#4燃气轮机前置天然气压力异常分析及应对措施

发表时间:2019/3/13   来源:《河南电力》2018年18期   作者:林茂庭
[导读] 结构原理入手,分步进行处理,消除了异常,对燃气机组的安全、稳定运行有重要的意义。

(浙江浙能电力股份有限公司萧山发电厂  311251)
        摘要:某厂9F级燃气机组在启动过程及运行中ESV阀前天然气压力值出现了异常,比预警值偏低报警,在运行中天然气压力值异常晃动,且在机组二班制停机后调压系统出口压力因内漏升高的问题,该厂从前置调压系统的流程、结构原理入手,分步进行处理,消除了异常,对燃气机组的安全、稳定运行有重要的意义。
        关键词:天然气压力值;偏低:内漏异常:分布处理
       
       
一、前言
        某厂#4机组为SCC5-4000F.1S单轴联合循环发电机组,由西门子SGT5-4000F(2)型燃气轮机、HE型三压再热双缸凝汽式汽轮机、THDF108/53型水氢氢冷却发电机和NG-V94.3A-R型三压再热无补燃卧式自然循环余热锅炉组成。设置在厂区内的调压站、前置模块系统通过对天然气的过滤、净化、加热、调整等过程以满足燃气-蒸汽联合循环发电机机组用气需要。因我国大部分天然气电厂采用的是西气、东气或LNG气源,而该厂上游门站气源压力较高,所以调压系统通过压力调整以配套燃机启停及运行是燃机前置的调压系统最主要及关键功能。
        二、现象简述
        2018年在#4机组调停将近2个月后的10月份启动运行期间,燃机ESV阀前天然气压力出现了异常:
        (1)在机组运行时,ESV阀前天然气压力在2.73MPa左右,比之前的的运行数值2.75MPa稍有下降,比预警系统估计值2.75偏低0.03MPa,偏差大引发ESV阀前天然气压力持续的低预警事件。
        (2)而在机组停运后,ESV阀前天然气压力逐渐升高,甚至高于3.1MPa,超出预警估计值,引发调压站出口压力高预警事件。
        三、初步原因分析
        由于#4机组ESV阀前天然气压力受该厂#2天然气调压站出口压力及燃机天然气前置模块的精滤压差及所属管系压损影响。由于调压站至#4燃机的管系压损基本恒定,运行中前置模块的精滤压差随着天然气流量大小基本在20kPa左右。通过运行历史数据可知,调压站出口压力与#4燃机ESV阀前压力基本正向关联,两者压差在20kPa左右。由此可知,#4燃机ESV阀前压力的异常,直接与调压站出口压力相关。下面对调压站出口压力异常进行分析。
        1.调压系统设备流程说明
        天然气调压站系统可以分为入口紧急切断单元、粗过滤单元、计量单元、精过滤及冷凝单元、加热单元、调压监控单元。调压单元系统如图2所示。调压部分设计2条100%容量的调压管线,当其中一条调压管线失效时,备用管线将自动接替工作。每一个调压管线由一个快关阀,一个监控调压器和一个工作调压器组成。
       
