M701F4燃机启动过程旋转失速问题分析

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三菱M701F型燃气轮机转速控制分析

三菱M701F型燃气轮机转速控制分析

三菱M701F型燃气轮机转速控制分析作者:陈珂吴攀来源:《科学与财富》2017年第24期摘要:燃气一蒸汽联合循环机组在实际的使用过程中具有热效率高、调峰性能强等特点,在世界范围内被广泛应用,带动了我国电力工业行业的迅速发展,也是我国电力工业行业的发展趋势,本文以三菱公司M701F型燃机为对象,分析其转速控制逻辑原理及应用。

关键词: M701F燃机;燃机转速;转速控制燃气轮机是一种清洁能源发电机组,能源利用效率可高,并且其燃烧有着低NOX、无SO2、无烟尘排放等优点,对环境的影响较常规电厂低的多。

中海油珠海天然气发电有限公司燃气-蒸汽联合循环机组采用三菱公司M701F型燃机及东方汽轮机厂制造蒸汽轮机,有着启停快,适合快速调峰运行,设备可靠,能长时间满负荷运转等优点。

M701F型燃机控制系统使用的是三菱提供的DIASYS Netmation控制系统。

本文主要介绍控制系统中的转速控制功能。

1 M701F燃汽轮机主控制系统(GT CONTROL)介绍三菱公司M701F型燃机在我国应用广泛,它的TCS燃机控制系统使用的是三菱提供的DIASYS Netmation控制系统。

燃机启动至全载的各主要控制过程简述如下:(1)燃机点火前(MDO):FLCSO被钳制在-5%,达到最小,CSO=FLCSO,使各燃料阀紧密地关闭;(2)燃机点火时(FIRE):维持燃料充分,以保证能够可靠点燃。

此时FLCSO=20-10*(点火转速-500),点火转速约550rpm(与T1有关),此时,FLCSO(3)升速阶段(WUP):维持燃料流量,防止火焰熄灭,并足以预热及加速达到额定转速。

当转速到达约1090rpm,FLCSO 通过小选门,并开始大于暖机升速阶段的最小CSO,使CSO=FLCSO;(4)加速后快达到额定转速时(MIN):维持最低地燃料流量以防止火焰瞬间在瞬变操作时熄灭;(5)转速达到2990rpm左右时,GVCSO 将小于FLCSO,通过小选择门,使CSO=GVCSO,燃机开始进行空载和同期的调速阶段,直到并网带负荷;(6)满载后,达到温控条件,BPCSO\EXCSO最小,通过小选门,进入BPCSO\EXCSO控制。

M701F4燃机燃烧调整关键技术分析

M701F4燃机燃烧调整关键技术分析

M701F4燃机燃烧调整关键技术分析摘要:本文从三菱M701F4燃机燃烧系统结构、燃烧控制逻辑、操作步骤,以及在调整过程中燃烧稳定性的变化规律这四个方面解析了三菱M701F4燃机燃烧调整关键技术。

M701F4燃机主要通过调整值班燃料流量和旁路空气流量来重新确认燃机在运行时的燃烧稳定性裕度,调整对象仍然是基准温控线。

燃调负荷点的确定原则是在常用负荷段以及高负荷段的间隔尽可能小。

值班燃料量的调整范围是±0.5%,旁路空气的调整范围是±5%。

在高负荷下,在旁路阀开度和值班阀开度下调的过程应缓慢操作。

前言:M701F4 型燃气轮机是三菱重工投入商业运行中先进的机型,具有热效率高、启停速度快、污染小、自动化程度高等特点。

为了使燃气轮机安全可靠运行,首先要确保燃烧室内燃烧的稳定[1],若燃烧不稳定,轻则导致熄火跳机,重则会对燃烧室造成不同程度的损坏。

燃烧调整是保障燃烧稳定的一种调节手段[2-5],通过调整各支路燃料流量,进而调整燃烧室内局部燃空比,达到平衡燃烧振动和NOx排放的关系。

本文在相关文献的基础上结合运行经验[6],通过对燃烧调整涉及到的相关技术开展解析,为三菱燃机实施自主燃烧调整提供参考。

1、燃烧系统的结构M701F4燃机燃烧系统主要构成部分有喷嘴、内筒、尾筒、旁路阀等,从压气机扩压器出来的空气流入燃烧器,在燃烧室内与燃料混合后燃烧,燃烧后的高温燃气流入透平做功。

燃烧器属于环管布置方式,周向布置20个,燃料在燃烧器中先与空气均匀掺混后再进行燃烧,可有效降低燃烧温度,降低NOx排放。

旁路阀是三菱燃机特有的控制机构,可以控制燃烧室头部进气量,使燃烧进一步适应不同压气机进气流量,提高燃烧稳定性。

相比于M701F3,MF701F4采用了FMk-8燃烧室,在燃料分配方面,该燃烧室升级了旋流器喷嘴,增加了顶环端盖喷嘴,原来的8个主喷嘴被分为两组,由两路燃料调阀分别控制,因此燃料分配变为四路,分别是值班燃料、顶环燃料、主燃料A、主燃料B。

关于燃气轮机启机过程中旋转失速原因及对策

关于燃气轮机启机过程中旋转失速原因及对策

关于燃气轮机启机过程中旋转失速原因及对策
唐文彬;王文嘉;张凯凡
【期刊名称】《内燃机与配件》
【年(卷),期】2022()21
【摘要】旋转失速是燃气轮机运行中出现的气流非均匀不稳定流动的现象,当旋转失速发生时往往会使压气机出力减小耗功增大,同时伴随着轴承振动增加,使机组启动失败,严重时压气机发生喘振,极大的影响了燃气轮机的安全稳定运行。

本文以三菱M701F4型燃气轮机为例,介绍了其启动过程中旋转失速产生的原因以及对策,避免燃气轮机在启动过程中发生旋转失速导致启动失败、损坏设备。

【总页数】3页(P59-61)
【作者】唐文彬;王文嘉;张凯凡
【作者单位】广州发展南沙电力有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK479
【相关文献】
1.离心压缩机旋转失速振动原因分析及改进
2.燃气轮机压气机旋转失速原因分析
3.离心式压缩机气流旋转失速原因分析及防治措施
4.燃气轮机旋转失速机理及防范对策
5.燃气轮机旋转失速机理及防范对策
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M701F4燃机启动过程旋转失速问题分析

