1、南京工程学院继续教育学院毕业设计说明书（论文）南京工程学院继续教育学院毕 业 论 文9FA燃气轮机干式低NOx燃烧系统及燃烧监视姓 名： 时永兴 学 号： 专 业： 热 动 学 历： 大 学 指导教师： 赵雅菊 函 授 站： 戚 电 中国南京2008 年 12 月目录前言39FA燃气轮机干式低NOx燃烧系统及燃烧监视4摘要4一、燃气轮机燃烧系统概况41.1燃烧室布置41.2气体燃料供给系统5二、燃烧控制系统52.1燃烧模式62.1.1扩散模式(L83FXP)72.1.2次先导预混模式(L83FXL)72.1.3先导预混(L83FXH)72.1.4预混(L83FXM)72.2燃烧模式转换82.3
2、实践问题9三、控制功能的实现123.1燃烧基准温度123.2进口导叶控制123.3进气加热133.4气体清吹系统13四、燃烧监视14五、造成排烟分散度大的一般原因145.1测量145.2燃气系统155.3燃气喷嘴155.4承压室总成155.5燃烧系统155.6一级喷嘴15六、排烟分散度大对燃机的影响16七、排烟分散度允许值TTXSPL的算法17八、报警与遮断18九、实例分析19十、总结21参考文献：22致 谢2222前言燃气轮机的燃烧调整是一个复杂的过程，需要在不同的负荷段作出相应的调整，最终得出一个最佳的燃料燃烧控制曲线。而且燃气轮机燃烧室的动态特性跟燃料温度、压气机入口空气温度、燃料的成分
3、等有很大的关系，在实际的运行中需要不断总结，努力得到最好的燃烧效果。燃烧监视就是通过检测反映排烟温度场均匀程度的排烟分散度，来反映燃烧系统或透平的状况的。当排烟分散度大或者说排烟温度场不均匀时，控制系统及时发出报警，提醒运行人员采取措施，或者直接发出遮断指令，这样以防止事故进一步扩大，危及燃烧室、过渡段或透平的寿命。我们对燃机燃烧过程应有充分的认识，同时在运行中应加以足够的重视。因为，当燃烧真正发生故障时，如果任其发展，将直接导致燃烧室和透平的严重损坏，而对排烟分散度的监视，是我们发现问题的一个极其重要的手段。我们应注意排烟分散度的变化情况，经常把目前的值与以前类似状况下的值作比较，当发现其变
4、化较大时应及时查明原因。因为，当排烟分散度达到或接近允许值时，很可能燃烧室或透平已经有所损坏了，因此，一旦发现排烟分散度有异常的情况，我们就必须积极地采取有效的方法进行检查，把故障排除在萌芽状态。本文在撰写过程中，结合9FA燃机实际运行经验，查阅了燃机控制规范、MK-控制程序图等资料。有不完善之处，欢迎批评指正。9FA燃气轮机干式低NOx燃烧系统及燃烧监视戚墅堰发电有限公司 时永兴摘要:本文详细介绍了PG9351FA燃气轮机中DLN2.0+燃烧控制系统。系统的对燃烧室布置，气体燃料供给系统，燃烧控制系统，燃烧模式，燃烧模式转换，燃烧基准温度，进口导叶控制，进气加热系统，气体清吹系统进行了说明。
5、该系统可以获得最佳的燃烧效果及低NOx生成，并完成燃气轮机机组运行各阶段的控制任务，如点火、燃料流量的控制和分配。给出了各模式下期望的参数值。并根据PG9351FA燃气轮机的DLN2.0+燃烧特性，详细介绍了燃机排烟分散度及造成排烟分散度大的原因。阐述了分散度大对燃机的影响，同时还对控制系统中排烟分散度允许值的计算方法进行了简单的说明。列出了GE提供的排烟分散度大报警与遮断算法。最后通过我公司1、2燃机投产以来，发生的数次排烟分散度大故障实例进一步说明了燃烧监视在燃机运行中的重要性。关键字: 燃气轮机；燃烧控制；运行监视；分散度；遮断一、 燃气轮机燃烧系统概况1.1燃烧室布置GE公司PG935
