[发明专利]重型燃气轮机故障燃烧筒定位的方法

说明书

本发明公开了一种重型燃气轮机故障燃烧筒定位的方法。重型燃气轮机燃烧筒易发生燃烧故障，在燃烧故障发生后，通常要把运行数据发回燃气轮机厂家，由其对故障燃烧筒进行定位；这种方式延误了电厂的检修时间，给电厂带来了经济损失。本发明通过在透平末级动叶出口加装环形均匀分布的热电偶，根据机组运行数据以及燃气轮机的相关物理尺寸计算出燃机排气至热电偶偏转角度，并监测找到热电偶温度最低点，根据偏转角度判断出具体哪个燃烧筒发生故障。本发明的方法可以快速定位故障燃烧筒的位置，从而减少机组维护和停运的时间，提高了机组运行的可用率。

技术领域

本发明涉及分管式和环管式燃气轮机运行和维护技术领域，具体地说是一种重型燃气轮机故障燃烧筒定位的方法。

背景技术

国内多年的运行实践表明，重型燃气轮机燃烧筒易发生燃烧故障，会导致燃烧筒烧毁事故。一个原因是燃烧筒本身运行在高温恶劣环境；另一个原因是这几种燃烧室结构过于复杂，与之配套的燃烧监测系统只有在故障比较严重的状况下才能发现故障并报警。在燃烧故障发生后，通常要把运行数据发回燃气轮机厂家，由其对故障燃烧筒进行定位。这种方式延误了电厂的检修时间，给电厂带来了经济损失。

目前燃机轮机的燃烧室主要有四种类型：圆筒式燃烧室、分管式燃烧室、环管式燃烧室、环形燃烧室；其中圆筒式燃烧室就是单个大号的管式燃烧室，实际应用较少。而后三者的区别在于：分管式燃烧室由多个管式燃烧室环形布置，每个燃烧室内含一个燃烧筒和喷嘴；环管式燃烧室由多个管式燃烧筒环形布置，每个燃烧筒内含一个喷嘴；环形燃烧室直接由多个喷嘴环形布置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种重型燃气轮机故障燃烧筒定位的方法，以快速定位故障燃烧筒的位置，从而减少机组维护和停运的时间，提高机组运行的可用率。

为此，本发明采用如下的技术方案：重型燃气轮机故障燃烧筒定位的方法，所述燃气轮机包括燃烧筒、透平动叶以及多个热电偶测量装置，所述的多个热电偶测量装置环形均匀分布于透平末级动叶出口下游，所述的方法包括以下步骤：

根据燃气轮机末级动叶的排气角度和当前排气流量获得排气的轴向速度c和实际周向速度u_s；然后根据末级动叶排气出口平面到温度测量用热电偶平面的距离L和轴向速度c获得排气从离开末级叶片到达热电偶平面的时间t，最后根据实际周向速度u_s和时间t计算得到排气至热电偶偏转的角度φ，从测得的温度最低点位置逆机组转动方向偏转角度φ即为故障燃烧筒的位置。

当燃气轮机的排气分散度比正常值高，排气温度的最低点随着负荷变化而相应改变，可以判定某个燃烧筒发生了燃烧故障(分管式和环管式燃气轮机燃烧室有多个燃烧筒)。当机组发生燃烧恶化，排气温度分散度就会增大，超过允许范围后会发出燃烧故障报警，控制器会根据相应的控制逻辑进行相应的措施。本发明通过在透平末级动叶出口加装环形均匀分布的热电偶，根据机组运行数据以及燃气轮机的相关物理尺寸计算出燃机排气至热电偶偏转角度，并监测找到热电偶温度最低点，根据偏转角度来判断具体是哪个燃烧筒发生故障。

考虑燃烧室中燃烧筒环形布置数量较多，一一拆卸排查难以达到迅速消缺并网任务。为了及时启机入网满足调峰需求，本发明通过计算出燃机排气偏转角度即可确定故障燃烧筒位置，增快了机组对电网的响应速度。

针对控制器发出燃烧筒故障指令时，在外形参数给定的情况下，除了需要参考两个运行数据外，只需用数据采集仪导出热电偶装置中的各温度点，再经计算可依结果判断故障燃烧筒位置。本发明的处理方法摆脱了繁琐复杂的测量程序，避免了机械重复的校验过程，极大得减少了故障处理时间，并提高了试验方法的测量精度。

作为上述技术方案的补充，在透平排气温度和透平排气流量已知的情况下，利用质量流量公式c＝m/ρ/A，求出排气在末级动叶中弧线位置的轴向速度c，式中，m为单位时间内通过的燃机排气质量，ρ为燃机排气的实际密度，A为末级动叶出口的通流面积。