9E 型燃气轮机危险气体探头改造

9E 型燃气轮机危险气体探头改造

孙志勇 陆成

苏州工业园区北部燃气轮机热电有限公司 江苏苏州 215100

摘要：简述了9E 型燃气轮机危险气体探头的工作原理，结合某厂由于危险气体探头故障导致机组跳闸的实例，对其故障原因进行分析并提出解决方案，进而降低及预防该类事故再次发生。

关键词：9E型燃气轮机；危险气体探头；探头移位；信号干扰；故障率

Retrofit of dangerous gas probe for 9E gas turbine

Sun Zhiyong

(Suzhou Industrial Park Blue Sky Gas Cogen-Power Co., Ltd., Suzhou 215126, China)

Abstract: Describes the working principle of 9E gas turbine dangerous gas probe, Combining with an example of unit tripping caused by the failure of dangerous gas probe in a factory, Analyze the cause of its failure and propose a solution, Designed to reduce and prevent the recurrence of such accidents.

Key words: 9E gas turbine; dangerous gas probes; probe shift; signal interference; failure rate

0 引言

某电厂配置了两套容量为180 MW级燃气-蒸汽联合循环热电联供机组，两台燃气轮机均为GE公司生产的PG9171E型燃气轮机（以下简称9E型燃气轮机）。 9E 燃机采用 DLN1.0 燃烧系统，共有 3组燃料环管及喷嘴。较多的燃料管路、法兰使得天然气存在泄漏可能，因此配备危险气体监测系统十分必要。

9E 燃气-蒸汽联合循环机组配有一套危险气体监测系统，由 Honeywell 生产制造，就地元件安装位置共计分为 3 个区域，即 DLN阀站通风风道顶部45HA-4/5/6、轮机间冷却风机进口45HT- 4/5/6和轮机间压气机缸正下方45HT-1/2/3，每个区域配有 3 个检测探头，用于天然气检测和机组保护。每个区域 3 个危险气体探头为一组，3 个区域的危险气体保护逻辑一致。

两套机组至2013年投产以来，在机组启机及正常运行中，发生多起危险气体探测器探头故障、正常运行时发危险气体浓度高报警等异常事件，严重影响了机组的稳定运行，亟需对其故障原因进行分析并提出解决方案，进而预防该类事故再次发生。

1 危险气体探头故障原因分析

可燃性气体检测仪是利用难熔金属铂丝加热后的电阻变化来测定可燃气体浓度。当遇到高温等因素时铂丝的温度发生变化，而铂丝的电阻率便发生变化，探测的数据也会发生异常。

轮机间天然气危险气体探头45HT-4/5/6位于轮机间冷却风机进口处位于高温区域，而探头的工作温度在-40℃至80℃，由轮机间空间温度测点及运行人员每天使用温枪对探头部位温度进行记录，可看出05月份到12月份期间平均温度达到108℃，严重超出危险气体探头工作环境允许最高温度80℃，极易造成卡件误发报警，影响探头测量准确性。

危险气体探头45HT-4/5/6 之前安装于轮机间冷却风机进口处，本身夏季期间轮机间温度偏高，如若遇到燃机#2瓦冷却密封排油烟管道与燃烧室支撑缸结合面有压气机排气泄漏，温度将会更高，将导致轮机间运行中温度超出危险气体探头允许工作环境温度，且离轮机间冷却风机风机电机88BT较近，易受电机启停时的磁场干扰，从而增大了45HT-4/5/6 探头故障的机率。技改前危险气体探头45HT-4/5/6 所处的位置如下图1-1，实物图如1-2所示。

图1-1 原危险气体探头45HT-4/5/6安装示意图

图1-2 原危险气体探头45HT-4/5/6现场安装位置图

表1-1 轮机间及探头处平均温度对照表

监测部分的原理是当被测可燃性气体浓度超过限定值时，经过放大的桥路输出电压与电路探测设定电压，通过电压比较器，发出探测信号。从可燃性气体检测仪原理可以看出如果出现电磁干扰会影响探测的信号，出现数据偏差。

当轮机间冷却风机启动时，启动电流是正常运行电流的4-7倍，期间产生较大的磁场，而危险气体探头为精密仪器，受到电磁场作用，影响探头的监测。

2 针对危险气体探头故障的解决方案

2.1将危险气体探头移至88BT出风管中间正下方处

技术人员对轮机间罩壳上部平台多个区域进行测温比较，由于88BT出风管下部正中间位置处在空气对流中心，此处由于空气对流温度较其他地方低；由运行的风机出口管引出的气源经过气源管路至另一台停运的风机出风管排出的过程也起到一定的降温；此处有一横梁，将仪表柜安于此处免于和高温的罩壳直接接触；原预留的危险气体探头信号线长度也合适。综上，技术人员分析比较后决定将危险气体移至88BT出风管中间正下方处，移位后图纸如下图2-1所示，安装效果图如2-2、2-3所示。

图2-1 危险气体探头45HT-4/5/6移位后设计图纸

图2-2 危险气体探头45HT-4/5/6移位后现场安装效果图

2.2将风机动力电缆线与探头信号线分隔开

将危险气体探头信号线与冷却风扇电机动力电缆线隔离开来，重新铺设电缆桥架，并将安装危险气体他探头的仪表箱设置在远离冷却风扇电机处，将电机产生的磁场对探头的干扰强度降至最低。

3 对危险气体探头实施技改后效果

对燃机正常运行及启停过程中机组的报警和发生的故障进行了半年的的运行跟踪检查：如下表3-1所示，05月-12月份轮机间空间温度平均值为116.4℃，探头移位后的仪表箱内温度均值为61.14℃，探头处的环境温度比改造前降了40多度；信号干扰强度也有所减弱。由此改造后的轮机间冷却风机进口探头45HT-4/5/6而引发机组异常报警及故障停机的次数为0次。我们成功将燃机冷却风机进口探头45HT-4/5/6的故障率降至0%。

表3-1 实施技改后的温度对照表

4 结语

通过对危险气体探头的工作原理及故障原因进行分析，提出了将危险气体探头进行移位和将风机动力电缆线与探头信号线分隔开的技改措施。经过危险气体探头处环境温度的提取以及长时间探头故障的统计，由于燃机冷却风机进口处危险气体探头故障导致机组跳闸的事故暂未发生。总之，通过相应技改措施的执行，确保了危险气体探头的可靠性，避免了相关保护误动作，从而保证了机组的安全稳定运行。

参 考 文 献

[1] 清华大学热能工程系动力机械. 燃气轮机与燃气-蒸汽联合循环装置[上]. 北京：中国电力出版社，2007。

[2] GE 公司运行与维护手册 GE资料。

[3] 杨顺虎. 燃气轮机-蒸汽联合循环发电设备及运行[M]. 北京：中国电力出版社，2003。

[4] 焦树建. 燃气-蒸汽联合循环[M]. 北京：机械工业出版社，2000。

[5] 程远林. 9E燃气轮机危险气体监测系统维护[J]. 设备管理与维修，2016，11:28-29。