6F.03燃气轮机CO_%282%29灭火控制系统及常见故障分析与处理.pdf
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1、第36 卷第2 期2023年6 月燃气轮机技术GAS TURBINE TECHNOLOGYVol.36No.2Jun.,20236F.03燃气轮机CO2灭火控制系统及常见故障分析与处理赵雪芬(南京汽轮电机(集团)有限责任公司,南京2 10 0 37)摘要:详细介绍6 F.03燃气轮机CO,灭火控制系统的原理、硬件组成,从控制逻辑上介绍消防策略,总结了现场机组实际运行时在消防上碰到的问题,并针对各种问题提出了解决方案和注意事项,保障了机组运行,可供电厂运行维护人员参考。关键词:6 F.03燃气轮机;CO2灭火系统;消防中图分类号:TK4781概述二氧化碳(CO)灭火系统是燃气轮机发电机组最重要的
2、保护系统之一。二氧化碳灭火系统以 CO2气体作为灭火剂,采用冷却(对设备进行降温冷却)、室息(CO,降低机组箱体内氧气含量)灭火原理1-2 ,灭火后不留痕迹,不造成大破坏,灭火成本低。除了灭火,CO2充斥在空间里,能对周边降温。从消防角度看,燃气轮机的大部分舱室都属于消防重点。燃气轮机作为内燃机的一种,本质上是通过燃料与空气的燃烧提供能量,机组配套有大量的强、弱电设施与设备,本身即是潜在的消防问题来源。燃气轮机使用的天然气或石油燃料,不论机组在高温环境下,还是在大量带电设备的环境中,都加剧了消防面临的风险。此外,燃气轮机润滑油本身并不可燃,但在高温蒸发下,足够浓度的润滑油油雾也是燃烧物质,会进
3、一步扩大燃烧的过火面积。因此,燃气轮机CO,灭火系统自燃气轮机投产前的调试阶段开始,就必须始终处于良好的备用状态,一旦发生火灾要及时扑灭,减少机组受到的破坏,避免天然气、润滑油等造成的进一步危险。与以往的6 B、9 E 机组相比,6 F.03机组在消防区域的划分上没有变化,依旧是1区包括燃机间和文献标志码:B文章编号:10 0 9-2 8 8 9(2 0 2 3)0 2-0 0 32-0 7负荷齿轮间、2 区排气蜗壳内、4区油气模块。在消防管路走向、喷头和气喇叭数量及各区域所需CO2体积上略有差异,但本身安装工艺与之前的机型并无太大差别。在控制系统方面,6 F.03机组更新了消防盘、添加了设备
4、、更换了探头,控制策略更加复杂、保护内容也更加丰富。2CO,灭火控制系统的硬件组成熟悉设备元件是了解控制系统策略的前提,本文把现场安装的消防元件,按所在区域进行整理,并将特殊设备单独介绍。2.1消防 1 区消防1区的设备布置最为复杂,因此也最为典型。从安装来说,消防1区元件的布置又可分为负荷齿轮间、轮机间、燃机罩壳三个部分。负荷齿轮间内配置有A、B 两个火灾探测回路,每个回路上布置2个并联的火灾感温探头。轮机间由于空间较大,配置有A1、B 1、A 2、B 2 四个回路。其中A1、B 1位于天然气环管附近,每个回路上布置了3个并联的探头;A2、B 2 位于透平左、右两侧靠近过道处,每个回路上布置
5、2 个探头。燃机罩壳上,在各个舱室的门口,都布置有声光/闪光报警器、消防四色指示灯、消防按钮、闭锁钥匙。从设备来说,虽然同一区域,火灾感温探头的型收稿日期:2 0 2 2-0 7-15作者简介:赵雪芬(19 8 7 一),女,浙江台州人,本科,主要从事燃气轮机结构设计工作,E-mail:。第2 期号不尽相同,负荷齿轮间由于环境温度低且没有天然气通过,采用了探针与处理模块一体化,安装简便,设置报警温度为(16 314)。轮机间环境温度高、有天然气通过,采用了探针与处理模块分离的模式,处理模块安装于罩壳外壁上,仅探针安装在轮机间内,设置报警温度为(316 14)。探头虽然外形不一致,但内部接线是一
6、致的,都配置有报警信号、故障信号和供电电路,同一消防回路上的探头,采用并联的方式将信号和电路连接。声光/闪光报警器在消防触发时起到警示的作用,报警喇叭根据与声音接收位置的角度差异,有9 6.7 10 9.3dB的高音,因此在设计阶段,采用了声光报警和单纯闪光SLI-1B45FT-2BSLI-1C43CL-145FT-3B43CP-1SLI-1A赵雪芬:6 F.03燃气轮机CO,灭火控制系统及常见故障分析与处理并联的方式接人消防系统中。1区的设备布置如图1所示,图中43CP为消防手报按钮,43CL为钥匙锁,AL为四色灯,SLI为声光/闪光报警器,45FT为火灾探头。处理模块45F-45FT-2A
7、AL-145FT-3A45FT-1E33灯报警结合布置的方式,达到既满足报警声音的覆盖需求,又降低了生产成本。消防四色指示灯显示了当前消防系统的状态,红色表示正在报警,黄色表示正常监视中,绿色表示已机械闭锁,蓝色表示已钥匙闭锁,这些灯通过消防盘的控制实现相互闭锁,每次只会有一种颜色的灯亮起。消防按钮用于手动触发消防报警。闭锁钥匙关闭CO,的喷放功能,仅保留火灾保护系统的监视与报警。这些设备也都按照AL-243CL-243CP-2中非45FT-2(底)L45FT-2B45FT-10A5FT-10E机组中心线QTAX1845FT-11A45FT-1A口顶)45FT-TB45FT-1B45FT-3A
