低热值PG9171E燃气轮机轻油系统常见故障分析及解决方案

低热值PG9171E燃气轮机轻油系统常见故障分析及解决方案蔡俊宏
【摘要】轻油系统对低热值PG9171E燃气轮机机组至关重要,其直接影响到机组的正常启动和运行.根据低热值PG9171E燃机调试、运行期间经验积累基础上,总结该种机型燃气轮机常见的几种故障,并对其进行详细分析,并提出合理有效的解决方案.
【期刊名称】《冶金动力》
【年(卷),期】2018(000)001
【总页数】3页(P49-51)
【关键词】低热值PG9171E燃气轮机;轻油系统;轻油流量;轻油三通阀
【作者】蔡俊宏
【作者单位】上海电力哈密宣力燃气发电有限公司,上海 201907
【正文语种】中文
【中图分类】TK47
低热值PG9171E主要集中使用在钢铁、化工等行业，其燃用的主燃料为钢厂或者化工厂产生的副产品煤气。

燃料按照主工艺不同主要可分为高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、兰炭尾气等，由于这些燃料热值较低，无法直接点火运行，而且在低负荷工况下燃烧极为不稳定，所以PG9171E低热值燃气轮机在启动阶段使用轻油燃料进行点火，直至负荷升到30 MW时才开始切换煤气，低热值PG9171E都配置了轻油燃料系统，本文重点介绍PG9171E燃气轮机在运行期间发生的一些常见故
障，并对其进行详细分析并提出解决方案。

轻油系统主要由辅助齿轮箱驱动的主燃油泵PF1，轻油流量调节门VC3，轻油系
统切断阀VS1，轻油流量分配器FD1-1,轻油三通阀VA19-3,轻油再循环阀VA70-5，轻油再循环排气阀VA70-6组成[1]。

机组启动时，LCI把机组带到吹扫转速23.3%额定转速(700 r/min)。

吹扫期间，
轻油管路进行冲油工作，其中主燃油泵进口截止阀VS1开，主燃油泵旁路阀VC3开，轻油三通阀VA19-3（14个）处于再循环位置,轻油再循环阀VA70-5开，轻油再循环排气阀VA70-6开，前置送油泵送来的轻油经过流量分配器及轻油三通
阀再循环回路进入轻油再循环系统，冲油1 min后VS1关，VC3关，VA70-5关，VA70-6关，该步骤主要作用是对轻油管路进行冲油驱赶管路中的空气。

轻吹14.4 min以后，机组降速至16%额定转速(480 r/min)，系统准备轻油点火。

此时MARK VI控制系统中L20CF1X由“0”置“1”，主燃油泵离合器电磁阀
20CF-1动作，主燃油泵工作，主燃油泵进口截止阀VS1开，主燃油泵旁路阀
VC3开，轻油三通阀VA19-3（14个）处于主路运行状态,轻油再循环阀VA70-5开，轻油再循环排气阀VA70-6(接收到再循环液位高信号VA70-6关闭)，前置送油泵送来的轻油经过流量分配器及轻油三通阀主路进入烧室雾化燃烧。

2.1 轻油再循环时轻油流量高导致机组停机
机组在启动阶段，轻油向系统冲油（冲油时流量对比模块见图1），驱赶轻油主管路中的空气，此时轻油流量FQLM1应小于设定的轻油流量KPFQLM_H设定值，否则会触发轻油再循环流量大LRFQLM_H信号。

其中KPFQLM_H设定值为0.85 kg/s，冲油时导致轻油流量大的原因主要有。

2.1.1 轻油三通阀处于主路状态
如图2所示，轻油三通阀主要由五个接口，分别是轻油进口、轻油出口、轻油再
循环口、轻吹空气口及仪用气进口等组成。

机组在冲油及正常燃烧煤气状态时，轻
油通过此阀门实现再循环功能，从轻油进入进入，从再循环出来循环至轻油罐，以满足紧急切换之用；机组在启动及燃烧轻油状态时，该阀门利用自身轻油压力而移动，轻油从进口进入，从轻油出口进入燃料喷嘴和火焰筒燃烧[1],我们称之为这种
状态为主路运行状态。

当三通阀处于主路运行状态时，大量轻油通过燃油喷嘴进入燃烧室，最终会造成冲油试验期间轻油流量超过设定值。

造成轻油三通阀主路运行状态原因之一为仪用气进口控制电磁阀20PL-3阀芯处有垃圾存在，仪用气漏到轻油三通阀仪用气进口处，推动轻油三通阀阀杆动作，大量轻油进入燃料喷嘴。