M701F4燃机启动过程旋转失速问题分析

M701F4燃机启动过程旋转失速问题分析发表时间:2017-05-27T11:36:23.543Z 来源:《电力设备》2017年第5期作者:黄明成[导读] 本文详细分析了M701F4燃机出现旋转失速的原理、试验监测手段和调整方法,并重点阐述了如何调整燃机启动工况以避免发生旋转失速现象。

(广东粤电中山热电厂有限公司广东中山 528445)摘要:国产三菱M701F4机组曾在启动过程中多次出现压气机旋转失速现象。

本文详细分析了M701F4燃机出现旋转失速的原理、试验监测手段和调整方法,并重点阐述了如何调整燃机启动工况以避免发生旋转失速现象。

关键词:燃气轮机;压气机;失速 1 引言:三菱M701F4燃机是在M701F3基础上进行放大并采用部分G级燃机技术的先进燃机机组,具有热效率高、起停快、污染小、自动化程度高等优点。

在国产化的M701F4机组投运后,多个电厂的国产M701F4燃机在调试期间和商运后均出现旋转失速现象,其中部分燃机经过升速率更改、增加水洗次数、停机期间降低燃机轮间温度等措施,旋转失速现象有了一定好转,但没有从根本上解决旋转失速的问题。

旋转失速问题的存在,严重影响机组运行的安全性和经济性。

本文根据叶轮机械理论对燃机压气机失速进行分析,并结合东方三菱的现场研究成果,对解决启机时的压气机旋转失速做以阐述。

2 压气机旋转失速现象的发现下面以某厂#1燃机为例,介绍燃机启动过程中典型的旋转失速的情况。

2014年4月29日#1燃机首次点火,之后因调试需要启机定速3000rpm共15次,其中有3次在转速升到1700—1900rpm左右出现以下现象:(1)#1、#2轴承振动突然增大,尤其2Y达到160um以上,突变形态从形态上相似度很高)(2)BPT温度有明显升高现象;(3)进气滤差压下降;(4)#1、#2轴承密封空气压力下降(#1、#2轴承密封空气取自压气机第6级抽气);(5)燃烧室壳体压力下降(6)轴承的低频振动分量增大。

M701F型燃气轮机在启动过程中叶片通道温度偏差异常原因分析

M701F型燃气轮机在启动过程中叶片通道温度偏差异常原因分析

M701F型燃气轮机在启动过程中叶片通道温度偏差异常原因分析摘要:本文从硬件组成结构和软件控制逻辑的角度对M701F型联合循环机组的燃烧系统的工作方式和调节原理进行了简要阐述,针对启动过程中出现的叶片通道温度(BPT)偏差异常的故障原因作了分析,随后对该故障提出解决方案及预防措施。

故障经过莆田燃气电厂现装设有4台390 MW的M701F型单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组。

2012年2月14日,3号机组在启动过程中,约当转速为1 270 r/min时,由于运行人员误操作,将机组低压主汽调阀提前手动打开,使燃料控制信号输出(FLCSO)切换迟延,导致燃空比(F/A)下降,从而引起部分燃烧器熄火,导致机组叶片通道温度(BPT)异常,出现部分BPT偏差突然升高和下降,2号BPT负偏差最大值约为351 ℃。

由于BPT偏差保护在机组启动过程中不会发出跳闸保护信号,因此机组转速可以继续升高,当转速升至约为2 400 r/min后,BPT偏差恢复正常。

该现象在2012年2月7日1 号机组启动过程中也出现过。

随后,机组正常并网发电。

现在对此次故障,分析原因,找出对策。

1 燃烧系统组成结构M701F型燃气蒸汽联合循环机组的燃料供给主要由5个阀门来完成。

值班燃料压力控制阀、值班燃料流量控制阀、主燃料压力控制阀A、主燃料压力控制阀B和主燃料流量控制阀。

燃料压力控制阀主要是为了保证燃料流量控制阀前后差压的稳定。

燃料流量控制阀根据机组负荷不同,控制燃料流量。

燃料气经燃料控制阀后,进入环形母管,分别供给环形排列,斜插在燃压缸中的20个燃烧器。

燃烧器由燃料喷嘴、燃烧筒、过渡段和尾筒以及其它附件组成。

BPT测点安装在燃气轮机透平4级叶片之后,能够间接反映燃烧室和燃气轮机透平叶片的运行状态。

点火装置是由安装在第8、9 燃烧器处,除第8、9 燃烧器之间与第18、19之间没有联焰管,其他燃烧器之间设有联焰管,用于点火时,引燃相邻的燃烧器。

燃气轮机压气机旋转失速原因分析

燃气轮机压气机旋转失速原因分析

Ke y wo r d s :g a s t u r bi ne; c ompr e s s or;r ot a t i n g s t al l
近几 年 我 国燃 气 发 电装 机容 量 继续 保 持 高 速增长, 截至 2 0 1 3年年 底 , 我 国燃 气 发 电装 机 已
me c han i s m, a nd s ubs e qu e nt l y c or r e s p ondi ng c ount er me a s ur es we r e pr o po s e d, w hi c h m ay s e r ve a s a r e f e r e nc e f o r t r e a t m ent o f s i mi l a r f a ul t s o f ga s t ur bi n e c om pr e s s or s .
F级燃气一 蒸 汽 联 合循 环 机 组 , 压气 机 共 有 1 7级 ,
压 比为 1 8 , 第 6 、 1 1 和1 4级安装有 中间放气 阀 。在 燃机启 动期 间放 气阀打开 , 达到 同步转 速时该 阀门
熟, 对燃 气 轮机 ( 简 称燃 机 ) 设备 的缺 陷处 理 技 术
还处 于学 习 和发 展 阶段 。
达 4 3 0 9万 k w, 占总 装 机容量 的 3 . 4 5 ; 发 电量 达 1 1 4 3 亿 k W・ h , 占总 发 电量 的 2 . 1 9 。燃 气
气 机 出 口压力 等运 行 参 数 变化 情 况 来 判 定 , 在 启
动升 速过 程 中 , 如 果在 某 一 升 速 阶段 压 气 机 压 力
Li u J i a n s he n g

