9FB燃气轮机启动点火失败原因分析及处理

摘要：本文主要介绍GE 9FB型燃气轮机点火系统组成，对启动点火失败的原因进行分析，并提出处理措施，为其他燃气轮点火系统运行与检修提供参考借鉴。

关键词： 燃气轮机；点火失败；分析；处理；

1引言

GE 9FB型燃气轮机从静态启动到并网大约需要30分钟，启动后先进行17.1min清吹进行第一次点火，如果点火不成功二次清吹11min后进行第二次点火，两次点火不成功将停运燃机，再次启动需重新清吹，导致机组延误并网，点火系统的维护是保障燃机顺利启动的关键之一。

2 燃机点火启动过程

2.1燃机结构简介

GE 9F.05型燃气轮机由一个18级的轴流式压气机、18个低NOX燃烧器和一个三级燃气轮机组成。燃烧室为分管式DLN2.6+型式，18个燃烧器顺气流方向逆时针排列，12点钟位置为18号燃烧器，每个燃烧器内有6个燃料喷嘴，按5个围绕1个的方式布置，中圈送入来自PM1控制阀的天然气，外圈5个燃料喷嘴其中2个由D5和PM2组成，另外3个由D5和PM3组成，由各自燃料控制阀输入天然气，点火后通过联焰管联通火焰，4个火焰探测器分别布置在15、16、17、18号燃烧器内。

2.2燃机点火启动过程

燃机发启动指令后，LCI投入开始正常工作，燃机转速＞36rpm，盘车自动脱开，燃机开始升速，燃机转速>45rpm时，天然气系统安全关断阀VS4-4打开，燃机执行开机泄露试验，转速达到420rpm时，清吹计时器开始计时，燃机保持在705rpm清吹转速，清吹15.1min后，LCI停止输出功率，燃机开始降速至405rpm后LCI再次输出功率，燃机升速至420rpm附近时，FSR设置到点火值，燃机启动点火程序，辅助截止阀VS4-1打开，排空阀VA13-15关闭，速比阀SRV打开，GCV1打开，天然气通过D5通道进入燃机燃烧室，点火指令下发，点火变压器带电，高压点火电器打火10s，10秒内4个火焰探测器检测到有火，即火焰强度＞12.5%或2个及以上火焰探测器有火且维持30s，燃机点火成功。

3 点火系统组成

GE 9F.05型燃气轮机点火系统主要由一个点火变压器、两根高压点火电缆和两根点火器组成。点火变压器内部由一个初级线圈和两个次级线圈组成，初级线圈输入电压为115VAC或230VAC，输入电压的选择通过改变输入端子的跳线的位置进行调整，输出电压为15KV～20KV，双通道输出对应两组次级线圈，两个通道独立，且异步发射，正常点火频率为1.5～2.5次/秒，点火变压器部件完全封闭，组件装在钢外壳中，填充环氧树脂密封，导致点火变压器无法维修，外壳与盖子之间通过密封条进行密封，避免受潮和灰尘。点火变压器内置诊断电路，当控制系统下达点火指令，诊断电路通过监测输出电压是否接近最小值15KV，点火频率低于1次/秒来判断点火变压器的状态。9FB燃机打火时间为10秒，当诊断电路监测到输出电压或点火频率低于最小值，在点火指令下发的状态下，诊断继电器带电发出故障报警信号至控制系统盘上，直到点火指令消失。高压点火电缆采用14AWG中心导体的同轴电缆，电缆被安装于柔性金属导管中，导管有编织不锈钢丝的外护套。点火器采用高强度，凹面间隙类型的套管，采用哈氏合金来承受高温。

4 点火失败原因分析及处理措施

根据检修维护经验，启动点火失败原因主要有以下几点，空气和天然气的比例不合理，点火变压器故障，高压点火电缆绝缘低，高压点火器异常，点火电极不回座等原因，以下从这几方面进行分析。