针对该问题，每次机组启动前要求对轻油三通阀仪用气进口处阀杆小凸台进行检查，如露在阀门外面，表示轻油三通阀仪用气控制回路工作正常。

造成轻油三通阀主路运行状态原因之二为轻油前置滤网模块自立式压力调节阀压力调整超过680 kPa（正常压力维持在500 kPa）。

此时轻油压力足够客服轻油三
通阀内弹簧阻力，推动阀杆动作，大量轻油进入燃烧室。

针对此问题，每次要求开机前先进行轻油再循环冲油试验，检查三通阀仪用气进口处小凸台，如露在阀门外面，表示轻油前置滤网模块自立式压力调节阀工作正常。

造成轻油三通阀主路运行状态原因之三为轻油三通阀内骨架密封损坏，大量轻油通过骨架密封处泄露到燃烧室。

针对此问题，只能在机组停机时加强对各通道进行压力试验，检查骨架密封的泄露情况。

2.1.2 轻油系统存在漏点
冲油试验主要目的是对系统冲油，同时将系统中空气排除。

如果在冲油试验过程中发生流量超过设定值的问题，轻油系统存在泄露的可能性非常大。

(1)造成轻油系统泄露的主要原因之一为轻油再循环排空阀VA70-6未关闭，轻油
通过排气阀VA70-6排至透平间底部排油口。

针对此问题，在冲油期间需重点检
查VA70-6排油漏斗处是否有轻油排出。

(2)造成轻油系统泄露的主要原因之二为透平间轻油管道及轻油三通阀长期在高温
的运行工况下，透平间轻油管道接头或者三通阀阀门连接处密封损坏，照成轻油泄露到透平间，针对该问题，在冲油期间重点检查透平间有无漏油问题，同时重点关注透平间轻油泄露集油开关71FF-4,71FF-5和71FF-6是否动作正常。

2.2 轻油三通阀烧损
轻油三通阀作为PG9171E燃机轻油系统中的重要设备，结构见图3，它承担着启动及后备燃料的重要作用。

在启动阶段，主燃油泵PF1的电磁阀20PF-1在啮合
动作后，依靠轻油压力使得轻油三通阀阀芯移动至燃料喷嘴的位置，轻油进入燃料喷嘴，轻油三通阀进口和出口相连，吹扫空气接口处排放可能存在的部分内漏；在煤气切换成功后，轻油三通阀阀芯通过弹簧力作用，恢复到再循环的位置，轻油进口和在循环回路相通，轻吹回路的雾化空气通过轻油三通阀进入轻油喷嘴进行冷却，防止三通阀阀芯轻油结焦或者三通阀烧损。

造成轻油三通阀烧损的主要原因为在燃烧煤气状态时，轻吹阀门VA19-1存在内
漏或者阀门未动作，轻吹空气压力低于燃烧室压力（燃烧室压力稍低于压气机CPD排气压力），此时燃烧室高温烟气就会出现回流现象，回流的高温烟气破坏
轻油三通阀内的骨架密封，同时三通阀上的轻油也会出现结焦问题，导致轻油三通阀烧损。

为了避免类似问题的发生，在通用电气原有设计的基础上，在轻吹阀VA19-1下
游增加3个压力变送器，监视VA19-1阀门动作情况，3个压力变送器取中值和压气机排气压力进行对比，正常情况下，此时压力应大于CPD排气压力1 bar,并在MARK VI控制系统中设置停机保护或者切换轻油保护动作，防止轻油三通阀出现
烧损的问题。

2.3 轻油点火阶段轻油流量高停机
低热值PG9171E燃气轮机计算控制算法把FSR分解成FSR1(液体燃料冲程基准)
和FSR2(气体燃料冲程基准)，选择液体燃料模式运行时，FSR1=FSR；而FSR1与转速TNH相乘后作为液位燃料基准输出FQROUT=FSR1*TNH.FQROUT与流量
反馈信号FQL1都输入HSAA伺服放大驱动卡。

在此经差值放大(带积分性质)后产生的电流信号输入到电液伺服阀65FP,驱动旁通调节阀VC3动作，直到
FQL1=FQROUT(如图 4)[2]。

当MARK VI控制系统发出点火指令后,FSR原SU-LIQF1（液体燃料点火值）赋值给FSRSU,点火状态下FSRSU为21.1%，对应流量FQL1=3%左右，相应流量为0.5kg/s.机组大修完成后调试期间发生FSRSU为21.1%，此时流量FQL1=21.2%,流量为2.4kg/s。

点火流量远超过正常启动阶段点火流量，造成点火失败。

现场对轻油系统进行了检查，发现液压油系统启动后，轻油流量调节阀VC3处于关闭状态，大量轻油通过三通阀进入到燃料喷嘴，伺服阀线圈LVDT接线错误，更改接
线后，当液压油启动后轻油流量调节阀VC3处于打开位置，启动点火阶段VC3处于再循环位置。

机组再次启动，一次点火成功，随着转速TNH上升，燃料冲程基准FSR也随着增加，伺服阀65FP根据FQROUT和FQL1对比控制阀门VC3动作，增加进入燃料喷嘴的轻油量。

轻油系统各部件工作状态的好坏直接影响到机组点火成功及燃烧的稳定。

因此，轻油系统对于燃气轮机机组运行有着重大意义，本文依据多年PG9171E燃气轮机现场维护经验。

从轻油冲油流量高，三通阀烧损及轻油点火时流量高等三个方面对轻油系统常见故障进行了阐述。

并根据实际经验分别列出了每种故障情况下解决方案，对故障产生的原因及危害做了分析说明，希望今后对轻油系统的运行维护起到一定的帮助作用。

【相关文献】
[1]许俊，邹羿.燃气轮机燃油三通阀阀芯卡涩分析及预防[J].冶金动力.2011.2.
[3]童可义.PG9171E燃气轮机点火失败原因分析[J].燃气轮机技术.2010.2.。