M701F4燃气轮机启动过程旋转失速分析

M701F4燃气轮机启动过程旋转失速分析

(2) 对启动设备出力情况进行监视及检查,确 保启动设备出力
通过对SFC等启动设备出力情况 录波分
析, 启动设备是否
常出力,对 辅助
参与启动过程的燃气轮机,应确保 压力、 满
足要求。通过以上
压气机启动期 :
,远离失速//
&
次旋转失速发生前,该 启动过 中 SFC 出
转速已由投产初期的2 000 r/min jg改为2 200 r/min o
第34卷第2期 2021年6月
《燃气轮机技术》 GASTURBINETECHNOLOGY
Vol. 34 No. 2 Jun. , 2021
M701F4燃气轮机启动过程旋转失速分析
许正武,刘云飞
(金华燃机发电有限责任公司,浙江金华321025)
摘 要:分析某厂M701F4燃气轮机启动过程中压气机振动高事件,对燃气轮机压气机旋转失速产生机理进 行阐述,并列出调节启停过程IV角度,确保启动设备出力,确保防喘阀抽气流量,降低机组启动升速率,加 强水洗或对压气机IV及首级动叶进行清洗等防范措施,提出未设置喘振保护的各燃气轮机电厂根据现场 实际情况设置喘振保护的建议。
[J] •工业汽轮机,2016(1) : 12-16. [4] 任帅,翟宇•压气机喘振基本原理及控制手段研究[J] •河南科
,2017,623(11): 70-71. [5] 席亚宾,张帅,蔡青青,等•燃气轮机旋转失速机理及防范措施
[J] •内燃机与配件,2000(04): 141-142. [6] 刘建生.燃气轮机压气机旋转失速原因分析[J] •发电设备,
收稿日期:2020-12-13 改稿日期#2021-01-13 作者简介:许正武(1980#),青海海东人,本科,高级工程师,从事燃气-蒸汽联合循环电厂生产运行工作,E-mail:

M701F4燃气轮机旋转失速应对措施

M701F4燃气轮机旋转失速应对措施

M701F4燃气轮机旋转失速应对措施作者:蒋福东来源:《科技与创新》2017年第01期摘要:旋转失速是叶轮机械内部条件非定常流动的一种失稳现象,它是压气机严重偏离设计工况或在恶劣的流场畸变等进气条件下,一种由系统或局部扰动诱发的不稳定流动。

旋转失速影响机器的稳定工作范围和运行可靠性,严重时可导致灾难性事故。

介绍了M701F4燃气轮机在调试试运及日常运行中出现的旋转失速现象特征,分析了其产生的原因,并提出了应对措施。

关键词:燃气轮机;旋转失速;叶片质量;进气压损中图分类号:TK478 文献标识码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2017.01.024多级轴流压气机作为燃气轮机的三大部件之一,关系着燃气轮机的效率和安全、稳定运行。

对多级轴流式压气机气动失稳前的流动特征进行研究,一直是燃气涡轮研究领域的关键课题。

一旦出现旋转失速,叶片所承受的长时间振动应力将导致压气机转子叶片寿命降低。

旋转失速的发展会导致压气机喘振。

喘振时,压气机的出口压力、流量等参数会出现大幅度的波动,机组的转速和功率都不稳定,并伴有强烈的机械振动,对燃气轮机有极大的破坏性。

因此有必要分析旋转失速产生的原因,采取积极的应对措施,从而尽量避免旋转失速的发生。

1 M701F4燃气轮机旋转失速现象M701F4燃机在启动或停机过程中发生旋转失速的现象——轴振突变,并伴BPT(叶片通道温度)、燃烧室壳体压力、进气室静压、进气室差压和#1、#2 轴承密封空气压力等参数的异常变化,如图1所示。

2 M701F4燃气轮机旋转失速原因分析2.1 旋转失速过程对于M701F4燃气轮机压气机,其通流设计好后,从入口到出口的轴向速度基本确定,以防止流动分离和损失增加。

在启动升速期间,由于低转速压缩空气的能力降低,后面级的体积流量和速度增加。

然而,每个级都有体积流量的限制,当流量达到限制(堵塞),就会导致入口质量流量降低,如图2所示。

进口流量降低会导致进气角变大,机组启动时,气流会在叶背分离产生失速,从而产生旋转失速,如图3所示。

M701F4型燃气轮机启动过程分析之——点火前TCA入口给水温度控制

M701F4型燃气轮机启动过程分析之——点火前TCA入口给水温度控制

M701F4型燃气轮机启动过程分析之——点火前TCA入口给水温度控制摘要:燃气轮机启动是一个复杂的过程,相比较GE燃气轮机启动,三菱M701F4机组在GAS ON 之前增加了四个点火条件,并且在启动前会严格控制点火条件的满足与否。

其中TCA进口给水温度最难控制,其中相关联的系统复杂涉及到高中压给水泵系统、凝结水系统、FGH加热系统等。

本文就如何控制TCA进口给水温度进行了详尽阐述。

关键词:M701F4;点火条件;TCA给水温度;凝结水系统;FGH一、概述常山#1机型号为三菱M701F4机组,自动化程度较高,燃机启动过程:盘车脱口、加速、清吹、降速至点火转速、点火等环节。

燃机点火之前要满足四个条件方能进入点火程序,四个条件分别为:1)TCA给水温度大于60℃、流量大于32.3t/h2)FGH进水流量大于13.5t/h3)汽机冷却蒸汽压力大于0.3Mpa、温度大于160℃4)GT缸体冷却空气关断阀在关位所以机组每次启动对这四个点火条件的控制极为关键。

任一条件不满足都会造成机组启动失败遮断。

其中TCA入口给水温度小于60℃较难控制,曾经多次出现温度突然的升高,较难控制。

而其他三个条件较为容易满足,只有汽轮机冷却蒸汽压力偶尔会存在小幅波动,但影响不大。

所以本文经过对于与TCA入口给水温度相关的系统进行了量化的分析讨论,并且结合历史曲线分析、以及多次启动过程的验证使得这一问题得到了进一步解决。

二、目前现状通过查找历史曲线发现具体数据如下:TCA给水温度在机组点火前有上涨趋势在今年的开机过程中出现过8次左右,在机组开机次数总量为50次左右的情况下已经占据了较大比重约为20%,所以彻底解决分析此问题较为重要。

