闭环自动调节的系统。燃气轮机的主控系统包括：启动燃料控制系统、高压轴加速率控制、低压轴加速率控制、低压轴转速控制、排气温度控制、手动燃料控制。下面就本文涉及的低压轴转速控制、排气温度控制分别进行阐述。1．1燃料调节燃料调节是燃气透平控制中最重要的调节量，其控制变量来自

5、于下述信号：启动燃料控制(FSRsU)、高压轴加速率燃料控制(ACCⅢ，)、低压轴转速燃料控制(ACCLP)、低压轴加速率燃料控制(sPDLP)、排气温度燃料控制(E)(H)、手动燃料控制(MFSR)。这六个信号经过一个低选器后输出一个最低信号作为基准控制信号FSR，在某个具体时刻，上述信号中只有一个被选中作为燃料控制信号。正常运行中燃机主调节系统主要涉及低压轴转速控制和排气温度控制，其他控制不做赘述。1．1．1低压轴转速燃料控制启动结束后，一般情况下低压轴转速燃料控制信号会变成最低控制信号，燃料控制从启动过程的“开环”控制转为“闭环”控制，控制变量为

6、低压轴转速。该转速控制采用无差调节，实际转速和设定转速之间的差值经过比例积分运算器后计算收稿日期：2015一11-20作者简介：王玉江(1983一)，男，工程师，工程硕士，主要从事大机组仪表技术管理工作。出燃料需求信号。1．1．2排气温度燃料控制温度控制主要是出于保护机组的目的。在燃气透平中，最高的温度在燃烧室，由于直接测量该处的高温比较困难，因此通过测量排气温度来间接计算燃烧室的温度，以排气温度EGTC综合考虑压气机排气压力PCD、大气温度来作为温度控制运算参数。温控有两种模式：NCV控制和限燃料控制，NCV控制将在后面二级喷嘴调节中介绍，这里主要介

7、绍限燃料控制。正常运行中，温控输出设定值为TX．SP，排气温度一旦达到TX．SP值，透平就进入到限燃料控制模式，温控功能块计算出来的燃料控制信号迅速减低，直到成为低选器的输出信号，控制燃料调节。1．2二级喷嘴调节在PGTl0透平中，高低压轴之间有一级可调节的喷嘴，其作用主要是用于高低压轴之间的能量分配，另外还兼有防喘和参与温控的功能。1．2．1高压轴转速控制模式在正常负荷调整中，通过调整喷嘴的角度，可以调节焓降分配。减负荷时，随着低压轴转速降低，燃料基准下降，为维持高压轴转速不变，NCV会开大角度，使分配到高压轴的能量多。反之亦然。1．2．2温控喷嘴控

8、制模式在机组进入温控状态的喷嘴调节模式时，通过排气温度计算出高压轴的转速设定值HP．SPD．S