6、1FA燃气轮机机组共有18个分管、逆流型燃烧室，每个燃烧室有5个燃料喷嘴，整台机组共有90个燃料喷嘴。燃烧室型号为DLN2.0+型。在18个燃烧室中只有顶部2个燃烧室2、3设有高能点火装置，其余燃烧室通过联焰管联焰。在15号、16号、17号和18号燃烧室上装有4个火焰监测器，4个火焰检测器采用闭式冷却水冷却。该燃烧室可烧天然气、蒸馏油和中热值的气体燃料，还可以注入蒸汽或水来抑制NOx的形成。燃烧室外壳的材料为SA/516-55钢；火焰筒的材料为HS-188（镍基合金钢），内表面加隔热涂层；过渡段的材料为Nimonic263（镍铬钛合金钢）。DLN2.0+燃烧室主要由火焰筒、过渡段、导流衬套、帽
7、罩、喷嘴、端盖、前外壳和后外壳等部件组成。其中，端盖、喷嘴、前外壳和帽罩又形成了一个可以单独拆卸的头部组件。每个燃烧室外的头部均布置有5个扩散预混喷嘴，5个喷嘴沿圆周方向均布。DLN2.0+燃烧室的燃料是分级供应的，设有1个速度比例/截止阀（SRV）和3个控制阀（GCV1、GCV2、GCV3），其控制系统比传统的气体燃料控制系统更为复杂。气体燃料的供应分为3条管路（PM1、PM4和D5）：PM1管路供应1个喷嘴、PM4管路供应其余4个喷嘴、D5管路仅在点火至低负荷时供应全部喷嘴。速度比例/截止阀（SRV）用来调节控制阀前的气体燃料压力p2，3个控制阀（GCV1、GCV2、GCV3）用来控制通向
8、3条管路（PM1、PM4、和D5）的气体燃料流量。1.2气体燃料供给系统气体燃料供给系统见图11。图11气体燃料供给系统气体燃料系统包括气体燃料辅助截止阀，气体燃料截止/速比阀，扩散D5气体控制阀，PM4气体控制阀，PM1气体控制阀。截止/速比阀SRV是用来维持控制阀与速比阀之间所期望的压力P2。DGCV、PM1 GCV和PM4 GCV是根据控制系统所发出的FSR命令来调节送到燃气轮机的气体燃料流量。二、 燃烧控制系统燃烧控制系统软件名称为DLN2.0+，对多喷嘴燃烧室的燃料供给起调节分配作用，用以实现运行各阶段对燃料量的不同需求。在点火扩散燃烧到高负荷完全预混燃烧的整个过程中，通过燃料分段供
9、给和燃烧模式转换有机结合，在燃烧基准温度(TTRFl)高于1243.3的温度时，NOx的排放量明显降低。研究表明，NOx在燃烧过程中的生成率不仅是燃烧火焰温度的函数，同时是可燃混合物在火焰温度条件下停留时间的线性函数。燃料稳定时，燃烧温度则是燃料/空气混合化学当量比的函数。随着当今世界各国对环境保护的要求越来越高，GE公司采用了先进的燃烧控制技术，有效地限制了在燃烧温度较高时NOx的大量生成。因此GE公司给出了预混模式在TTRFl=1232.2和TTRFl=1337时所期望的参数值(见表21)。表21预混模式所期望的参数值但是在实际的调试中，GE公司推荐在任何工况下，NOx的排放量不允许小于9
10、lO-6。2.1燃烧模式燃烧模式与燃料控制阀运行见表22。表22 燃烧模式与燃料控制阀运行2.1.1扩散模式(L83FXP)在这种模式下，所有的气体燃料直接到每个燃烧室的五个扩散喷嘴。此时，GCV3通路使用CPD空气清吹。从燃烧温度的严格定义来划分则是从点火到带负荷至燃烧基准温度1093，或减负荷至燃烧基准温度1065.6直至熄火，扩散燃烧是一个正常的运行模式。2.1.2次先导预混模式(L83FXL)在这种模式下，燃料在两个气体控制阀之间分配。G1设定为总燃料量的某一百分值。G2(PM1)运行在这种模式的一个较大输出量来优化燃烧动力特性，但是必须注意不能超过在此模式下定义的最大输出值。次先导预
