V94.3A燃机喘振保护的探究

V94.3A燃机喘振保护的探究

赵占峰高帅李小煜

郑州燃气发电有限公司,河南郑州 450000

摘要：分析探讨西门子V94.3A燃机所用压气机的喘振保护原理；保护安全裕度的监视办法，在保护安全裕度不合适时候采用的预防措施。

关键词： V94.3A燃机喘振保护压气机安全裕度

Abstract:Analysis of Siemens V94.3A used in gas turbine compressor surge protection principle; the protection of safety redundancy monitoring approach,preventive measure when inappropriate degree of protection of the safe。

key word:Siemens V94.3A ；surge protection ；compressor ； redundancy monitoring inappropriate degree

0 引言

喘振是透平式压缩机(也叫叶片式压缩机)在流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工况下的震动。轴流式压缩机是透平式压缩机的一种形式，喘振对于轴流式压缩机有着很严重的危害，西门子V94.3A燃机是目前世界上单机容量最大,技术最先进的燃气机组之一,作为电网安全运行的重要调峰机组,目前在国内已经引进安装了十几台机组,压气机是该机组重要设备,关于喘振原理的相关理论研究很多,本文不再赘述,为了保护压气机不发生喘振,该机组采用了3个差压开关监视压气机进气段压差变化来保护设备,当进气段压差过小时,保护采用3取2动作,打开防喘放气阀,保护设备,本文主要分析探讨如何监视喘振保护的安全裕度,通过对安全裕度的监视,当发现裕度不合适时候,探讨采用适当的措施防止喘振的发生.

1 西门子V94.3A燃机防喘放气系统简介

燃气轮机的轴流式压气机用于在透平发电机额定转速下运行.在低于额定转速的某个转速范围内,压气机前几级受到较高的空气动力负荷,以至于过度减速而在压气机翼型表面出现脱流现象.结果,受到过负荷的压气机就不在能够生成必须的升压,会出现称作压气机喘振的现象,并且输送速率也变的不稳定.气流的破坏引起周期性倒流,客观上表现为压气机出口压力产生周期性波动,同时燃气发电机发生严重震动,以及与这些压力波动出现脉动噪声,轻则引起压气机叶片受到交变弯曲应力破坏,严重的会出现使叶片断裂的设备损坏事故.

2 西门子V94.3A燃机喘振保护的控制方案

西门子V94.3A燃机压气机为15级轴流风机,与燃机同轴,同转速,机组启动方式为SFC 拖动变把机组转速带到一定转速后燃机点火升速,为了防止工况变化时,空气流量减小或机组在启机和停机低转速下发生喘振现象,在压气机的五级设有2个防喘放气阀,9级设有1个防喘放气阀，3个喘振保护压力开关定值为3KPa，下降动作，常闭接点，逻辑简图如下（附图1）：

附图1:逻辑简图

有两种保护动作方式：一是当机组启动时，3个差压开关接点为断开状态，当燃机转速达到大约38赫兹时接点闭合，此时差压值约为3.8~4.0KPa，若当燃机转速达到42赫兹时候，如果有2个以上的差压开关接点没有闭和，燃机跳机，防喘放气阀打开；另一种保护动作方式为：当机组正常运行时候，3个差压开关接点闭合，当差压值降到3.0KPa时候，有2个以上差压开关接点断开，保护动作，机组跳机，防喘放气阀打开。

3、对保护安全裕度的监视

V94.3A燃机喘振保护是通过对3个差压开关低值动作来实现的,因为喘振现象一旦发生对设备危害性很大,为了尽量避免喘振现象的发生,我们在这里引入了喘振安全裕度监视的概念,实现办法就是通过对喘振保护差压开关低值动作的回差值监视，根据上面对保护逻辑原理的分析，知道要监视保护动作的安全裕度，如果能通过监视3个差压开关的差压值是最好的，但是因为差压开关是开关量，在机组设计时，只有第一个开关进入了事故记录仪，为了尽量避免在机组并网运行时候的喘振保护动作，我们监视喘振保护裕度就选在机组启动过程中的保护方式：即当燃机转速达到38赫兹时候3个差压开关接点闭合，把燃机转速和喘振差压开关做到一个曲线内，监视每次机组启动时候，差压开关接点闭合时候的对应转速，分析曲线如下（附图2）,根据郑州燃气电站2台机组的运行经验，当触点闭合转速在35~40赫兹之间就表明喘振保护安全裕度合理，如果触点闭合转速在35赫兹以下，则说明安全裕度过大，可能造成保护延迟动作或拒动的安全隐患，就应该检查差压开关测量回路，校验保护定值，很可能是保护定值偏小，需重新对保护定值整定。如果触点闭合转速在40赫兹以上，说明保护安全裕度过小，存在保护提前动作或误动的安全隐患，应对保护定值进行校验整定，检查测量管路，并和机务专业一块分析压气机效率降低原因，对压气机首级叶片进行清洗。

附图2:差压开关接点闭合与转速曲线图.

4、结论

依据郑州燃气发电有限公司2台机组近3年的运行经验和几次喘振保护的动作情况,得出如下判断喘振保护安全裕度是否合适的办法和安全裕度调整的措施:

⑴、判定安全裕度是否合适的方法：查看每次机组启动过程中喘振差压开关接点闭合时候对应的燃机转速值。

⑵、喘振安全裕度合适的推荐经验值：机组启动过程中差压开关接点闭合时燃机转速在35~40赫兹，安全裕度是合适的。

⑶、当安全裕度不合适时候推荐采用的预防措施：①、当机组启动过程中差压开关接点闭合时燃机转速在35赫兹以下时，应复核差压开关定值看是否偏小，并检查测量管路是否有漏气等现象。②机组启动过程中差压开关接点闭合时燃机转速在40赫兹以上时，应复核差压开关看定值是否偏大，并检查测量管路是否有漏气堵塞现象，确认是否要清洗压气机首级叶片。

[参考文献]

[1] 余勇。压缩机喘振主动控制理论摸化与喘振先兆实验研究[A]。西安交通大学19 98。

[2] V94.3A燃机的控制系统说明及操作手册.SIEMENS

[3] 翁史烈．燃气轮机[M]．北京：机械工业出版社，l987．

[4] 变进口参数压气机运行的防喘振保护措施--《燃气轮机技术》1989年03期——————————————————

作者简介：

赵占峰（1975～），男，河南平顶山市人，工程师，毕业于郑州电力高等专科学校热与