(机组07月25日开机曲线图)某次启动点火前TCA入口给水温度升高趋势出现,随即为了避免TCA给水温度大于60度,造成点火失败,运行人员采取了增大TCA掺冷水调节阀、提高高中压给水泵出力等措施。

运行人员手动开大冷却水调节门至100%全开,而后TCA 给水温度开始有所下降,避免了一次点火失败。

三菱M701F4型燃气-蒸汽联合循环机组调试过程中常见故障及经验总结

三菱M701F4型燃气-蒸汽联合循环机组调试过程中常见故障及经验总结

三菱M701F4型燃气-蒸汽联合循环机组调试过程中常见故障及经验总结摘要:本文总结了三菱M701F4型燃气-蒸汽联合循环机组调试过程中常见故障,通过对其进行分类解析,提存出解决办法防范措施,并对调试过程进行经验总结,以免类似事件再次发生,同时也为同类型机组调试工作提供参考。

关键词: M701F4;常见;故障;分类;防范;经验;总结引言本厂机组为三菱M701F4型高效一拖一双轴联合循环发电机组,一期配置三套机组。

每套机组的配置由一台燃气轮机、一台余热锅炉、一台蒸汽轮机、一台燃气轮机发电机、一台蒸汽轮机发电机组成。

三菱M701F燃机主要由带有进口可调导叶(IGV)的17级的高效率轴流式压气机、20只绕压气机轴线环形布置的环管燃烧器的燃烧室,以及4级反动式叶片的透平段组成。

余热锅炉型式为三压、再热、无补燃、卧式、自然循环余热锅炉。

锅炉由进口过渡烟道、进口烟道、换热室、出口烟道及烟囱组成。

汽机型式为三压、再热、双缸、向下排汽抽凝供热汽轮机,型号LC150/98-13.3/1.5/566/566。

本厂在调试过程中出现很多问题,按其原因进行分类,可以分为滤网堵塞类、安装水平差及设备不可靠类、调试及运行人员操作不当类。

1 滤网堵塞类新机组刚刚安装完毕,各种管道依然残留施工时的焊渣和铁屑,甚至不排除个别施工人员故意搞破坏放置杂物在管道里,而这些是造成滤网堵塞的根本原因。

其中滤网包括TCA滤网,燃气滤网,高、中压给水泵滤网,凝结水泵滤网,润滑油滤网等。

TCA滤网,燃气滤网是保证燃机安全的重要保证,所以我厂从调试之初就将燃机前置模块的流量计换成临时滤网,并在调试间隙及时清理临时滤网,大大减少了燃机故障停机的风险。

汽机润滑油进油滤网处也是加装临时滤网并及时清理,很好改善了轴承进油品质。

在第一套调试过程中,我厂的给水泵滤网、凝结水泵滤网在调试期间堵塞多达十多次,甚至在调试过程中出现两台凝结水泵同时堵塞而被迫紧急停机的情况。

M701F4型燃气蒸汽联合循环机组调试问题及优化措施

M701F4型燃气蒸汽联合循环机组调试问题及优化措施

M701F4型燃气蒸汽联合循环机组调试问题及优化措施作者:朱放明来源:《工业设计》2018年第02期摘要:机组在调试过程中出现问题,将增加调试周期,大幅提高调试成本。

本文基于燃气蒸汽联合循环机组在调试过程中遇到的问题,对M701F4型燃气轮机调试期间发生的如燃机震动噪音大、天然气系统泄漏、临时滤网堵塞等问题进行了总结分类,对问题原因进行了深入剖析,并提出优化改进措施,为同类型燃气蒸汽机组的调试提供了宝贵经验。

关键词:燃气电厂;蒸汽循环机组;M701F4;“一拖一”;调试分析;优化措施中图分类号:TK26文献标识码:A文章编码:1672-7053(2018)02-0140-02某电厂采用日本三菱生产的M701F4型燃气轮机组建的“一拖一”多轴联合循环机组,主要设备包括M701F4型燃气轮机、燃机发电机、余热锅炉、蒸汽轮机和汽机发电机等部分。

在电厂设备调试过程中,出现了类似天然气临时滤网堵塞、燃机震动大、天然气系统泄漏、TCA 冷却水流量低及BPT偏差大等问题,延长了设备调试运行周期,增加了调试成本。

因此,对三菱M701F4燃气蒸汽联合循环机组在调试过程中产生的问题进行深入剖析,并针对相应问题提出优化改进施,可为同类型机组调试提供宝贵的经验。

1 M701F4型燃气蒸汽机组生产工艺M701F4重型燃机本体结构主要可分为进气系统、压气机、燃烧器、透平和排气系统等部分,辅助系统主要由润滑油系统、控制油系统和TCA系统等组成。

燃气蒸汽联合循环机组正常运行可分为燃气发电和蒸汽发电两部分。

1.1 燃气发电燃气发电主要由经过处理的燃气和空气在燃机燃烧器内燃烧做功,并带动燃机发电机旋转来进行发电。

天然气先后经过调压站、燃料加热和分配系统等,进行过滤、调压、计量、加热等处理,最后通过各喷嘴进入燃烧器中。

空气则通过燃机进气系统过滤作用后,进入压气机中压缩升压,最后进入燃烧器与天然气进行充分的混合燃烧。

燃烧过程中产生的高温高压烟气,在燃机透平中进行做功,推动透平转子旋转,进而带动压气机和发电机转子旋转。

浅谈M701F燃气发电机组调试中的问题及处理方法

浅谈M701F燃气发电机组调试中的问题及处理方法

浅谈M701F燃气发电机组调试中的问题及处理方法摘要日本三菱公司的M701--9F级燃气-蒸汽联合循环机组,是目前世界上较为先进的一种联合发电机组技术。

该机组采用发电机尾置配置方式[1],即燃气轮机+向下排汽的汽轮机+发电机的连接方式。

MPCP1-701F型单轴联合循环机组的净功率为398MW,机组效率高达57%。

本文通过对9F级燃气发电机组在调试中遇到的一些问题及处理方法进行了总结分析。

关键词:9F燃气轮机;原因分析;问题处理1.9F级燃气发电机组结构型式及特点燃气-蒸汽联合循环发电机组就是将燃气轮机的排气引入余热锅炉,产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机,带动汽轮发电机发电。