11、混是在Ll4HS和FXKTH加负荷以及FXKTH-FXKTHDB到Ll4HS之间的燃烧模式。次先导预混模式是稳态的FSNL运行模式。2.1.3先导预混(L83FXH)在这种模式下，燃料在三个气体控制阀之间分配。Gl为某一百分值，G2Gl，而G3=100% -Gl-G2。通常在G2和G3之间给出一个偶数比例预混分配，例如比例是2:8。在保证排放物符合要求的情况下，使预混燃烧慢慢地退出偶数分配来优化燃烧动力特性是常用的方法。先导预混是在燃烧基准温度FXKTH到FXKTM加负荷以及FXKTM-FXKTMDB到FXKTH-FXKTHDB减负荷之间的燃烧模式。通常先导预混是燃烧基准温度从1093.3加载
12、到1243.3或从1243.3减负荷到1215.6之间的一种燃烧模式。2.1.4预混(L83FXM)在预混模式下，所有的燃料直接输送到G2和G3，分别供给PMl和PM4。通常在G2和G3之间给出一个偶数比例分配，例如是2:8。在保证排放物符合要求的情况下，使预混燃烧慢慢地退出偶数分配来优化燃烧动力特性是常用的方法。2.2燃烧模式转换DLN2.0+燃烧技术的成功应用就是使燃气轮机的燃烧模式在不同的工况下进行合理转换来实现对燃烧基准温度的控制，保证机组的最佳运行工况和满足排放要求。GE公司推荐的燃烧模式转换点见表23。表23推荐的燃烧模式转换点在此基础上，GE公司给出了加负荷时典型的燃烧和清吹转换
13、过程(见表24)，以及减负荷时典型的燃烧和清吹转换过程(见表25)。表24典型的加负荷流程表25典型的减负荷流程对于9FA燃气机组，由于没有PMl的清吹系统，所以在实际运行中也就没有这条燃料通路的清吹。同时在现场调试中，要根据机组的动态特性和排放量的要求对具体的控制常数作出适当调整，使燃烧系统获得最优化。图21和图22给出了9FA单轴燃气机组在启动和停机过程中实际的燃烧切换过程。图21机组在启动过程中的燃烧模式切换图22机组在停机过程中的燃烧模式切换2.3实践问题(1)如果机组运行在先导预混并且有一个发电机断路器跳闸事故发生，所有的燃料需要立即输送到Gl阀门，因此FXSGl和FASGlC会转换
14、到100%。另一情况，当从次先导预混过渡到先导预混，FXSGl会从FXSGl.LC(Gl次先导基准)转换到FXSGl-HC(Gl先导基准)。但是FXAGlC只是在这些值之间过渡转换，因此当预混燃料在G2和G3供给时，扩散燃烧流量基准以平滑的线性方式转换为零。(2)每个燃料控制阀在运行中都会产生一定的压力降，因此控制阀后燃气母管压力也就有变化。如果保证了基本的压降，质量流量则是上游压力p2、燃气温度和阀门开度的函数。对于恒定的燃气温度和入口压力p2，流量仅仅是阀门开度的函数。因为压力p2是3个控制阀入口的压力，如何控制速比阀保持一个恒定的p2也就十分的重要，所以把压力基准设计为是转速的函数，具体
15、的函数关系是:FPRG，TNH，FPKGNG+FPKGNO。在机组启动过程中，随着转速的升高，FPRG输出增加，p2增加。当机组达到全速后，机组转速基本恒定，所以P2也就相对恒定了。当速比阀打开命令失去时，FPRG的输出变化为-40%，使速比阀关闭。为了在不同尺寸的燃料控制阀之间合理地分配流量，需要使用一个CG基准来决定适当的阀门基准。值得注意的是，在TTRFl大于1037.8之后，辅助截止阀前的压力即p1不能低于2.94MPa，如果低于该值，燃气轮机也要降负荷运行。(3)在每个控制阀给出一个流量基准后，流量基准又转化为一个CG基准FQRGnCG。CG称为燃气校准系数，把经由阀门的临界流量与入