4.1 点火失败原因分析

4.1.1 空气和天然气的比例不合理

正常开机降速点火过程中，若天然气管线上的阀门辅助截止阀VS4-1两位置气动门打开异常，如发生气缸漏气或仪用气压力偏低，门前后差压大无法打开。天然气调压阀速比阀或燃料控制阀的伺服阀或油动机异常，导致阀门控制异常均有可能导致天然气量未按照要求进入，燃机点火失败。9FB燃机天然气管线上安装有4只排空门，正常运行过程中排空门电磁阀带电处于关闭状态，若电磁阀线圈电阻异常导致排空门打开直接影响天然气进气，同样会导致燃机点火失败，机组跳闸。

9FB燃机空气吸入由进口可转导叶IGV控制，IGV采用的是液压控制系统，若IGV伺服阀或液控换向阀异常，或IGV角度不准，空气量未按要求进入，导致燃机点火失败。

江苏地区夏季高温天气，空气密度变小，IGV同样角度下进入氧气量减少，冬季的天然气和空气比例不适用于该工况，容易出现贫燃熄火的情况，需进行调整。

4.1.2 点火变压器故障

点火变压器输入电压有115VAC和230VAC两种电压，安装时，输入电压为115VAC，跳线接在1、2端子和3、4端子之间，若输入电压为230VAC，跳线接在2、3端子和4、5端子之间，若调试时将跳线接错，导致高电压等级输入，会损坏点火变压器，无法点火。

正常情况下，点火变压器初级线圈50Ω左右，次级线圈接线柱对外壳电阻正常为0.6KΩ左右，若初级线圈开路或次级线圈对地电阻偏高，即线圈异常，或外壳内底部的压片若未压紧，外壳接地不良，会导致输出电压低，点火失败。

4.1.2 高压点火电缆绝缘低

根据厂家提供的说明书，要求使用500V标准兆欧表测量中心导体和编织外套之间的绝缘，连续摇至少30秒绝缘不得低于100兆欧。由于点火变压器输出电压在15KV～20KV，根据电压等级亦可使用5000V的摇表进行绝缘检查，某厂燃机点火失败，使用500V摇表检查高压点火电缆绝缘正常，使用5000V摇表检查时，绝缘先显示在GΩ级别，但偶发绝缘数值突降的情况，检查高压点火电缆发现位于点火变压器下的夹具内电缆外皮破损，有被击穿的情况，更换整根高压点火电缆后试验正常。

4.1.3 高压点火器无法打火

将燃机的两支枪抽出外置，开展点火试验时，发现一支高压点火器点火频次异常，存在不打火的情况，由于高压点火器现场无法检修，更换整根点火器后试验正常。

4.1.4 点火电极卡涩不回座

正常9FB燃机未点火状态下，点火电极伸入至燃烧器内，点火后靠燃气压力顶回至燃烧器上部套管内，防止高温烧坏，某电厂燃机点火失败，就地检查一根点火电极卡涩未回到点火器内部，另外一根点火电极点火频次异常，间歇性不打火，导致燃机点火失败。

4.2 点火失败处理措施

针对上述点火失败的原因，采取以下措施，对于气动门或液控阀按周期进行维护，气动门气缸老化的密封件定期更换，液控阀中使用的伺服阀、换向阀等定期进行清洗更换，对于重要的单电磁阀气动门进行改造，使用双电磁阀控制，降低单电磁阀线圈烧损阀门异常动作的风险，提高设备可靠性。

对9FB燃机点火系统进行以下维护措施，周期性检查点火变压器初级线圈电阻，次级线圈电阻对外壳电阻，高压点火电缆对外套绝缘，检查点火器放电部位磨损程度，伸缩的活络程度，以上均检查正常开展打火试验，确认点火器放电情况和频次是否正常。

参考文献：

[1]赵军，300MW重型燃气轮机用主动伸缩点火技术研究与应用，工程科技Ⅱ辑，2022.

[2]雷欣涛，燃气轮机点火系统的优化分析，工程科技Ⅱ辑，2019，06.

[3]董晓鹏，SGT5-4000F 型燃机型燃气轮机启动点火失败原因探讨及处理，内燃机与配件，2017，2