GE9FA燃机性能加热器模块优化研究

GE9FA燃机性能加热器模块优化研究

冯鑫良、沈鑫

杭州华电半山发电有限公司 310000

摘要：本文将围绕GE9FA燃机性能加热器模块系统进行分析讨论，阐述系统运行时常见的故障以及相应的解决方案，以此保证GE9FA燃机的正常运行，降低安全问题的形成几率，促进热电企业经济效益的提升。

关键词：GE9FA燃机；安全阀；性能加热器

引言：本文将以某热电厂采用的9F级燃机循环机组作为研究对象，该燃机型号为GEPG9351FA，燃料系统主要采用天然气系统，其性能加热器模块主要负责将天然气温度提升至标准工作温度，之后传递到燃气轮机当中。为了确保后续GE9FA燃机性能加热器模运行时产生的故障能被有效解决，首先要对模块系统的基本组成进行深入了解。

一、GE9FA燃机性能加热器模块系统分析

GEPG9351FA型号的燃机性能加热器模块主要由两台管式热交换器组成，连接方式为串联，天然气主要从壳侧通过，而在管道内的给水通道设有液滴收集室，并配有自动输水阀。给水管道在管式热交换器上都具备启动隔绝阀，且隔绝阀之间设有向空气动阀。在加热介质方面，则以锅炉中压省煤器出口的水为主。在组成模块中，天然气出口温度需要由回水管道上的温控阀控制，而管道回水需要直接输送至凝汽器。

二、GE9FA燃机性能加热器模块系统常见故障

GEPG9351FA型号的燃机性能加热器模块常见故障可分为以下几类：一是天然气出口温度失衡，经常出现温度跳变的状况；二是密封圈故障，当一级热交换器的管道与串联的隔离阀在运行一段时间后，机组设备会经常出现启动执行机构漏气问题，其主要原因在于热交换器内的水资源温度过高，多余热量会沿着阀门以及执行机构支架传递出去，导致汽缸密封组件在高温影响下加速氧化与老化，从而引发缸体漏气。如果缸体产生漏气便会在弹簧作用下使阀门关闭，最终造成加热器退出联锁，燃机也会停止运行；三是安全阀故障，当燃机处在并网的过程中，IGV汽机温度匹配，此时燃气的排气温度大致在700^。F左右，锅炉会借助余热进行持续升温加压，若由于外界环境因素或是人为操作不规范造成汽机未及时实现冲转或者燃机未能完成负荷提升，中压省煤器的压力便会大幅度提升，从而在使用性能加热器时，热交换器的水压会瞬间上升，超过安全门预设值，最终引发安全门起座；四是加热系统故障，性能加热器本身配有电加热器，在机组启动时，性能加热器尚未投入，此时燃料气体无法满足最低过热要求，需要使用电加热器完成燃料气的热过度。该热电厂的两台电加热设备始终存在自动退出的故障，需要不停地手动复置，才能确保装置的正常使用。同时电加热器属于模块化设计，采用可编辑逻辑控制器进行模块控制，因此技术人员所接收的报警信息较少^[1]。

三、GE9FA燃机性能加热器模块优化路径分析

（一）天然气出口温度

首先要明确天然气出口温度的故障形成原因，其主要原因是由于安装位置未经过科学设计，根据天然气性能加热器安装标准显示，温度测点设备应当放置在与弯管间隔距离为1m的安装区域，需要与手动隔离阀保持0.8m的间隔，但在实际安装过程中人员并未仔细校对设备安装位置，导致温度失真现象频发，造成温度调节系统严重震荡。同时温度元件的类型选取不合理同样会引发天然气出口温度跳变，通常来说天然气温度测控范围需要保持在5~200度之间，此时铂电阻精度最高，但该热电厂采用的测温元件为K分度的测量设备，难以保持在测量范围内实现铂电阻的精度最大化呈现，导致测量误差较高，实际读数也要比真实温度低2度左右。此外，在自动联锁信号方面采用单点信号也会引发模块故障，当测量回路出现异常时会造成性能加热器的退出，使燃机出现跳机现象。由此可看出，天然气出口温度的故障主要以设备本身的设置问题为主，若想实现GE9FA燃机性能加热器模块的优化，便需要正确完成设备安装、合理选择设备元件，首先要对温度测点进行位置移动，将其放置在直管段相对较长的区域，并配备三支铂100的电阻温度元件，要求元件具有良好的防爆性能。其次要在PLC控制内三取中表决，使自动联锁信号能够作为温控的被调量。