16、口压力p2联系起来。然后CG基准转化为阀门标定模块使用的阀门行程基准，在阀门CG基准和行程之间执行一个简单的线性插值运算，产生一个信号FSRGn去动作阀门。当控制阀允许打开命令L3Gn失去时，伺服输出块输出一个负向25%的电流信号来关闭阀门。(4)对于燃烧基准温度(CRT)高于1037.8的先导预混和所有的预混模式，燃料温度必须保持在指定的范围，至少要高于142。韦伯指数跟燃料温度成一定的函数关系，当燃料温度太低时，就会造成韦伯指数低而引起机组降负荷。(5)如果SPPM失效，机组运行在燃料温度高于51.7，及TTRFl高于815.6的扩散模式超过45s时，会产生以下报警:燃料温度高降低燃料温度
17、，或使机组进入PPM防止降负荷。使用正常的加载速率，从815.6到871.1 CRT需要33s。如果机组运行在燃料温度高于51.7，同时CRT高于815.6的扩散模式超过3min时，调节器会使CRT降低到787.8。一旦机组被卸载，计时器会复位。除了卸载之外，任何自动的加载机械装置预选的负荷会被清除，防止在降负荷命令发出后再自动加载返回到CRT815.6。换句话说，为了加载机组，需要操作人员的参与。同时发出扩散燃烧燃料温度高、调节器输出降低的报警信息。(6)任何时候气体燃料温度超出193.3均会报警。如果燃料温度超出201.6，将会报警并发出一个自动停机命令。(7)预混分配偏置(FXG2.MX
18、.B)在预混过渡瞬间从G2(PMl)减少燃料，并增加到G3(PM4)。偏置默认的常数是零，但是如果过渡不稳定，可以调整到4%。对于过渡到预混，随着D5清吹的开始，引入此偏置，并且在D5清吹控制阀达到此时规定的最大清吹位置时结束。对于过渡到先导预混，偏置随着L13FXHS触发而有效，并且随着L3FXHB触发而变为无效。在预混过渡不稳定时，偏置倾向于在现场调整。但是如果使用4%或更大的值，要咨询燃烧工程师。还有随着气候的变化，以及燃气成分的变化和部分控制阀由于长时间没有准确校验，会使燃气轮机在燃烧切换过程中造成熄火，这种情况下可以适当调整一下燃烧模式的切换点或者调整PMl的燃料流量分配比例，但要得
19、到GE公司工程师的同意，更多帮助寻求GE公司技术部门的支持。 图23先导预混到预混模式的转变和逆变图24扩散燃烧到先导预混的转变和逆变图23和图24表示在不同的燃烧模式之间转换时，燃料流量是如何分配控制的。(8)我们可以来监视速比阀和控制阀跟踪设定值命令的能力。如果在一个规定时间内阀门设定值命令与阀门的实际位置有偏差，操作员就会得到一个报警提示。如果这种情况持续一个比较长的时间，透平就会跳闸并给出一个跳闸报警提示。三、 控制功能的实现3.1燃烧基准温度燃烧基准温度信号TTRFl是由DLN2.0+控制软件计算产生的。这个方程式是把TTRFl作为中间排气温度TIXM、压气机排气压力CPD、入口温度
20、CTIM的函数来计算的。这个温度只代表一个燃烧模式顺序和燃料分配时序的基准而非一个真实的燃烧温度指示。在启动期间，必须仔细地检查燃烧温度控制基准。在透平最初带负荷时应对燃烧温度基准值与控制规范里所列的值进行比较。燃烧温度基准应与控制规范里的值相差在-6.7之内。如果偏差大于-6.7则表明软件计算有错误。在调试期间，正确的模式切换点是通过试验得出的，以保证燃烧室运行在正常的范围内。3.2进口导叶控制燃烧室的辐射性能对燃料和空气的比例是非常灵敏的，用IGV进口导叶控制系统来调节空气流量。根据预定的温度控制基准进行正确的控制，以保证最优的燃烧运行方式，并合理分配燃料，这是IGV温控的任务。IGV温控
