1、天然气调压站调压器失效实例分析 TrllnsmI 江苏省宏源电力建设监理有限公司 尹凌霄 郑平平 江苏国信协联燃气热电有限公司 董伟 摘要：天然气调压站是连接上游来气和用户的中间枢纽，其调压出口精度直接影响到燃气轮机发电效率。如 果站内调压器失效，不但燃气会直接冲击下游设备，更有甚者会导致燃机机组停运。结合BAAI R100S系列 燃气调压器操作维护手册和国信协联电厂调压设备的检修实例，阐述BAAI R100S系列调压器工作原理，并 对运行中出现的故障进行总结。 关键词：燃气轮机 调压器 指挥器 0前言 天然气调压站是连接燃气输送管道及燃气用 户的中转站，其主要作用是过滤、加热、调节上游 来气
2、，并将经过处理的天然气送至用户。调压器是 调压站的主要设备之一，其主要作用是调节和稳定 燃气管网系统压力，并且控制燃气系统的燃气流量， 保护系统以免出口压力过高或过低。 为满足燃气电厂燃机负荷多变的要求和维持 其稳定运行，需要有一种能在静态和动态条件下都 能保持出口压力稳定的天然气调压站。 本文以国信协联燃气热电有限公司在建的 2x400 Mw级燃机热电联产工程的天然气调压站为 例，对调压站系统流程、调压器工作原理、现场运 行的故障及检修进行阐述，并总结故障发生原因及 预防措施。相信对指导同类燃机工程调压器安装有 一定的参考意义。 1 调压站调压系统简介 国信协联燃气热电有限公司在建2x400
3、 MW9F 级燃机热电联产工程，其天然气调压站内主要设备 由上海巴安水务股份有限公司提供。调压系统设备 引进荷兰GORTER公司R100S系列天然气调压器， 该调压系统非常适合要求调压站的压差非常小的 工况，BAAI调压器所需要的启动压差仅005 MPa。 同时保证很高的精度，能使调压站内压力在限定的 范围内保持平衡。 根据设计方案，天然气由厂外管网进入厂内调 压站，依次经过火警关断阀、流量计、旋风分离器、 精过滤器、换热器、超压关断阀、监控调压器和工 作调压器。将天然气压力调至3101 MPa，最后 经地埋管道去9F燃机的前置模块。 为提高调压系统安全及可靠性，调压模块的设 计一般采用由入口
4、安全切断阀和出口安全放散阀 的双重设计以实现调压系统的过压力保护，防止事 故发生。 当调压器故障使得调压器出口压力升高至超 压关断阀动作值时，阀门动作，隔离故障调压管以 保证输出压力正常。 当压力进一步升高至设备能承受的最大压力 时，安全阀会动作泄压保护设备不受损害。 天然气调压站内设有检测探头，用于监测燃气 的泄漏情况，当泄漏超过设计定值，监控室内屏幕 显示报警，运行人员确认后可进行远方或就地操 作。 系统采用两条相同的调压管线并联的设计旨 在提高供气可靠性。 2调压器工作原理 调压器工作 埋不葸见图1。 上海煤气2o15年第5期(7 A 狙IssIon l调雎器镙钊 2指挥器2缴测ti器撵
5、黄 3指挥器2级调压器膜片4指挥器2级调压器阀 5稳定器压力6一指挥器1级调压器阀芯 7调压器控制腔8调压器膜片 9调雎器弹簧 1O调压器阀芯 图1 R100S+P095调压系统原理示意 其工作原理如下：在出121压力P。保持稳定的情 况下，调压器阀芯lO允许通过的流量和燃气消耗 量相等，作用在主膜片8上的力是平衡的，这个平 衡双方是作用在膜片上面的控制压力和作用在下 面的出口压力加上弹簧9的作用力。如果在出口端 更多的燃气被消耗，会导致出口压力下降，因为出 口压力反馈到主调压器上，调压器阀芯l0会进一 步打开并允许更多燃气通过，膜片向下运动会增大 控制腔7的体积，进一步向下压缩弹簧9，因而在
6、 较低的出口压力下达到新的平衡。指挥器P095确 保出口压力被调到设定值。对于出E1压力P。的减小， 也会导致膜片3下降。因此，供气阀4允许更多的 燃气通过内部限流器，通过内部限流器排放进控制 腔7。这导致控制腔7压力升高，直到出口压力P。 与调节螺钉1所设定的要求相等。在燃气消耗下降 时，系统的反应与上述过程相反。 3调压站的工作流程 天然气进入厂内后经过天然气调压模块后，压 力由5 MPa调至315：01 MPa。调压模块采用单元 制设计，2100并联配置，即一用一备调压路，在 主调压路出现故障时，备用调压路投入以确保供气 的连续性。 每条调压路依次由入口隔离阀、超压关断阀、 监控调压器、
