摘 要：文章简要介绍9FA燃机气体燃料控制系统原理和控制逻辑，分析了燃机发生爆燃原因，提出相应对策。
关键词：燃机；气体燃料控制系统；爆燃；对策
1 前言
某发电厂#3燃气-蒸汽联合循环机组为单轴一拖一方案，燃机型号为PG9351FA ，压气机为18级轴流式压气机，带可调进口导叶，燃机透平为3级，燃烧系统共有18个逆流环状燃烧室，型号为DLN2. 0 +，采用低NOx燃烧技术。每个燃烧室布置有5只燃烧喷嘴，每只燃烧喷嘴有2个气体燃料通道：扩散燃烧通道D5和预混燃烧通道PM1 、PM4。燃机采用天然气为燃料，ISO工况下燃用天然气时功率为255.6MW。燃机控制系统由GE公司随设备配套供货， 采用MARK VI 三冗余数字控制系统。
2 燃机气体燃料控制系统
#3燃机气体燃料控制系统的主要部件包括气体燃料截止阀（ASV）、气体燃料速度/比例截止阀（SRV）、扩散燃烧气体控制阀DGCV、PM4预混燃烧气体控制阀PM4 GCV、PM1预混燃烧气体控制阀PM1 GCV、气体燃料压力传感器（96FG-1，96FG-2A，2B，&2C）、温度传感器（FTG-1A，1B，2A，2B）、机内输送支管和喷嘴等。其中DGCV后的管路连接到每个燃烧室5只燃料喷嘴的扩散燃料通道，PM1 GCV后的管路连接到每个燃烧室上1只燃料喷嘴的预混燃料通道，PM4 GCV后的管路连接到每个燃烧室上4只燃料喷嘴的预混燃料通道。图1.为燃机气体燃料控制系统简图。
速度/比例截止阀（简称SRV）有两种作用。第一，保证机组在停机或事故停机时，能够既迅速又严密地切断供向燃烧室的天然气。第二，调节进入气体控制阀前的天然气压力P2，使P2成为机组转速的函数。燃机转速信号在软件中乘以适当增益常数和加以零偏置的调整，成为速度/比例截止阀压力控制基准FPRG。FPRG经硬件处理实现D/A转换，作为P2压力基准。此指令是燃机转速TNH的线性函数。三个压力传感器96FG-2A/2B/2C用以检测实际的P2，按规定的正比关系转换成FPG模拟量。将希望的P2 压力FPRG 和实际的P2压力FPG模拟量在第一级运算放大器PI前进行比较，若有差别则不断改变其输出（通过比例积分算法计算确定阀位基准），直到此差值消失为止。二个位置传感器96SR-1/2 检测SRV 的实际阀位，其输出送回控制系统，在二级PI前与一级PI的输出进行比较，有差别则不断改变其伺服电流的输出，直到此差值消失为止。速度/比例截止阀的阀位则随两级PI的输出而变。
气体燃料控制阀的作用是，根据转速和外界负荷变化的要求，不断地改变燃料气控制阀的开度（即阀门通流面积），调整送入燃烧室的天然气流量。燃料气控制阀的阀芯设计成带有裙边的碟形体，阀座则设计成缩放型的拉伐尔管，能提供与阀冲程成比例的流通面积。由于设计时已考虑到在所有的工况下，阀门前后的天然气压力比总是满足小于临界压力比的条件，因而流过燃料气控制阀的天然气流量与阀门前后的压力压降无关，仅是阀前压力P2和阀截面积（或阀冲程）的函数。通过速度/比例截止阀调节进入气体控制阀前的天然气压力P2，使P2成为机组转速的函数。当机组进入全速以后，流过燃料气控制阀的天然气流量仅是阀冲程的函数。
总之，当气体燃料速度/比例截止阀与气体燃料控制阀串联在一起工作时，就能适应机组转速和负荷变化的需要来共同调整供向燃烧室的气体燃料压力、温度和流量。
3 故障发生过程、原因分析及对策
2009年5月4日，#3机组168小时考核试运行前开机过程，燃机启动清吹正常，达到点火转速420转/分钟时，打开气体燃料速度/比例截止阀SRV后由于P2压力变送器灵敏度不够、反应滞后，误差大，为了维持P2压力大于2.06bar，导致SRV开得太大、开度超过20%，而出现“启动燃料流量过量跳闸”报警，点火失败。调试人员调整P2压力变送器的阻尼系数，从0.4往下调，一直调到0.05，才能满足在SRV开度不超过20%条件下维持P2压力大于2.06bar的要求。再一次启动#3机组，点火时，#3燃机出现爆燃现象，透平间有很大响声，机组#1、#2轴承瞬间有振动大报警。点火时SRV开度虽然没超过20%，但气体燃料流量仍然过量，造成燃机爆燃。后来更换了P2压力变送器，再没有出现爆燃现象。
4 结束语
燃机气体燃料速度/比例截止阀（SRV）、气体燃料控制阀及相关热工测量元件非常重要，要求调节准确，测量精确无误差，才能满足燃运行时启动、加速和加负荷的所有要求，避免出现爆燃等异常事故。