21、投入状态是联合循环运行，而在退出的状态则是简单循环运行。在启动期间，IGV保持进口导叶一个最小角度28，在压气机加速到运行转速之前，IGV考虑温度修正使进口导叶逐渐打开到最小全速角49，以防止压气机在低速时失速喘振。在机组并网以后，机组投入温度匹配，对汽轮机冷态启动来说，燃气轮机温度匹配逻辑逐渐打开压气机入口导叶，从其最初的49开大到获得燃气轮机目标排气温度。入口导叶打开速率是受控制的，以获得合适的燃气轮机排气温度下降速率。对汽轮机热态启动来说，燃气轮机在入口导叶位于49时的排气温度要比目标排气温度要低。在这种情况下，就增加燃气轮机负荷使排气温度提高到目标值。MARK VI控制加负荷速率，限制
22、燃气轮机排气温度上升速率来达到与DCS发送的目标排气温度相一致。3.3进气加热当压气机进口叶片角度关小时，有必要通过利用排气再循环来加热入口空气，以防止喘振。另一个功能是防止造成冰冻。进气加热系统通过一个IBH控制阀来控制再循环量。因此先导电磁阀断电后，保持IBH控制阀阀门全开，这样可以充分保证压气机的安全。在IGV角度最小时加热空气流量被控制在压气机排气总流量的5%左右。随着负荷的增加而IGV角度不断开大至53时，IBH开始逐渐关小，入口进气加热空气流量就会相应地减少，直至IGV角度开大至63时IBH阀门全部关闭。3.4气体清吹系统每路燃气母管在不输送燃料的时候都要清吹。清吹系统的运行情况见
23、表31。表31清吹系统的运行如正常运行中燃料控制阀关闭，燃气管路没有天然气流量时，清吹系统可以维持一定的压气机排气流量通过燃料喷嘴通道。如果没有进行必须的清吹，有可能损坏燃烧系统的部件。在燃气轮机运行时，气体清吹系统也用来为尚未投用的总管提供可靠的吹扫。清吹压力必须足够大以防止通过喷嘴的燃料回流，防止在燃料喷嘴以及燃烧室之间的来回干扰。D5和PM4的四个清吹阀的全开时间应大于30s。提供给扩散燃烧的连续清吹压比是0.98(p4比CPD)，提供给预混燃烧PM4的清吹压比是0.955(p4比CPD)。四、 燃烧监视燃机做功的过程也就是高温高压燃气在透平中膨胀的过程，由于燃气在透平进口处的温度T3*
24、非常高(PG9351FA燃机标准状况下额定负荷时T3*达13270C)，热电偶已不能长时间有效可靠地测定T3*的温度，因此，燃机运行中是通过控制排烟温度来间接地实施对T3*的控制的。为了准确地反映透平出口的排烟温度，PG9351FA燃机在透平出口处均匀地分布了31只热电偶，测出的值通过排列筛选，去除最高值和最低值后计算出平均值，即为排烟温度。在正常的情况下，燃机运行时其排烟温度场是比较均匀的，即31只热电偶测出的温度值是相近的，如果热电偶测出的温度值相差大，说明温度场不均匀（如果不是热电偶故障造成的温差大），那将预示燃烧系统很可能出了故障，如果任其发展下去，后果将是十分严重的。燃烧监视就是通过
25、检测反映排烟温度场均匀程度的排烟分散度，来反映燃烧系统或透平的状况的。当排烟分散度大或者说排烟温度场不均匀时，控制系统及时发出报警，提醒运行人员采取措施，或者直接发出遮断指令，这样以防止事故进一步扩大，危及燃烧室、过渡段或透平的寿命。五、 造成排烟分散度大的一般原因燃机经过一段时期的运行以后，很可能出现排烟分散度大的现象，从总体上来归纳，一般有以下原因造成5.1测量1） 排烟热电偶损坏，或开路；2） 端子排上接触不良，使测量温度偏低；5.2燃气系统1） 燃气管破裂；2） 燃气管滤网堵塞，气量分配不均匀；3） 燃气控制阀失灵；4） 燃烧器配气道有堵塞物；5.3燃气喷嘴1） 部分燃气喷嘴受堵；2）