7、工作调压器、出口隔离阀等组成。每 条调压路配有充氮接头、安全放散阀、手动放散阀、 必要的压力和温度表等附属设备。 正常工作状态下，一条管路设备工作，另一条备用。 工作和备用完全依靠调压器和监控器的设定压力 实现。一旦发生故障，监控器或备用路自动投入工 作，配置见图2。 J )2015年第5期上海煤气 图2天然气调压站系统示意 图中A为工作主路，B为备用路，两条路调整 设定点可以互相切换。 正常工作状态下，工作调压器A、监控调压器 A工作，工作调压器B关闭。 常见异常情况分析： (1)当工作调压器A出现故障时，则阀全开，其 出口压力上升，当升至监控调压器A的设定点时， 监控调压器A开始工作。 (
8、2)当监控调压器A也出现故障，则阀关闭，其 出口压力下降，当降至工作调压器B的设定点时， 工作调压器B开始工作，监控调压器B阀门打开。 (3)当监控调压器A不能关闭时，则其出口压力 会继续上升，当升至超压关断阀A的设定点时，压 关断阀A快速关闭，则工作路切断，压力下降，当 降至工作调压器B的设定点时，工作调压器B投入 工作，监控调压器B阀门打开。 (4)当作调压器B也发生故障时，则阀全开，其 出口压力上升，当升至监控调压器B的设定点时， 监控调压器B投入工作。若监控调压器B再次故障， 则阀关闭，系统停运。如出现特殊情况，监控调压器 B不能关闭，则其出口压力上升，当压力升至超压 关断阀B的设定点
9、时，超压关断阀B启动关闭。 4故障实例分析 41问题描述 9F燃机首次点火，燃机转速升至2 400 rmin 左右，系统保护动作开启，燃机跳机。再次尝试点 火，同样问题发生致使再次跳机，经检查调压站调 压器后压力较低，主路、备用路均出现故障，致使 系统保护动作开启。 42问题排查 根据常见异常情况分析(4)，可知此时主路及备 用路的监控调压器均已发生故障，致使系统停运。 由于使用的调压器无阀位指示，所以无法直观地了 解调压器阀位开度。在检修过程中，采用排除法， 即通过分析罗列调压器失效的主要因素，逐一进行 排查。 出口压力较低的主要因素及排查结果见表1。 Trans瑚I 表1 调压器失效因素及
10、排查结果 序 主要因素 排查结果 号 调压阀内滤网堵塞，致使气流不 1 清理调压器鼠笼室消音器及指挥 畅，阀后压力降低。 指挥器内颗粒堵塞，导致指挥器失 器滤网后重新启机，启机仍显示 2 效，进而调压阀失效，阀后压力降 出口压力低，保护动作开启，燃 低。 机跳机，问题未予消除。 调压器内滤网网目较小，致使出现 拆除调压器及指挥器滤网后重新 3 1的情况。 启机，启机仍显示出口压力低， 指挥器内滤网网目较小，致使出现 保护动作开启跳机，问题未予消 4 2的情况。 除。 调压器弹簧失效，调压器始终处于 新投运设备，可能性基本为0， 5 且在气密性试验期间阀后压力正 关闭状态。 常，该因素排除。 调
11、压器由于进入大颗粒造成机械 6 新设备可能性较小，基本排除。 瞎损，导致内部漏气。 信号管管径较小，管段安装前进行 一般上述情况可能导致信号管出 7 过焊接，导致管内有焊瘤，天然气 口压力降低，但只会对调压阀造 成调压迟缓，并不会引起调压阀 在信号管内出现节流效应。 失效。故该种可能基本排除。 管道直径12ram，颗粒堵塞可能 性较小。现场检查信号管表面温 8 调压器、指挥器信号堵塞。 度正常，排除因节流导致的冰堵。 故该种情况基本排除。 指挥器内膜片破损，上下腔气流相 拆解指挥器检查，发现膜片完好， 9 通，致使指挥器失效。 该种情况排除。 拆除调压器检查，发现监控调压 调压发内膜片破损，上
12、下腔气流相 器A及监控调压器B膜片破损， 10 通，致使调压阀失效。 且膜片表面附着颗粒杂质。破损 膜片见图3。 图3调压器内破损膜片 4-3原因分析 天然气调压站系统投运前需进行整体吹扫及 气密性试验，由图2可以看出整体吹扫过程中精过 滤器后至调压系统前的管段是整体吹扫盲区。吹扫 过程中，精过滤 前管段的颗粒在经过旋风分离器 上海煤气2015年第5期(廖 分离后进行了有效过滤，至精过滤器后，管段前的 杂质基本不会进入其后的管道及设备，不会对其后 管段及设备产生不良影响。调压器后管段敞口，内 部杂质可吹扫排空或人工清理。因而精过滤器前和 调压系统后的管路是可以吹扫清理干净的，而精过 滤器至调压
