莆田2#燃机试运缺陷分析处理与总结
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摘要:莆田燃气电厂在2#机分部试运和总启动过程中,出现了天然气关断阀卡涩、燃机末级叶片温度过高跳机、燃机BPT温差过大造成跳机、IGV阀位偏差大等事故,严重影响了机组的正常调试和安全运行。本文将重点分析2#燃机在启动调试过程中发生问题的原因、处理方法及从中得到的经验教训与总结,希望能对以后同类型机组的安装起到一定得指导性作用。
Abstract: In the 2# division of trial operation and the total startup process in Putian gas power plant,it emerged the accidents of natural gas shutoff valve jam, gas turbine last stage blade temperature is too high jump machine, gas turbine BPT temperature, difference caused tripping IGV valve position deviation have seriously affected the normal unit commissioning and safe operation. This article will focus on treatment and the lessons of the start debugging problem in gas turbine 2# are learned and summarized in the hope of providing guidance to the future same type of installed unity.
关键词:燃料关断阀;内漏;喷嘴;黏贴;割口;伺服阀;胶条;终端过滤器
Key words: shut off valve;leakage;nozzle;plaster;scarfing;servo valve;adhesive tape;end filter
中图分类号:TM611.3文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)09-0229-02
0引言
莆田燃气电厂一期为4×350MW燃气蒸汽联合循环机组,机组的配置形式为1台燃气轮机+1台蒸汽轮机+1台发电机+1台余热锅炉。燃气-蒸汽联合循环机组由东方汽轮机与三菱重工联合制造,毛出力现场工况约为370MW。燃气轮机、蒸汽轮机、发电机布置在同一根轴上。燃气轮机由三菱重工设计,由东方汽轮机厂制造,其形式为单轴、重型(工业型),型号为M701F,压气机17级,燃机环形布置20个干式、低NOx多喷嘴预混燃烧器。燃机为4级透平,环境温度27.5℃时功率大约为245MW。燃机透平入口温度为1400℃,排烟温度为586℃。在2#燃机的调试和试运过程中发生了天然气关断阀卡涩、燃机末级叶片温度过高等比较严重的问题并及时做了相应的处理,保证了机组的安全经济运行。由于莆田燃气电厂的M701F机组为我公司首个重型燃机项目,也是国内为数不多的9F燃机项目,因此调试和试运过程中发生的一些问题与处理方法对于公司其它同类型机组的安装和调试都有一定的借鉴作用,对以后同类型机组事故的预防提供了很好的经验。在2#机的调试和试运中,所发生的问题如下:
1天然气关断阀内漏及燃气管道内部异物处理
2009年3月5号高盘吹扫合格完成后发现2#机燃料关断阀内漏严重,后对此阀门进行了解体拆卸检查。打开燃料关断阀后发现在密封面处卡了一块不规则的的石棉垫片。后用内窥镜检查,发现在阀门后管道内也存在石棉垫片,随即对关断阀后的两个压力控制阀进行了拆卸检查(因为压力控制阀试运过程中未打开过,因此判定异物存在于压力控制阀前管道内)。在压力控制阀和阀门前管道内取出了石棉垫片,在阀门后边管道内未发现异物。在监理和业主的监督下对压力控制阀进行了回装。因关断阀到燃气终端过滤器之间管线长约55米,为确定关断阀前管道内部清洁,在燃气管道压力测点处进行了割口并用内窥镜检查,在检查中发现了在管道焊口周围内壁上粘有塑料胶带(图一),疑为焊接充氩时封堵所留材料。为保证机组安全运行,对天然气终端过滤器至B管架天然气主燃料关断阀之间的管道焊口全部进行了割口检查。在部分焊口处也发现了黏贴在管道内壁上的胶带纸,未发现石棉垫片碎片。随即对管道内部进行了彻底的检查和清理,并在监理和业主的共同见证下对管道进行了焊接和恢复。