26、 燃气喷嘴被烧蚀；5.4承压室总成1） 燃烧室外壳破裂；2） 火焰观察孔破裂；3） 火焰检测器或火花塞处漏气；4） 联焰管外部的圆管破裂；5.5燃烧系统1） 火焰筒烧穿、破裂或变形；2） 过渡段烧穿、破裂或变形；3） 联焰管烧损；5.6一级喷嘴1） 一级喷嘴烧损；2） 一级喷嘴冷却孔受堵，叶片变形；从以上分析可以看到，造成排烟分散度大的原因很多，这就需要我们认真分析、及时查找原因，这样尽可能地降低其对燃机热部件寿命的影响。六、 排烟分散度大对燃机的影响排烟分散度大所反映出的问题和对燃机热部件的影响是多方面的。首先，如果分散度大是由于燃气系统、喷嘴或燃烧系统等设备的故障造成，那么，很可能会造成燃
27、烧室中火焰偏离设计的区域，这样会直接造成火焰筒或过渡段的损坏，其发展下去最终还会影响燃机透平部件（尤其是一级喷嘴）的寿命。另外，我们知道燃机透平部件是在高温下运行的，这时的透平部件虽然有冷却但仍然承受着很大的热负荷，动叶还承受着很大的机械负荷。当燃机达满负荷工况后（即进入温控），T3*达到了允许的最高值，透平部件在这种允许的温度下工作仍然有较长的寿命，但是，如果温度超过允许值，那将大大地影响其寿命，超出值越大，透平部件的寿命也就越短。在燃机运行中，尤其是到满负荷以后，排烟温度也达到了当时环境温度下的最大值，如果这时排烟分散度很大，或者说排烟温度场很不均匀，那么，从其上游的某位置开始，温度场就已
28、很不均匀，这样，在温度场不均匀的区域内必然会造成局部超温，排烟分散度越大，局部超温也就越大（因为受控制的排烟温度是个平均值），对燃机透平部件寿命的影响也越大，其结果将是燃机透平部件遭到损坏。还有，更为严重的是，在运行中，如果我们对排烟分散度不加以足够的重视，任其发展下去，那会造成恶性循环，即排烟分散度大 - 燃机热部件损坏 - 排烟分散度进一步增大 燃机热部件进一步遭损坏。因此，在燃机运行过程中，尤其是在满负荷的情况下，有必要对排烟温度场加以严格的控制，尽早排除故障，这就需要我们密切注意排烟分散度的变化，并把它控制在允许的范围内。七、 排烟分散度允许值TTXSPL的算法排烟分散度的允许值是根据
29、压气机排气温度CTD和燃机排烟温度TTXM计算出来的，其算法图如图71所示：压气机排气温度二个测量值中(CTDA1、CTDA2)较大的一个将作为排气温度CTD，该值在用于TTXSPL的计算时将被限制在最大值(3710C)和最小值(1490C)之图71排烟分散度允许值算法图间，超过范围时即取最大值或最小值。在节点O1处完成了ttxspl_z1的算法:ttxspl_z1 = 0.12TTXM 0.08CTD + 16.7 0C；该值也将被限制在最大值(58.30C)和最小值(16.70C)之间。节点O2处的算法为：1111 0C - C ；节点O3处完成排烟分散度允许值TTXSPL的算法：TTXS
30、PL = ttxspl_z1 + 1111 0C C ；从图中可以看出，C的值与逻辑值L83SPMB的状态有关，当以下四个条件之一得到满足时，L83SPMB=1，否则，L83SPMB = 0。条件：1. 燃机启动过程未完成； 2. 允许燃料切换（单燃料不存在该条件）； 3. 负荷设定点变化，燃机在增减负荷；4. FSR变化率大；1）当L83SPMB = 1时，0值将被赋给A，输出C=A=0，则： TTXSPL = ttxspl_z1 + 11110C 。2）当L83SPMB = 0时，值1111将被赋给输入量A ，其输出量C与输入量A之间的传递函数是惯性环节，时间常数为B(100 s)，C的变