M701F型采用燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环型式,联合循环的热效率接近60%[2]。

燃气-蒸汽联合循环机组具有:电厂整体循环效率高、清洁环保对环境污染小、调峰能力强,可以适时快速启停、厂用电率低、自动化程度高,需要人员少、单位投资低、占地面积小和耗水量小以及建设周期短等特点。

[3]三菱公司的机岛控制采用集成的DIASYS-UP控制系统,汽机调节保护系统采用DIASYS-UP-DEH系统,如图1所示[4]。

DIASYS控制系统有用于透平控制的专用模件,能适应透平控制的需要;DIASYS-UP-DEH系统设置了全面的防超速功能,包括超速保护(OPC)功能、机械危急遮断功能和电超速保护等功能。

三菱M701F燃机的燃烧室共有20个燃烧器,采用环管型布置,每个燃烧器由燃烧喷嘴、火焰筒、过渡段和旁路阀等其它附件组成。

燃机的燃烧控制也是燃机控制的关键,直接关系到燃机的稳定运行。

[5]图1 燃气发电机组控制系统示意图2. 9F级燃气发电机组调试中的问题及处理方法2.1 燃机部份中的问题2.1.1 叶片通道温度(BPT)偏差大问题描述:燃气轮机的燃烧室及其热通道部件处于高温高压的工况中,容易产生燃烧不稳定及燃烧压力波动大,可能导致火焰筒或过渡段等部件出现破裂等故障。

关于提高M701F4燃气-蒸汽联合循环机组热态启动速度的研究

关于提高M701F4燃气-蒸汽联合循环机组热态启动速度的研究

Science and Technology & Innovation ┃科技与创新·73·文章编号:2095-6835(2017)01-0073-02关于提高M701F4燃气-蒸汽联合循环机组热态启动速度的研究牛火平(中海油珠海天然气发电有限公司,广东 珠海 519050)摘 要:三菱M701F4燃机-蒸汽联合循环机组在运行中长期日开夜停,通过运行人员不断摸索和总结,将燃机启动时间由启动曲线的115 min 缩短为75 min ,不仅提高了运行人员的操作技能,同时也为公司创造了更多的经济效益。

关键词:燃气-蒸汽机组;热态启动;启动速度;燃机优化中图分类号:TM611.31 文献标识码:A DOI :10.15913/ki.kjycx.2017.01.073中海油珠海天然气发电有限公司机组由东方汽轮机有限公司引进三菱技术,燃气轮机由压气机17级、透平4级、20个干式低NOx 燃烧器组成,压比18,透平进口温度1 427 ℃,排气温度608 ℃,蒸汽轮机LCC-145-10.9/2.3/1.3/566/566型(合缸)是东方吸收国内技术制造的最新优化机型,为三压、一次中间再热,双缸双排汽,双抽凝汽式联合循环汽轮机,余热锅炉BHDB-M701F4-Q1为三压、再热、自然循环,由东方日立锅炉有限公司生产。

燃气轮机发电机的型号为QFR-320-2,额定出力为336.6 MW 。

蒸汽轮机发电机的型号为QF-150-2-15.75,额定出力为150 MW ,联合循环效率59.2%.机组自投产以来,已进行热态启动50多次,按照东方所提供的启动曲线,整个热态启动完成时间大约115 min 。

对于这种启动方式,时间明显偏长,不仅不能很好地满足电网的调峰要求,而且浪费更多的天然气。

本文通过分析造成热态启机时间过长的原因,并针对其进行逐一分析,提出了相应的改进措施,以缩短热态启机的时间,从而提高公司经济效益。

三菱701F4联合循环机组启动优化探讨

三菱701F4联合循环机组启动优化探讨

第38卷,总第224期2020年11月,第6期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY Vol.38,Sum.No.224Nov.2020,No.6三菱701F4联合循环机组启动优化探讨祝相云1,张 卫2,黄 岳2,余 亮2(1.浙江浙能技术研究院有限公司,浙江 杭州 311121;2.浙江浙能金华燃机发电有限公司,浙江 金华 321000)摘 要:某三菱701F4联合循环机组启动过程中存在启动时间长、循环水流量过剩、真空建立过程要求过高等问题,本文首先对上述各问题逐个开展机理分析,随后通过利用汽包余热改善中压过热蒸汽参数替代锅炉供汽、优化循环水系统运行控制逻辑和真空控制逻辑等措施,提高了机组启动过程的灵活性和经济性。

该方法对其它同类型机组启动优化工作具有一定的参考价值。

关键词:联合循环机组;启动优化;控制逻辑;汽包余热;循环水系统;真空条件中图分类号:TK018 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2020)06-0511-05Discussion on MITSUBISHI 701F 4Combined Cycle Unit Startup OptimizationZHU Xiang -yun 1,ZHANG Wei 2,HUANG Yue 2,YU Liang 2(1.Zhejiang Energy Group R&D Institute Co.,Ltd.,Hangzhou 311121,China;2.Zhejiang Zheneng JinhuaGas Turbine Power Generation Co.,Ltd.,Jinhua 321000,China)Abstract :The startup process of MITSUBISHI 701F4gas combined cycle generating unit has some prob⁃lems such as long start -up time,excessive circulating water flow,and excessive requirements for the vacuum establishment process.So this paper analyzes the mechanisms of the above problems one by one firstly,then improves the medium -pressure superheated steam parameter substitution by using the resid⁃ual heat of the steam drum measures such as boiler steam supply,optimized operation control logic and vacuum control logic of the circulating water system,which improved the flexibility and economy of the unit'sstartup process.This method has certain reference value for other similar units to start optimization work.Key words :combined cycle unit;start -up optimization;drum waste heat;circle water system;vacuum condition收稿日期 2020-07-16 修订稿日期 2020-08-22基金项目:浙能集团科技项目(ZNKJ -2019-051)作者简介:祝相云(1992~),男,硕士研究生,工程师,主要从事电厂热力系统性能试验工作。