                
        图8  #3调压站出口压力历史曲线示意图
        #4机组启动过程中,在天然气流量低时,#2调压站调压管线出口压力为2.994MPa的异常值。机组负荷升高,天然气流量大于约4.5万Nm3/h后,调压管线出口压力降至2.846MPa正常调压运行值。而二班制晚上燃机停机后,调压站出口压力缓慢升至3.2MPa。第二天#4机组启动时,在小流量时,调压管线出口压力为2.994MPa。大流量后,调压管线出口压力降至2.90MPa。在后续的#4机组启动运行中,调压管线出口压力均保持在2.78MPa。从图可知,现调压站出口压力2.78MPa比历史运行至2.82 MPa偏低0.04MPa。
        通过上述现象分析,现#2调压站出口压力异常体现在3方面:
        (1)调压站出口流量小时,工作调压阀高位卡涩,监控调压阀参与压力控制,压力控制在2.99MPa左右;
        (2)调压站出口流量大时,工作调压阀出口压力偏低,有时压力有波动;
        (3)调压站出口流量为0时,#1调压管线有内漏,导致压力逐渐上升至3.18MPa。
        3.调压管线出口压力异常原因确认
        调压管线出口压力在机组运行时偏低,小流量时工作调压阀不参与调节,停机后出口压力升高的异常,综合分析,主要原因一般有:a、工作调压阀指挥器出口压力整定值偏低;b、工作调压阀稳压器压力偏低,调压阀调节速度及精度下降;c、工作调压阀阀体卡涩,导致调节特性差,甚至关不严内漏;d、指挥器内漏,工作调压阀无法关严,引起内漏。针对上述原因,经过分析后分别采取措施进行逐一处理,以确认主要原因。
        四、对调压管线调压阀的分步处理
        1. 工作调压阀指挥器清理及皮膜更换
        #4机组顶晚峰停机后,在调压站停止运行后,检修人员对工作调压阀指挥器一级压力(稳压器)进口通道进行清理,更换其进口滤网及一级压力(稳压器)调压皮膜。
        2.工作调压阀指挥器一级压力(稳压器)压力调节
        工作调压阀指挥器一级压力(稳压器)压力,用于驱动气体进入或者流出调节阀控制腔体,以控制调节阀打开或者关闭。其压力数值一般比指挥器出口压力整定值高一定的压差,一般情况下设定压差为2-6 bar,通过调压皮膜及弹簧进行调压。调节调节压差以减慢或加快指挥器的响应速度及精度。压差调节方式是通过指挥器下部的稳压器压力调节螺丝进行调压。
        检修人员调节工作调压阀指挥器一级压力(稳压器)压力压差,调节前稳压器腔体压力为3.1MPa,调节后稳压器腔体压力为3.2MPa,与指挥器出口压力整定值高2.78MPa高0.42MPa
        3.工作调压阀指挥器出口压力整定值调节
        检修人员对#1调压管线的工作调压阀指挥器出口压力整定值进行调整。通过指挥器上部的出口压力调节螺丝,顺时针旋转压力调节杆90度,提高出口压力整定值。出口压力调节后,调压管线出口升至2.8024MPa。调整后,#4机组ESV阀前、后压力低预警消除。
        4、对监控、工作调压阀解体处理
        该厂针对调压站调压管线工作调压阀的三方面工作异常,在近一个月的时间分别对工作调压阀指挥器进行了清理、更换稳压器进气滤网及调压皮膜、指挥器稳压器压力调节、指挥器出口压力整定值调节、工作调压阀本体消音鼠笼清理等工作,并对#1、#2调压管线工作、监控调压阀大阀体进行解体,发现阀体本体膜片脏污以及长期受压导致的轻微变形引起压力的内漏与卡涩主因。
        五、异常处理总结及措施
        此次#4燃机ESV阀前、后压力异常,该厂根据故障现象及分析原因,分步开展了处理,为后续天然气调压器异常提供了很好的指导作用。项目的分布推进,使检修、运行对调压管线的工作机制,调压阀的工作原理、进口阀门的检修工有了进一步的掌握,并积累了一定的经验,后续应采取下述措施:
        (1)加强调压站出口压力的监视。尤其是机组启动阶段,监视工作调压阀工作情况,确认监控调压介入调压工作正常。
        (2)机组停机后,注意各调压管线工作调压阀的内漏情况,继续关注调压站出口压力的上升情况。
        (3)机组运行中关注调压阀的调节品质,特别在高负荷大流量阶段防止出口压力出现震荡或异常波动。
        (4)由于目前单机运行较多,调压站出口流量不大,#1调压管线工作调压阀可以在低位正常调压。如果遇到双机同时运行,流量大,#1调压管线工作调压阀高位调压是否正常以及#2管线的介入压力是否正常,尚未得到确认。
       

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