8、(底)45FT-3B45FT-4A45FT-5A45FT-4B45FT-5BAL-343CL-343CP-3负荷间(消防探头的探针和处理模块在一起)2.2消防2 区消防2 区指排气蜗壳区域内,这个地方空间最小,温度最高,因此配置了A、B 两个火灾探测回路,每个回路上布置2 个并联的分离式火灾感温探头,设置报警温度为(316 14)。探针安装在蜗壳内,信号处理模块安装在1区的罩壳上。消防2 区实际是位于消防1区里燃气轮机内部的空腔区域,没有单独的罩壳,因此2 区没有配备消防按钮和闭锁钥匙,并且共享1区的声光/闪光报警器和消防四SLI-20(消防探头的探针和处理模块分开)图16 F.03燃气轮机消
9、防1区现场设备概况色指示灯。2 区的设备布置如图2 所示。2.3消防4区消防4区分为润滑油间和气体燃料间,对于使用石油产品作为燃料的机组,还会有液体燃料间,这些房间都会配置A、B 两个火灾探测回路,每个回路上布置2 个并联的火灾感温探头,设置报警温度为(16 314)。区别在于燃料间存在风险,采用了分离式火灾感温探头,而相对安全的润滑油间使用了一体式的探头。SLI-2B燃机间43CP-4AL-443CL-445FT-4A45FT-5A45FT-4B45FT-5B处理模块排气间34燃气轮机技术第36 卷45FT-8A45FT-9A45FT-8B45FT-9B中非(底)排气蜗壳机组中心线45FT-
10、8A45FT-9A(顶)QT AX1845FT-8B45FT-9B(底)负荷间在消防4区的罩壳上,与1区类似的也布置有声光/闪光报警器、消防四色指示灯、消防按钮和闭锁钥匙。4区的设备布置如图3所示。2.4CO2 集装箱CO2集装箱用于存放1、2、4区灭火的CO,气瓶,并配置了喷放触发和气体状态监视、阻隔闭锁等设备。消防系统将每个区的CO,喷放细分为初放和续放。初放用于初次瞬时大量释放CO2气体,达到快速灭火的作用;续放是持续且缓慢的释放CO2,以保证灭火区域的阻燃气体浓度,达到彻底灭火、防止复燃的目的。对每个消防区域,消防系统都配置了2 个先导瓶电磁阀,用于打开消防先导启动瓶,启动瓶内的压力气
11、体,会顶开对应区域的初放和续放CO,气瓶,初放和续放管路上配置有压力开关,用于监视管路中是否有CO,存在,管路出口也配置有手阀,手阀的位置开关作为消防系统机械锁定的依据,机械锁定与罩壳上的钥匙锁定功能相同,会关闭电磁阀的触发功能,但能正常的监视和报警。此外,初放和续放区域还配置有CO,气瓶的检测,一旦CO2瓶内气体无意中泄漏或被喷放,气瓶重量减轻,发出燃机间图2 6 F.03燃气轮机消防2 区现场设备概况气瓶失重报警。2.5紫外线探头紫外线探头在1、4区的每个区域都有布置,一般采用区域正中背靠背或者对角安装的方法,而在空间较大的轮机间,采用多组紫外线探头,分部照射燃气轮机本体和走道,其目的是尽
12、可能的覆盖整个区域。与其他消防设备相比,紫外线探头首先接人燃气轮机自身的控制系统进行报警,再将处理后的报警信号转交给消防系统。采用不同设备提高了消防安全的允余度,这也是国标GB501162013火灾自动报警系统设计规范3 中消防系统不能采用单一设备类型、必须是不同探测形式的报警触发装置的要求。更重要的是,相比于消防感温探头,紫外线探头对早期火灾的发现与扑灭具有重大意义。2 0 2 2 年10月13日,江苏某电厂润滑油泵发生故障,MCC马达保护尚处在报警的延时阶段,起火后油泵运作状态异常,不再满足马达保护的报警条件,运行人员因此无法察觉危机的出现。但伴随着油泵火苗的刚刚窜出,紫外线探头迅速报警,
13、运行人员即刻前往现场巡查并灭火,切换备泵,成功避免了火势的加剧,保排气蜗壳(消防探头的探针和处理模块分开)排气间第2 期赵雪芬:6 F.03燃气轮机CO,灭火控制系统及常见故障分析与处理3543CP-1处理模块SLI-1EAL-1543CL-145FT-6A45FT-6B45FT-7A45FT-7B43CP-14AL-1443CL-1445FA-6A45FA-6B45FA-1A45FA-1B45FA-2A45FA-2B45FA-7A45FA-7BSLI-1D障了机组继续运行。按设计要求,润滑油间的消防感温探头设定值在16 3,如果单纯的只依靠感温探头报警,显然只有更大的火势、更高的温度才能触发
14、报警动作,此次紫外线探头在火情初期的报警,极大减轻了失火程度,缩短了运行人员的反应时间,将损失降到了最低。紫外线探头的迅速报警,有效避免了大面积失火和机组的跳机,避免了事故后期的通报和检查等一系列工作,提高了电厂运行生产效率。紫外线探头在各消防区域的布置如图4所示。3CO,消防控制系统逻辑消防策略6F.03机组新增了很多元器件,消防控制逻辑较以往的机组也更加复杂。从消防分区来看,1区与4区较为独立,2 区只有感温探头,2 区在状态显示和指令上调用了1区罩壳上的设备;从逻辑上看,各消防区域的保护策略仍相对独立且高度类似。本文不采用常规的按消防区域逐个描述策略的方法,而是从实际应用状况出发,依据报
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