M701F4单轴燃气-蒸汽联合循环燃机汽机功率异常故障分析

M701F4单轴燃气-蒸汽联合循环燃机汽机功率异常故障分析

Internal Combustion Engine &Parts0引言某燃机电厂采用M701F4单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组,由一台M701F4型燃气轮机,一台TC2F-35.4型高中压合缸、双排汽、单轴再热凝汽式蒸汽轮机,一台NG-M701F4-R 型三压、再热、卧式、无补燃自然循环余热锅炉和一台QFR-480-2-21.5型发电机构成,联合循环出力为458MW 。

机组控制系统机组控制系统由三菱控制系统DIASYS Netmation (包含透平控制系统TCS 、过程控制系统PCS 、透平保护系统TPS 、透平监视系统TSI )及DCS 系统(Ovation )组成,实现对整个联合循环发电机组的集中控制。

在单轴燃气-蒸汽联合循环机组中,发电机功率表仅能测出整台机组的功率,燃机功率、汽机功率必须通过透平控制系统TCS 计算间接得出。

1M701F4单轴燃气-蒸汽联合循环机组燃机汽机功率计算介绍M701F4单轴燃气-蒸汽联合循环机组DIASYS Netmation 控制系统中,燃机、汽机功率计算框图见图2,汽轮机功率由汽轮机中压进汽压力函数(FX01)经汽轮机高压主汽温度函数(FX03)、再热主汽温度函数(FX05)、冷再供热抽汽量(FX101)、低压进汽压力(FX11)、凝汽器压力函数(FX08、FX09)修正后计算得出,燃机功率=发电机总功率-汽轮机功率。

单轴燃气-蒸汽联合循环机组汽机折算功率主要和汽机中压缸进汽压力成正比,若中压缸进气压力发生变化,或中压缸进气压力-汽机功率折算函数Fx01改变,则汽机功率折算值将发生较大变化,进而影响燃机功率的计算。

需要注意的是凝汽器压力小于-95.1kPa 时函数Fx08参与修正,随真空度的提高修正值增加,凝汽器压力大于-95.1kPa 时函数Fx09参与修正,随真空度的提高修正值减小。

三菱重型燃机控制系统中,燃机功率作为重要的控制参数,参与燃气流量控制指令输出MFCSO 、IGV 角度控制指令输出IGVCSO 、燃烧室旁路阀开度控制指令输出BYCSO 、TCA (转子冷却空气)系统冷却水流量控制、燃气性能加热器水侧流量控制等运算。

三菱M701F4燃气轮机某次启动失败原因分析

三菱M701F4燃气轮机某次启动失败原因分析

运行与维护122丨电力系统装备 2019.4Operation And Maintenance2019年第4期2019 No.4电力系统装备Electric Power System Equipment1 引言浙江浙能常山燃气发电有限公司现有一套9F 燃气-蒸汽联合循环发电机组,装机容量460 MW ,采用三菱M701F4型燃气轮机,于2014年7月完成168 h 试运,并投入商业运行。

所用燃料天然气经调压站分离、过滤、调压后至前置模块进行加热再经燃气小室(以下简称FG 小室),通过FG 小室内燃气关断阀,燃气压力控制阀A/B 进行压力调节,再经值班、主A 、主B 以及TOPHAT (顶环)流量控制阀将天然气分成四路,根据燃烧调整指令分配天然气流量(见图1)。

䄰㞯䬭"图1 M701F4燃气轮机燃气供应图2 机组故障现象燃气轮机正常启动,机组转速升至700 r/min 后下降至点火转速560 r/min ,透平控制系统TCS 发“TCS LPSV ABNORMAL CLOSE (低压主汽门不正常关闭)” 报警,燃气轮机不执行“FUEL GAS ON (燃料投入)”,机组转速维持在560 r/min 不执行点火程序。

经相关人员对LPSV 检查处理后,燃气轮机发“TCS LPSV OPEN (低压主汽门打开)”、“FUEL GAS ON ”、“GT FUEL GAS ON SUPPLY PCV OUTLET PRESS HIGH TIRP (燃气轮机燃气供气压力调节阀后压力高遮断)”、“GT EMERGENCY OIL PRESS LOW (燃气轮安全油压力低)”报警,机组遮断。

3 原因分析3.1 燃气轮机点火过程介绍(1)主保护逻辑L4(MASTER ON )为“1”。

(2)机组完成清吹程序(清吹时间360 s )降速至560 r/min ,满足点火条件后,“GT FUEL REQUEST (燃料请求)”建立。

三菱701F4联合循环机组启动优化探讨

三菱701F4联合循环机组启动优化探讨

第38卷,总第224期2020年11月,第6期《节能技术》ENERGY CONSERVAT OON TECHNOLOGYVol.38,Sum.No.224No e92020,No96三菱701F4联合循环机组启动优化探讨祝相云1,张卫2,黄岳2,余亮2(1.浙江浙能技术研究院有限公司,浙江杭州311121;2.浙江浙能金华燃机发电有限公司,浙江金华321000)摘要:某三菱701F4联合循环机组启动过程中存在启动时间长、循环水流量过剩、真空建立过程要求过高等问题,本文首先对上述各问题逐个开展机理分析,随后通过利用汽包余热改善中压过热蒸汽参数替代锅炉供汽、优化循环水系统运行控制逻辑和真空控制逻辑等措施,提高了机组启动过程的灵活性和经济性。