31、化将遵循惯性的变化过程，既开始变化快，随后缓慢，最后趋于稳定值如图72所示。图72 图73节点O2值的变化如图73所示。则 TTXSPL = ttxspl_z1 + O2(t) ；当时间t一定长以后（3-4倍的B），O2(t)趋于定值0，这时：TTXSPL = ttxspl_z1 。从分析中可以看出，燃机进入温控后，即满足L83SPMB = 0的条件，其排烟分散度允许值即遵循以上变化规律；另外，当燃机的负荷达到“预选负荷”设定点时，有时也会偶而满足L83SPMB = 0的条件（这取决于电网频率稳定情况），但一般维持的时间不会很长。八、 报警与遮断我厂燃机的控制系统是GE公司提供的MK-控制系统
32、。在燃烧监视的控制过程中，MK-其实是计算出了排烟分散度中最大三个的值，然后对它们进行监视，这三个值分别是：最大排烟分散度TTXSP1、第二排烟分散度TTXSP2和第三排烟分散度TTXSP3，其定义如下：TTXSP1：31只热电偶测出的最大值减去测出的最小值。TTXSP2：31只热电偶测出的最大值减去测出的第二小值。TTXSP3：31只热电偶测出的最大值减去测出的第三小值。当以下三个条件同时得到满足时:1）燃机转速95%额定转速，即L14HS = 1；2）主保护没有遮断，即L4 = 1；3）没有发出停机令，即L94X = 0。MK-把计算出的三个排烟分散度与排烟分散度允许值TTXSPL进行比较
33、，当满足条件时分别发出报警或遮断的信号。1、报警条件1） 排烟热电偶故障报警TTXSP1 5ttxspl_z1 ；延时4s 。2） 燃烧故障报警 TTXSP1 TTXSPL 或 TTXSP3 0.8TTXSPL； 延时4s 。2、遮断条件1） TTXSP1 TTXSPL 同时TTXSP2 0.8TTXSPL； 并且，热电偶测出的最小值与第二小值相邻；2）TTXSP1 5ttxspl_z1 同时TTXSP2 0.8TTXSPL； 并且，热电偶测出的第二小值与第三小值相邻；3） TTXSP1 5ttxspl_z1同时TTXSP3 0.8TTXSPL以上的“相邻”条件（如最小值与第二小值相邻），在很
34、大程度上确保了用排烟分散度来反映温度场是否均匀的准确性和可靠性。九、 实例分析我公司1、2燃机发电机组S109FA是由美国GE公司生产的燃气蒸汽联合循环发电机组，型号S109FA。机组的轴系由压气机、燃气轮机、蒸汽轮机和发电机等组成。整台机组在同一轴系运行，共有八个轴承支撑，机组静止部分有两个死点（一个在#3轴承座处、另一个在低压缸进气口下的中心部位）；机组转子死点在#1轴承（压气机进气口）处；#3、#4轴承箱内有差胀测点；#6轴承箱内有转子膨胀测点。起动阶段机组将发电机转为同步电机模式，通过LCI供电驱动发电机带动整个轴系转动，完成燃烧室到余热锅炉烟道部分的清吹，在燃机点火后升速至90%的额
35、定转速时LCI脱扣。标准状况下联合循环额定出力为396.05MW，天然气耗气量50.7t/h（合68237Nm3/h）。标准状况下联合循环热耗率6235.4KJ/kwh（低热值），6921.3 KJ/kwh（高热值），热效率57.74%（低热值）52.01%（高热值）。其控制系统是美国GE公司提供的MK-控制系统，机组于2006年初投入试运行后很快便进入了商业运行。自今已发生数次燃机排烟分散度高跳闸故障。2007年2月16日#1机组2次启动至燃烧切换后因排气分散度高跳机。对#118燃烧器PM4配气道检查发现较多缠绕垫片散、碎物。检查处理（#1燃烧器PM4分配气道内清理出大量缠绕垫片散碎片、条，