（二）密封圈

为了解决启动执行机构受高温作用频繁出现密封圈老化、氧化的现象，需要控制好一级加热器的进口水温，并更换管道上的气动执行机构，实现设备的二次选型。所采用的密封圈需以全氟醚橡胶材料为主，该材料属于三元共聚物，具有良好的耐热性与耐化学性，且表面不存在渗透、开裂等困扰，具有极高的均质性，能够保证零部件的密封性能，进一步延长使用寿命，减少维护成本。同时全氟醚橡胶长期工作温度大致在-39~288度左右，即便在脆化温度以下也能具有一定的塑性。因此将其运用在启动执行结构组成当中，可以在250度的高温环境下正常使用，同时施工人员还要进一步提高阀门与气缸的支架高度，以此达到降低热传递的目的。

（三）安全阀

若想避免性能加热器安全阀经常出现误动作的故障，需要做好设备的压力调控，运用机务专业知识，在进水管道上添加泄压阀与管道，泄压阀的选取上要以气动调阀为主，该阀门能够根据系统工作压力实现自动启闭，从而保护系统安全，同时气动调阀的稳压能力极强，如果出现超压状况，可以第一时间完成泄压处理，且关闭速度可调，能够起到消除压力波动作用，其配备的传动机构也能将滞后现象降到最低。在启动执行机构上需要使用附带手轮操作的双作用执行机构，用以将水压信号作为控制被调量，并将预设压力定在7000KPA左右，这样便可避免安全阀的动作。此外泄压的热水在流入锅炉的过程中，会经过中压输水母管最终汇集在定排扩容器，在此环节需要安装压力控制阀，确保热水的有效流动，防止在管道的滞留。该热电厂为了进一步提高调解效率，将分散控制系统与模块系统进行了融合处理，使压力控制阀能够在流程图画面得到显示，从而便于技术人员完成压力调节的操作^[2]。

（四）加热系统

加热系统的优化主要体现在电加热器的升级与改造，实现电加热器的DCS控制以及PLS控制，借助双冗余控制进一步强化电加热控制系统的安全性、稳定性与可靠性，能够做好无干扰切换，并丰富设备运行状态的可见信息，比如报警输出、可控硅导通状态等。此类状态信息能够被实时传递至操作站，呈现在计算机画面当中，帮助工作人员提高工作效率与工作质量。也解决了以往可编程逻辑控制器在出口温度二次降低后难以实现自行投入的弊端，有效减少燃烧部件的运行风险。此外，该优化方案还进一步提高了就地模块的鲁棒性，降低模块的更换必要性，达到控制维护支出的作用。经过实际调查显示，改造后的电加热器设备运行状况良好，能够长时间保证安全运行，缓解工作人员的工作负担。最后，为了确保各项优化措施能够有效使用，需要技术人员不断丰富自身的知识储备，提升专业能力与工作技巧，有效应对设备安装、管理过程中可能出现的突发事件，做好装置运行维护与保养工作，定期进行检查与性能测试，确保GE9FA燃机性能加热器模块系统运行的平稳、安全^[3]。

结论：综上所述，通过对GE9FA燃机性能加热器模块系统进行分析讨论，阐述加热器模块常见的故障，并提出天然气出口温度、密封圈、安全阀、加热系统等GE9FA燃机性能加热器模块的优化对策，以此保证加热器模块的稳定运行，降低安全问题的形成几率，切实提升机组运行的经济性。

参考文献：

[1]叶菲菲.AE94.3A型燃机性能加热器系统设计研究[J].机电信息,2019(20):130-131.

[2]郑昀,余建中,郑敏.燃气电厂性能加热器配置方案研究[J].电力勘测设计,2019(06):38-41+47.

[3]付忠广,王霄楠,卢可.燃气预热温度对燃气-蒸汽联合循环性能影响[J].热力发电,2019,45(10):16-22.