浅谈S109FA燃气轮机熄火保护
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摘要：介绍了S109FA燃气轮机主保护之一熄火保护相关知识、停机熄火逻辑，并对机组升级前后熄火情况进行对比、分析，供大家学习参考。
关键词：燃气轮机;升级;主保护;熄火保护;停机熄火
0 引言
某电厂配置4台F级燃气-蒸汽联合循环单轴发电机组，每台机组由1台S109FA型燃气轮机、1台D10型蒸汽轮机、1台390H型全氢冷发电机和1台NG-109FA-R型余热锅炉组成。
燃机S109FA是美国通用电气公司（GE）生产，由一台18级的轴流式压气机、一个由18个低NOx燃烧器组成的燃烧系统、一台3级透平和燃机辅助系统组成。需说明的是目前该电厂#1、4号机燃烧室为DLN2.0+，而#2、3号机已经改造升级成DLN2.6+。
1 S109FA燃机点火及火焰检测系统介绍
1.1点火系统
燃机共设有两个高压电极火花塞，#2、#3燃烧器各一个，其余燃烧室通过联焰管聯焰。火花塞点火后，随着转子转速升高，压气机排气压力及燃烧器内压力升高时，火花塞克服弹簧力自动弹出，熄火后随着燃烧器内压力降低，通过弹簧自动推入。
1.2火焰检测系统
燃机火焰探测器为紫外线探测器，分别布置在#15、#16、#17、#18燃烧器，共4个火检检测通道，每个通道对应输出逻辑信号L28FDA、L28FDB、L28FDC、L28FDD同时送到燃机控制系统，以便在启动过程中监视点火是否成功和在运行中提供燃烧室熄火的报警或机组跳闸的保护。对于DLN2.0+燃烧室，L28FDn数值大于20%，系统认为通道点着火，而DLN2.6+燃烧室，L28FDn数值只需大于12.5%，系统就认为通道点着火。
我们知道燃气轮机在正常启动过程中，在点火期间监视燃烧室是否点燃是非常重要的，如果燃烧室已经喷入大量燃料而又没及时点燃，机组应报警或遮断停机，以免燃料积聚在燃烧室或透平内发生爆燃。程序设计机组在启动点火时，4个火检中有2个检测到火焰，就认为点火成功，启动程序进入下一步，暖机过程，否则认为点火失败，机组将重新升速至清吹转速，继续清吹11min，计时结束后，再次降速点火，若还是检测失败，则机组跳闸;机组正常运行，检测到失去火焰（4 取 3），机组熄火保护动作，跳闸;而当机组转速低于启动过程最低点火转速（L14HM）时，任一通道都应无火焰，若任一火检探头检测到火焰，则机组闭锁启动。
2 S109FA燃机熄火保护介绍
2.1 停机熄火逻辑
由逻辑可知机组停机熄火信号L94T在以下几种情况会动作：
（1）A： 机组有停机信号，且解列、无全速自保持信号，延时8min;
（2）～B*C： 机组有停机信号，且解列、无全速自保持信号，机组火焰强度低（4取3），延时1S;或机组有停机信号，且解列，无全速自保持信号时，机组火焰强度低（4取3），且机组转速小于600rpm;
（3）D： 机组有停机信号，且解列，无全速自保持信号，任一火检强度低（或故障），延时6s;
（4）E： 机组有停机信号，且解列，无全速自保持信号，机组火焰强度低（4取3），延时1S，再延时30S;或机组有停机信号，且解列，无全速自保持信号，机组转速小于600rpm，延时30S。
L94T一旦动作置1，会触发机组主保护信号L4由1变为0，主保护失去，从而去关闭各燃料控制阀，机组熄火，但机组不会跳闸。
2.2 停机熄火分析
DLN2.0+机组正常停机熄火是在机组解列8min后，机组转速均大于600rpm时，触发L94T为1，导致L4置0，机组熄火;而#2、3号机在改造升级为DLN2.6+后，停机过程中机组熄火是在机组解列7min，此时转速大约为596rpm，均小于600rpm。
由于#2、3号升级成DLN2.6+后，燃烧模式的改变，在机组正常停机过程中，机组燃烧较升级前减弱，产生的热量相应减少，透平做功也减少，导致机组停机速度下降比之前快，在解列7min时，机组转速降至低于600rpm，触发L83RB置1，从而使停机燃料量FSRSD快速下降至0，紧接着火检探头检测到强度低（4取3），从而触发L94T置1，机组熄火;另当机组火检探头检测到强度低（4取3）时，延时1s，同样也会触发L94T，即使此时转速大于600rpm。
2.3 熄火保护
上图为燃机熄火保护逻辑块：
A：火焰记忆存储，在点火正常后置1，机组主保护失去置0;
B： 95%转速信号，机组转速大于95%置1，小于95%置0;
C：火焰检测控制，在点火正常后置1，在机组出现任三个火焰强度低（4取3）时，延时1S置0;
D：主保护信号L4;
E：熄火保护动作跳闸信号;
F：失去主保护信号;
由逻辑可知，燃机熄火保护动作有两种情况：① A*～B*～C*D：机组主保护建立，点火正常，转速小于95%，出现任三个火焰强度低（4取3），延时1S，C（L28FDX）置0，～C置1，触发熄火保护动作;② B*～C*D：主保护建立，机组转速大于95%，出现任三个火焰强度低（4取3），延时1S，C（L28FDX）置0，～C置1，熄火保护动作。
从上可知，熄火保护逻辑回路中串了一个主保护信号L4，要触发机组熄火保护L28FDT动作，L4必须为1，而机组正常停机熄火，L94T置1，瞬间触发L4由1置0，从而去关闭各燃料控制阀，机组火焰丢失，也就是说因为机组熄火先导致主保护信号L4置0（D为0），熄火保护逻辑回路被破坏，即使后面检测到三个火焰强度低（4取3），保护也不会动作，故燃机正常停机熄火，熄火保护L28FDT是不会触发的。
3 结语
结合某燃气电厂S109FA型燃机，对机组熄火保护及停机熄火相关知识进行介绍，并对其保护逻辑进行分析，加强电厂运行人员对燃气轮机熄火保护动作原理的理解和掌握。
参考文献：
[1]中国华电集团公司.大型燃气-蒸汽联合循环发电技术丛书 控制系统分册[M].北京：中国电力出版社，2009.
[2] 福建晋江天然气发电有限公司. S109FA燃气-蒸汽联合循环发电机组运行规程
作者简介：卢旺先（1987-），男，福建龙岩人，工程师，从事燃气轮机电厂发电运行工作。
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