原因分析:①阀门及管道内部存在石棉垫片分析:由于终端过滤器至燃料关断阀之间的管道管线较短(55米左右),且在投用之前按东汽厂要求进行了合格的爆破吹扫(爆破吹扫过程中未使用石棉垫片),且吹扫和恢复过程经过监理、业主和厂家的共同见证,因此排除了因爆破吹扫工作造成石棉垫片进入管道的可能性。后经证实2#机燃料关断阀为1#机更换而来,更换时未经监理、业主等部门的验收。考虑到发现的石棉垫片只存在于燃料关断阀及其后边管道内,因此更换阀门过程造成垫片进入管道系统的可能性较大。②管道内壁焊口周围黏贴胶带纸分析:2#机天然气管道所有焊口在对口前都由监理组织检查验收,因此排除了焊口前管道内壁黏贴胶带纸的可能性。天然气管道材质为304L,因此焊接时要求充氩进行。在焊接充氩过程中,其管道内部封堵物是用铁丝捆扎一团棉布,为保证氩气不泄露,在棉布外边包上了一层宽胶带纸。在焊接时由于受焊口高温等因素影响,在取出封堵物后,部分胶带纸就黏贴在焊口周围管道内壁上。
处理方法:对燃机流量控制阀至天然气终端过滤器之间的管道全部进行割管清理检查,清理异物后在各方见证下进行焊接和阀门回装。
经验教训与总结:此次割口检查清理工作共用时4天。由于此次管道检查清理是在燃机进气点火前进行,因此避免了因杂物进入燃烧器而造成更大的安全事故。通过这次检查清理工作,发现了施工过程中存在的问题,也要求我们在以后类似管道和系统的施工中必须注意以下几点:①管道对口前必须对管道内部进行仔细清理,每个焊口对口前必须通过监理现场检查验收,另一侧同时做好封堵、贴好封条,通过验收的焊口不得再进行打磨、修口等工作,防止管道内部二次污染和人为破坏。②在天然气管道系统上做更换阀门等可能造成管道内部污染的工作全过程必须由监理、业主等共同见证,工作完成后及时办理封闭签证,防止管道内部二次污染和人为破坏。③改善焊接充氩工艺,不能用带有胶带纸等可能遗留在管道内部的材料进行封堵(其它电厂中也发生过用可溶纸进行封堵造成燃烧器喷嘴堵塞的事例),防止管道内部二次污染。④在天然气管道设计中可以考虑将天然气终端过滤器放置在靠近燃机燃烧器侧,尽量减少过滤器后天然气管道的长度,对于机组的安全运行有一定得保护作用。
2燃机末级叶片温度高造成跳机
2009年3月9号14点12分,燃机点火,升速过程中燃机末级叶片温度高跳机。跳机后短时间内末级叶片温度达到720℃,而末级叶片温度跳机保护值为680℃。
原因分析:跳机后经仔细检查分析,天然气值班流量和主流量差压变送器平衡阀被打开,阀门前后压差消失。值班燃料和主燃料阀自动开启,瞬时进气量最高达到此状态下额定进气量的2倍,造成进气量过大燃烧器发生爆燃。
处理方法:按照三菱的意见对20#燃烧器进行了检查。拆开20#燃烧器后用内窥镜对喷嘴、燃烧筒、燃机透平初级动叶进行了仔细检查,同时进入排气道对末级排气叶片进行检查,均为发现异常,燃烧器检查完后及时进行了回装(检查与处理过程见图二、图三、图四)。
经验教训与总结:发生爆燃极易烧坏燃烧器,本次事故虽未造成大的经济损失,可给我们敲响了警钟。在调试整个过程中一定要加强对设备系统监护,无关人员不能私自操作系统的阀门等设备。调试运行人员在每次机组启动前要仔细全面检查系统,防止此类事故再次发生。
3燃机BPT温差过大造成停机
2009年3月14号9:28分机组启动,由于启动过程中发现BPT温差偏大(最高温差-62℃,燃机保护值为+30-60℃,启动前将此保护值强制),11:10分三菱工代要求停机。停机后热工专业对燃机排气通道温度测点进行重新校验,未发现问题。经三菱分析研究,怀疑7#、8#燃烧器存在问题,因此现场对7#、8#燃烧器喷嘴进行了拆卸检查。
在拆开7#燃烧器后用内窥镜进行了检查,其中在值班喷嘴内(喷嘴外形见图八)发现了一个不规则的橡胶垫片(图五示),在主喷嘴前的环形腔室内发现了黏贴的腔壁上的一个形状较小的石棉垫片(图六示),在8#燃烧器内未发现异物。
