俞佳奉
浙江能源集团股份有限公司萧山发电厂 311251
萧山电厂#5机组是西门子SCC5-4000F.1S 联合循环发电机组，燃气轮机为西门子SGT5-4000F（6）型燃机。为了防止燃机热通道部件因超温受到损坏，燃气轮机设置了冷却空气系统。在西门子燃气轮机中，需要进行冷却的高温部件有燃气透平的静叶与动叶、燃气透平的轮盘，还有燃烧室隔离瓦、燃气透平的机壳和排气管道的支撑。其中燃气透平第2级、第3级和第4级静叶的冷却空气通过外部管道从压气级相应级中抽取。透平第4级静叶冷却空气来源于压气机5级下部，中间管路没有阀门，直接连通；透平第3级静叶冷却空气来源于压气机第九级下部，经过两个电动调节蝶阀进行调节后进入3级静叶进行冷却；透平第2级静叶冷却空气来源于压气机第十三级，经过两个电动调节蝶阀进行调节后进入2级静叶进行冷却。透平静叶2、3级设置蝶型冷却空气调节阀，确保叶片不会流过超过需要的更多冷却空气量。这样减少了冷却空气的消耗量，增强了燃烧工况并且改善了运行性能。
1)原因分析
在6月12日14:37左右，#5燃气轮机运行期间，透平三级静叶#1、#2冷却空气调节阀突然全开，后自动关小至正常运行值。在燃气轮机运行过程中，透平三级静叶#1、#2冷却空气调节阀从正常的19.5%、28.6%左右迅速升到91%、101%的开度。
经热工人员检查系燃气透平三级静叶冷却空气压力第一点失准（0.2MPa），，热工强制该冷却空气压力值为0.8MPa。
#5机组停机后对燃气透平三级静叶冷却空气压力第一点测量装置进行检查，发现测点完好，测量装置变送器发生突变，进行变送器更换，试验正常。
故6月12号#5燃气轮机透平三级静叶#1、#2冷却空气调节阀异常全开的原因是三级静叶冷却空气压力第一点测量装置变送器故障，引起冷却空气调节阀全开。
（2）冷却空气调节阀阀位偏差异常分析
a、异常现象
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由表1的数据可知，在基本相同的运行条件下，2019年7月#5燃机运行时，三级静叶#1、#2冷却空气调节阀的开度基本相等，阀位开度在27%左右；2020年6月#5燃机运行时，三级静叶#1、#2冷却空气调节阀的开度偏差较大，相差约12%左右。根据三级静叶#1、#2冷却空气调节阀的控制控制逻辑，#1、#2冷却空气调节阀在正常闭环控制模式时，两个冷却空气调节阀根据压力控制值同时动作，且两个阀门型号、性能曲线基本一致，开度应该基本一致，由此认为2020年6月#5燃机运行时三级静叶#1、#2冷却空气调节阀开度真实存在异常。
b、原因分析
#1、#2冷却空气调节阀开度偏差大于10%的异常情况出现最早的时间是2020年2月13日，一直持续至6月份。其中2月份#5机组是春节防疫保电期间进行的顶峰发电，3、4、5月份调停备用，6月12日进入迎峰度夏启动两班制运行。
通过设备缺陷和日志查询，#5燃气轮机在2月10运行时，发现三级静叶#1冷却空气调节阀高位（58.22%）卡涩不动。由于#1冷却空气调节阀高位卡涩，#2冷却空气调节阀基本关闭进行三级静叶冷却空气压力调节。
由于三级静叶#1冷却空气调节阀高位（58.22%）卡涩，停机后对三级静叶#1冷却空气调节阀进行检查，阀门未发现破损或者严重摩擦现象，调大三级静叶#1冷却空气调节阀执行机构力矩，经多次开关后未发现卡涩。
2月13日，三级静叶#1冷却空气调节阀电动执行机构力矩调整后，#5机组首次启动运行。在燃气轮机启动过程中，在燃气轮机转速大于点火转速后，三级静叶#1、#2冷却空气调节阀开启自动全开，全开后#1冷却空气调节阀的开度反馈只有91%，#2冷却空气调节阀开度为101%。而#5燃气轮机上一次启动，即2月10日，三级静叶#1、#2冷却空气调节阀全开时的开度均达到100%。
综合上述可知，由于#5机组2月10日运行中出现三级静叶#1冷却空气调节阀高位卡涩，在停机后进行执行结构力矩调整。在消缺后，2月13日#5机组启动，三级静叶#1冷却空气调节阀出现全开时的开度只有91%的异常。
在燃气轮机启动过程中，当转速大于点火转速后，三级静叶#1、#2冷却空气调节阀自动全开。当转速大于47.5Hz后，三级静叶#1、#2冷却空气调节阀投入闭环控制，根据三级静叶持环上游环形空间压力与压气机出口压力之比为0.375的定值进行调节，三级静叶#1、#2冷却空气调节阀开始从全开逐步关小。由于三级静叶#1冷却空气调节阀全开时开度只有91%，且#1、#2冷却空气调节阀关闭速度基本一致，当三级静叶冷却空气压力达到控制值时，#1冷却空气调节阀开度明显比正常偏小，偏低幅度约为9%（100%-91%）。由于#1冷却空气调节阀实际关闭的幅度比正常小，在维持相同的三级静叶冷却空气压力的情况下，#2冷却空气调节阀开度比平时正常运行时要大。所以会出现#5燃气轮机正常运行时，三级静叶#1冷却空气调节阀开度偏小，#2冷却空气调节阀开度偏大的现象。
综合上述所述，出现三级静叶#1冷却空气调节阀开度低预警、三级静叶#2冷却空气调节阀开度高预警的原因是三级静叶#1冷却空气调节阀反馈失准，全开时只有91%的开度，导致#1、#2冷却空气阀在进行三级静叶冷却空气压力调节时，出现#1冷却空气调节阀开度较正常偏小约9%、#2冷却空气调节阀开度偏大的异常现象，引发预警报警。
2)结论及措施
7月2日，检修对三级静叶#1冷却空气调节阀全开只有91%开度的缺陷检修检查，发现反馈有误差，阀门在91%的反馈开度时，阀门实际已经全开，故对反馈进行重新调整。现三级静叶#1冷却空气调节阀全开时，反馈开度为100%。
针对此次事件，为防止类似事件再次发生，举一反三，提出以下相应防范措施：
（1）设备检修后试验，要对参数进行全面检查和试转。
（2）机组冷态启动前，做好透平静叶冷却空气调节阀、IGV、防喘放气阀等阀门的开关试验，检查阀门动作正常，就地与远方反馈一致。
（3）运行中加强参数分析。加强燃机本体及重要辅助系统参数的监视和分析，及时发现异常。
（4）设备维护或消缺时，注意相关联参数的变化。本次三级静叶#1冷却空气调节阀高位卡涩消缺后，引发了新的缺陷。故在设备的维护和消缺时，要注意相关联参数的变化。
俞佳奉