36、#18燃烧器清理出少量垫片散碎片，在PM4总管装临时滤网）后， 2月18日再次启动#1机组，燃烧切换后排气分散度偏高且不稳定，21:17因分散度高跳机。重新检查燃烧器PM4配气道发现有堵塞物，检查清理，并更换PM4管路及清吹管路法兰垫片（拆除临时滤网）。2月27日启动#1机组，燃烧切换后，分散度偏高，#1分散度最高达52。基本负荷状态1小时后#1分散度基本稳定在47，后因分输站供气不足，气压波动，调压站气动调整门手/自动切换时#1机组燃气压力低，引起机组自动快速减负荷，负荷300MW左右“排气分散度高”跳机。17:26再次启动#1机组，达基本负荷时最高分散度稳定在55。2007年2月17日因“
37、排气分散度高”#2机组跳闸。对部分燃烧器PM4配气道检查发现有缠绕垫片散碎物。清理后2月20日再次启动#2机组，分散度稳定，基本负荷最高分散度25。2007年3月7日#2机组启动过程中第5点排气热电偶温度波动达大，操作员站频发“燃烧故障”报警，因第5点排气热电偶温度波动2次燃烧切换后被迫恢复至先导预混方式，热控检查确认第五点热电偶回路不正常第五点热电偶开路，信号并至第8点热电偶，机组恢复正常。停机后对5点排气温度热电偶回路检查，查明回路中有一接头松动。2007年5月11日#2机组启动至燃烧切换（D5关闭）后机组跳闸，首出原因: 燃烧故障、排气分散度高。TTXD-8、9、10、最低。12日对#1
38、518、#1、#2燃烧器PM4配气道进行检查，从#1、18燃烧器配气道清理出少量金属碎片。2007年6月1日#2机负荷280MW状态#4火焰失去、排气分散度高跳闸，对燃烧器PM4配气道检查，在#18燃烧器内发现异物。2007年7月8日#2机组启动至负荷250MW，排气分散度5255，减负荷至245MW，#1排气分散度44随即 #2机跳闸，首出: 火焰检测故障、燃烧故障、分散度高。7月9日#1、18燃烧器取出5小块碎片，在阀组间清吹管道发现破损垫片。为了查明排烟分散度大对燃烧室及过渡段造成的影响，GE要求燃机点火次数为170次时，必须对燃烧室进行第一次检查。我们检查后发现：大部分火焰筒耐高温涂层
39、损坏，部分火焰筒鼓包。从火焰筒和过渡段损坏的情况可以看出，燃烧室中的火焰确有后延并发生了偏斜。火焰筒的损坏，还跟我公司机组频繁启停有关。十、 总结 燃气轮机的燃烧是一个复杂的过程，需要在不同的负荷段作出相应的调整，最终得出一个最佳的燃料燃烧控制曲线。而且燃气轮机燃烧室的动态特性跟燃料温度、压气机入口空气温度、燃料的成分等有很大的关系，在实际的运行中需要不断总结，努力得到最好的燃烧效果。我们对燃机燃烧过程要有充分的认识，同时在运行中应加以足够的重视。因为，当燃烧真正发生故障时，如果任其发展，将直接导致燃烧室和透平的严重损坏，而对排烟分散度的监视，是我们发现问题的一个极其重要的手段。我们应注意排烟分散度的变化情况，经常把目前的值与以前类似状况下的值作比较，当发现其变化较大时应及时查明原因。因为，当排烟分散度达到或接近允许值时，很可能燃烧室或透平已经有所损坏了，因此，一旦发现排烟分散度有异常的情况，我们就必须积极地采取有效的方法进行检查，把故障排除在萌芽状态。参考文献：1 燃机控制规范2 MK-控制程序图致 谢感谢赵雅菊老师耐心、细致的给予本文修改指正！