该方法对其它同类型机组启动优化工作具有一定的参考价值。

关键词:联合循环机组;启动优化;控制逻辑;汽包余热;循环水系统;真空条件中图分类号:TK018文献标识码:A文章编号:1002-6339(2020)06-0511-05 Discussion on MITSUBISHI701F4Combined Cycle Unit Startrp OptimizationZHU Xiang-yun1,ZHANG Wei2,HUANG Yue2,YU Liang2(1.Zhejiang Ensay Group ROD Institute Co.,Ltd.,Hangzhou311121,China;2.Zhejiang Zheneng/nhuaGasTuebonePoweeGeneeatoon Co.,Ltd.,/onhua321000,Chona)Abstract:The statup proces s of MITSUBISHt701F4gas combined cycle generating unit has some prob­lems such as Ong start-up time,excessive circulating water fow,and excessive requirements for the eaouum estabeoshmentpaooe s.Sothospapeaanaeaaesthemeohanosmsoftheaboeepaobeemsonebaone awtly,then improves the medium-pressure supshsWd steam parameter substitution by using the resid­ual heat of the steam drum measures such as boiler steam supply,optimized operation conWcO logic and vacuum conWcO Oyc of the circulating water system,which nnproved We aeximlity and economy of We units statup process.This method has ceeain reference velue for other simila units te stat optimization work.Key woris:combined cycle unit;stat-up optimization;drum waste heat;circle water system;ecuum oondotoon0前言燃气-蒸汽联合循环发电机组具有热效率高、排放污染低、启停时间短等特点,但天然气的高额成本会严重制约其发展[1]-受天然气价格、发电小时收稿日期2020-07-16修订稿日期2020-08-22基金项目:浙能集团科技项目(ZNKJ-2019-051)作者简介:祝相云(1992-),男,硕士研究生,工程师,主要从事电厂热力系统性能试验工作。

M701F4+燃气轮机控制逻辑简介 (二)

M701F4+燃气轮机控制逻辑简介 (二)

GVCSO LDCSO BPCSO EXCSO FLCSO
M I N S E L E C T O R H I G H S E L E C T O R
CSO
M D O
F I R E
W U P
M I N
• CSO最大选择 CSO最大选择是指,将最小选择后的CSO与在不同的工况下所需的最小CSO相比较后,取较大值。高选门 的作用是防止CSO过分降低,而导致在过渡过程期间贫油熄火。例如在最极端的例子,机组突然甩全 部负荷,燃气轮机控制系统回路要把CSO信号迅速压低,而高选门的最小CSO给定值则建立了避免熄 火的最小燃料流量值。
模式 MD0 FIRE WUP MIN 说明 :预点火状态:所有阀门关闭 :点火时燃气流量设定值 :暖机时燃气流量设定值 :甩负荷时,为避免熄火而设定的最小燃气流量
GVCSO LDCSO BPCSO EXCSO FLCSO M I N S E L E C T O R H I G H S E L E C T O R
• GVCSO
转速控制回路采用纯比例有差控制,使机组按一定的不等率自动进行转速调节,在机组带负荷阶段将机组的负荷指令按照不等率转化为转速设定进 行控制。 在转速控制模式下,AM模块(Analog Memory)根据自动负荷控制(ALR ON)时的负荷设定值ALR SET或者人工转速升降命令(SUP或SDWN)计 算得出速度控制的设定值SPSET,该值与实际机组转速比较,两者的偏差值通过运算得出转速控制输出信号GVCSO,机组负荷由控制转速来实现。 AM模块有速率限制回路来限制SPSET的变化,以防止机组燃烧不稳及转速波动大。 根据机组状态不同,SPSET升降速率不同,正常情况下其限值限制为不等率5%/22.2=0.2252 %/min (常数22.2来自于GT NORMAL RATE GD017_SG03),由此限制燃机的负荷变化率为14.59 MW/min。在转速调节模式下设置了±2 r/min的一次调频死区(GD018_Fx01)以避免机 组一次调频动作过于频繁,确保机组安全运行。当电网频下降太快或太多使GVCSO的输出快速增加5%时,则控制方式自动切换到LOAD LIMIT模 式,限制负荷的快速增加。

M701F4型燃气轮机启动过程SFC拖动技术分析

M701F4型燃气轮机启动过程SFC拖动技术分析
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M701F4燃机启动过程旋转失速问题分析
摘要:国产三菱M701F4机组曾在启动过程中多次出现压气机旋转失速现象。


文详细分析了M701F4燃机出现旋转失速的原理、试验监测手段和调整方法,并
重点阐述了如何调整燃机启动工况以避免发生旋转失速现象。

关键词:燃气轮机;压气机;失速
1 引言:
三菱M701F4燃机是在M701F3基础上进行放大并采用部分G级燃机技术的
先进燃机机组,具有热效率高、起停快、污染小、自动化程度高等优点。

在国产
化的M701F4机组投运后,多个电厂的国产M701F4燃机在调试期间和商运后均
出现旋转失速现象,其中部分燃机经过升速率更改、增加水洗次数、停机期间降
低燃机轮间温度等措施,旋转失速现象有了一定好转,但没有从根本上解决旋转
失速的问题。

旋转失速问题的存在,严重影响机组运行的安全性和经济性。

本文根据叶轮机械理论对燃机压气机失速进行分析,并结合东方三菱的现场
研究成果,对解决启机时的压气机旋转失速做以阐述。

2 压气机旋转失速现象的发现
下面以某厂#1燃机为例,介绍燃机启动过程中典型的旋转失速的情况。

2014年4月29日#1燃机首次点火,之后因调试需要启机定速3000rpm共15次,其中有3次在转速升到1700—1900rpm左右出现以下现象:
(1)#1、#2轴承振动突然增大,尤其2Y达到160um以上,突变形态从形
态上相似度很高)
(2)BPT温度有明显升高现象;
(3)进气滤差压下降;
(4)#1、#2轴承密封空气压力下降(#1、#2轴承密封空气取自压气机第6
级抽气);
(5)燃烧室壳体压力下降
(6)轴承的低频振动分量增大。

针对上述现象,三菱及东方汽轮机厂技术人员经过相关数据分析,判断燃机
在转速1700—1900rpm区间出现旋转失速现象。

3 旋转失速原因初探
3.1 M701F4燃机压气机运行概述
M701F4机组压气机为17级的轴流式压气机,进口设置有一级进口可转导叶。

在第6、11和14级静叶后分别设置防喘放气口和透平冷却空气的抽气口。

抽出
的空气用于冷却和密封以及用作机组启动和停止时的防喘控制措施。

M701F4机组最初的启动流程如下:
发出启动令,IGV开度由0%开启至约39.5%开度,压气机低压、中压防喘抽
气阀自动开启(高压防喘抽气阀保持关闭);SFC拖动机组升速到2000rpm时开
始减出力,直至2200rpm左右脱扣;机组升速到2745rpm时,燃机IGV关闭到0%开度;转速到2815rpm左右时,压气机低压、中压防喘放气阀自动关闭。