13、系统之间的管道由于在吹扫前调压器 内滤网未拆除，滤网网目较小，就致使该管段内颗 粒杂质容易在吹扫过程中造成堵塞，或者导致颗粒 由信号管进入指挥器及调压器，在系统运行后对设 备造成损坏。此外，吹扫完毕后，调压站管道及设 备需进行整体气密性试验，试验压力为64 MPa， 稳压10 min，无泄漏为合格。在气密性试验过程中， 因吹扫进入调压器腔体内的尖锐颗粒很容易在高 压力下对膜片造成伤害，投运后调压器前正常压力 45 MPa，颗粒物同样易对膜片造成损坏，膜片稍微 出现划痕，在高压下就很容易出现大的裂痕。此外 由于上述盲区部分的杂质颗粒进入调压器内，即使 在运行过程中未对膜片造成损坏，也极有可能在投
14、 运后对调压器造成机械磨损，长此以往，会致使调 压器上下腔气流相同，设备失效。 44预防措施 (1)调压站的管道及设备是在现场露天组装， 组装过程中，应注意成品保护。管路安装一段清理 一段，管口及时封闭，设备安装完毕后宜用雨布进 行遮蔽。建议露天蓬搭建完毕后进行设备及管道安 装。 (2)管道及设备安装完成后的吹扫需分阶段进 行，第一阶段吹扫拆除调压器，调压器前管道敞口 吹扫，确保精过滤器至调压器段管路能够被吹扫干 净。第二阶段，拆除调压器滤网，进行调压站整体 吹扫，吹扫以无可见颗粒物为结束依据。第三阶段 装入调压器滤网进行整体吹扫。 (3)信号管严禁焊接，以避免发生节流效应，从 而确保调压器的
15、精度及调压速度。 (4)气密试验结束后至投运前进行调压器检查， 主要检查调压器内膜片是否损坏，该类调压器与信 号管均为活接头连接，可拆除接头，从上腔冲入氮 气，检查下腔接口处是否有气流，如无气流，则设 备完好。反之上下气流相通，对于新设备重点考虑 膜片是否损坏。 (5)过程巡检，燃机停机后定期置换氮气进入， 对调压器进行检查，检查方法同4。 (6)按照调压器维护保养的要求，定期对调压器 进行维护保养。定期清洗调压器内部零部件，并对 保养中发现的损坏或磨损超限零部件，及时进行更 换，确保调压器处于正常的工作状态。 5结语 本文结合BAAI RIOOS系列燃气调压器操作 维护手册和国信协联电厂实际
16、情况，阐述其工作过 程、原理和所遇故障诊断及处理，并对避免该类问 题的发生提出了预防措施。相信对同行是有益的参 考。 AnaIysi S on Cases of Natural Gas ReguIator Fai lure Jiangsu Hongyuan Electric Power Construction Supervision Co，Ltd Yin Lingxiao Zheng Pingping Jiangsu Guoxin Xielian Gas Thermal Power Co，Ltd Dong Wei Abstract：The natural gas pressure regul
17、ating station is a hub connecting upstream with users，and the accuracy of its outlet pressure affects the efficiency of gas turbine power generation directlyThe regulator failure can damage the equipments downstream and even more can cause the gas turbine unit shutdownCombined the maintenance guideline and cases，this paper elaborates working principles of BAAI R1 00S series regulators and summarize the problems in the operation as wel1 Keywords：gas turbine，regulator，pilot valve 刀)2015年第5期上海煤气