在检查7#、8#燃烧器喷嘴的同时,对2#机两个天然气终端过滤器进行了清理,其中在过滤器滤网中发现了部分破碎的棉布及少量的沙粒(图九示)。
处理方法:①对两个终端过滤器滤网进行彻底清理后回装。②三菱技术人员在现场对7#燃烧器值班喷嘴和主喷嘴用压缩空气进行了反吹扫(见图七),清理出了喷嘴内部的异物。用内窥镜检查喷嘴内部清洁无异物后对燃烧器进行回装,开机后BPT温差大问题消除。
原因分析:①由于天然气压力控制阀至终端过滤器之间的管道已进行彻底的割管清理和恢复,因此可以判定在7#燃烧器内清理出的橡胶垫片等异物是施工过程中遗留在压力控制阀和燃烧器喷嘴之间的管道内的。由于关断阀和燃烧器之间的管道按厂家要求不参与爆破吹扫,因此虽然在施工中加强了管道的清理和验收工作,但还是由于疏忽造成了杂物进入管道。②终端过滤器内发现的破布为施工中用抹布清理管道时遗留在管道内的。在2#机天然气管道过路段施工过程中,天然气管道周围一放水管晚上漏水严重,且由于过路段标高比其它埋地段低,加上施工人员封口质量较差,因此水夹杂着泥沙进入了埋地段管道内部。在施工完毕后调压站至三通阀之间的管道按厂家要求单独进行了爆破吹扫。虽然爆破吹扫验收合格,吹扫出了积水和部分杂物,但由于管线较长(约268米),造成管道内仍有部分杂物遗留。
经验教训与总结:通过这次事故,可以看出天然气管道的内部清洁度对机组的启动和安全运行的至关重要性。对于不参与爆破吹扫的天然气管道系统,在施工中一定要严格控制好内部清洁度,施工中及时进行封口验收,对于一切可能造成管道内部二次污染的途径进行隔离和预防,杜绝验收合格的管道内部再次进入杂物。从终端过滤器检查出的杂物可以看出,对于系统较长的管线,爆破吹扫效果有限,因此并不能完全寄希望于爆破吹扫而忽略安装过程中的管道内部清洁度的控制。在施工中一定要加强管道封口工作,封口要牢固密实,能够抵御一定的外力冲击,立管要做好防止高空重物进入的措施,对于地势较低的地方要做好防水、防雨进入管道的措施。
对于较长的管线系统,为保证吹扫效果,可以考虑分段进行爆破吹扫,每段管线长度建议不要超过80米。如果管线较长且不方便进行分段爆破吹扫时,可以考虑用启动锅炉辅助蒸汽等方式进行蒸汽吹扫(吹扫时流量计、节流孔板、滤网等要拆除)。天然气管道系统设计时,在满足条件的情况下,可以考虑将天然气终端过滤器尽量靠近燃烧器布置,这样对于机组的启动调试和安全运行有一定的保护作用。
4IGV调阀阀位偏差大造成跳机
2009年3月23号06:32分,机组在2778r/min时,由于IGV阀位偏差过大,机组发出保护动作跳机。
原因分析:在跳机后调试人员怀疑入口滤网堵塞,因此对IGV阀前的控制油滤网进行更换。更换后调试IGV阀,偏差大问题没有改善。后重新更换两个IGV伺服阀后,偏差大的故障得以消除。在更换IGV伺服阀的过程中,对控制油重新进行了取样化验,结果控制油颗粒度满足规范要求,因此排除了由于油质问题造成IGV伺服阀堵塞的可能。控制油油冲洗和恢复是在IGV阀滤网前进行,因此排除了滤油和系统恢复过程带入伺服阀杂质的可能性。IGV阀为厂家成套供货(伺服阀和滤网均安装在IGV阀上),因此IGV伺服阀本身存在质量问题是造成这次事故的主要原因。
处理方法:更换IGV伺服阀。
经验教训与总结:虽然这次IGV伺服阀卡涩属于设备本身质量问题,但也给我们敲响了警钟。在启动和调试过程中仍要加强控制油的滤油工作,在控制油系统安装、滤油合格后系统恢复、滤网更换等工作过程中要保持设备及周围环境的清洁,防止灰尘等杂质进入控制油系统。
通过以上分析和总结,可以看出燃气关断阀内部漏气、天然气管道异物、BPT温差过大都是由于安装过程中施工人员质量意识薄弱,技术人员责任意识不强造成的,不但影响了正常的施工调试及安全,也对电厂造成了较大的经济损失。因此在以后类似燃气轮机系统的安装过程中,一定要加强质量控制,严格按照相关的标准和要求施工,改善施工工艺,杜绝此类问题再次发生。
参考文献:
[1]东方汽轮机有限公司.M701F燃气-蒸汽联合循环机组现场天然气管道清洁规程[S].2007,11.
[2]JBT/6224-1992 中华人民共和国机械行业标准.燃气轮机质量控制规范[S].1993.
[3]SYJ4040-89 中华人民共和国石油行业标准.工业燃气轮机安装施工及验收规范[S].1990.