3.2 压气机系统的工作分析
对压气机系统的工作进行分析可知:当实际工作转速比设计转速有所下降时,压气机的压比要下降。

这时末几级中,由于前面各级压比很低,由此该级前的压
力低于设计压力,密度低于设计工况的密度,而比体积高于设计工况的比体积,
因此体积流量相对的减少的较少,轴向速度减少的较少。

[1]
而在前几级中,与设计工况相比较,其压力和密度却均有所增加,体积流量减少较多,因此轴向速度降低较多,由此产生正冲角,容易引起背弧脱离。

从而得到以下的速度三角形。

从图3-2中可看出:当转速降低时,气流在头几级中攻角增大,而攻角增加得太甚时,就可能产生旋转脱离和喘振。

在末几级中,攻角减小,这时增压值和效率就迅速降低。

压气机就很有可能由于在前几级中发生强烈的旋转脱离现象而进入喘振工况。

[2]
3.3 M701F4机组启动情况分析
和设计工况下额定转速相比,燃机启动过程中,由于压气机压比相对较小,因此压气机高压侧的体积流量很大,气流速度很高。

速度达到极限以后造成流道堵塞。

和设计工况下额定转速相比,燃机启动过程中气流出现堵塞时,其轴向速度减小,进而导致气流攻角增大,气流在叶片背弧侧发生分离。

分离的气团在转子叶片内部形成失速区,以低于转子的转速在转子叶片内部旋转,旋转方向相对于转子旋转方向相反。

失速区内部堵塞严重,压力增大,造成压力波动,进而引发振动。

3.4 导致压气机失速的其他因素
(1)压气机叶片脏污的影响
压气机叶片脏污,影响压气机效率、流量,进而影响气流速度,使得旋转失速容易发生。

(2)SFC出力的影响
如启动升速阶段SFC出力偏小,将会有更多的燃料投入燃烧,进而使得压气机出口压力升高,导致流量减小,容易出现旋转失速。

(3)抽气流量的影响
如启动升速阶段压气机中、低压抽气中的某一级的抽气流量不够,也导致旋转失速容易出现。

某台燃机检修时发现中压抽气口形状有误,与图纸相比,加工的抽气口截面减小,可导致抽气流量不够。

(4)压气机叶片质量的影响
此外,压气机叶片加工误差分布较大,这些叶片组合到一起使得旋转失速容易发生。

经三菱东方调查,该现象是由于该批次燃机产出压力较大,压气机叶片生产过分外扩造成。

自2014年下半年,东汽已经逐渐收回了抽检不合格的外扩厂家生产执照,并提高了质检要求。

4 试验与分析
针对运行中出现的旋转失速,某电厂运行部门采取了停机后打开锅炉烟囱档板,燃机高盘冷却,擦洗IGV叶片,离线水洗(清洁剂浓度为5%)等措施,压气机失速现象有所改善,但还时有发生。

为了彻底解决启动阶段压气机的旋转失速问题,三菱及东方联合国内某燃机电厂进行了针对性的试验和分析。

4.1 试验目的
旋转失速问题主要由于气流堵塞造成,因此,设备厂家考虑在启动阶段增加额外的抽气量以消除气流堵塞,进而降低旋转失速的影响。

为了确认具体多少额外的抽气量既能降低旋转失速的影响,又能满足燃机启动过程中各部件功能的需要,三菱东方在某燃机电厂的#2燃机上实施了特殊测量试验。

4.2 试验过程
第一阶段
在冷态、温态、热态、极热态下分别启动燃机,测量并分析相关的运行数据。

通过测量,三菱东方确认导致旋转失速的直接原因是由于气流堵塞。

第二阶段
冷态启动燃机,在0~2100rpm期间分别开启HPBLV(高压防喘放气阀)为0%、25%、50%、75%、100%,确认HPBLV可以最大开启到100%。

冷态启机,
0~2100rpm期间全开HPBLV启动燃机,确认该措施有效。

在冷态启机时,0~2100rpm期间全开HPBLV,在不同IGV开度下启动燃机确
认IGV裕度,再在冷态、温态、热态和极热态下分别启动燃机,最终确认该设定
可行。

4.3 试验结果
通过特殊测量试验,三菱东方确认了以下两个措施(初始方案)来解决旋转
失速的可行性。

(1)将0~2100rpm高压防喘放气阀从全关变更为全开;
(2)将启动升速阶段的IGV开度从22°变更为21.5°。

三菱东方在若干台燃机上实施了以上两项措施为主的设定变更,变更后的燃
机累计启动超过20次,其中包括冷态、温态、热态和极热态,无一发生旋转失速。

4.4 试验结果优化
启动过程中0~2100rpm高压防喘放气阀全开会减少进入燃烧器的空气量,
此时燃机排气温度BPT/EXT会比以往更高。

机端情况下,BPT与BPTREF的裕度过小,燃机可能在启动升速过程中进入BPT温度控制,导致启动失败。

因此,三菱
东方对上述两项措施进一步进行优化和补充,最终结果如下:
(1)将高压防喘放气阀全开区间设定为0~2050rpm;
(2)将启动升速阶段的IGV开度从22°变更为21.5°(IGV角度从原启机过程
打开到36.17%修改为37.23%);
(3)机组原本启动时的升速率在900rpm以上都是2.25rpm/sec,现将1500~1900rpm区间的ACC由2.25rpm/sec变更为1.5rpm/sec;
(4)将SFC在2000rpm时开始退出变更为2200rpm时开始退出。

4.5 优化后的情况
按上述修改后,燃机在启动过程中未再出现旋转失速。

并且,通过对处理措
施的优化,进一步确保了机组启动运行状态良好,燃机旋转失速问题得到了圆满
解决。

5 结论与建议
(1)M701F4机组在启动过程中旋转失速的直接原因是气流堵塞。

(2)生产厂家的加工工艺水平对压气机的运行状况有非常大的影响。

(3)针对国产M701F4机组可以普遍使用最终的启动优化方案来预防旋转失
速的发生。

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