(晋煤集团金驹股份王台热电分公司，山西 晋城 048006)

1 引言

G3520C燃气机组的负荷不能稳定保持属于发电机的一个典型失控现象，负荷的曲线呈现锯齿状剧烈或谐波式平缓摆动时，对机组的安全运行造成隐患的同时，也使得不能正确计量机组的发用电情况。

当此种情况出现时，一般要从气路上找原因。比如管路有没有漏气，管路中的电池阀有没有机械卡涩或控制失灵等，也就是要分别从机械和电气控制两方面来分析。

2 气路分析

图1所示燃机机组中气路的走向及控制情况。

2.1 预处理

G3520C采用稀薄燃烧技术，将浓度为38%～45%的煤层气(该浓度的煤层气，一般在煤矿开采过程中被当做废气对空排放掉)经过过滤、加压、除湿、冷却等一系列“预处理”之后送到机组，这就是上图 “燃气供应、燃气过滤器、燃气调压器” 所示的作用。

图1

其中“燃气过滤器”是“燃气进气管涡流计过滤芯”、“进气立管”和“精密过滤器”等的合称；“燃气调压器”则主要指“罗茨变频加压风机”。

2.2 燃气切断阀

“燃气切断阀”又称为“快速切断阀”或“燃气电磁阀”，是经过预处理之后的燃机进入燃气机组的第一道电磁阀。当对机组发起“启动”命令后，“燃气切断阀”的两芯接线上会有一个直流24V的工作电源，该电源会将垂直上下运动的阀芯提起，从而使气路导通。

为什么不能给“燃气切断阀”一个长供的DC24V电源，而不用受启停机的影响而开启和关闭呢？因为在燃机运行中也会偶尔出现“电池阀故障”这样报警信号，往往是电磁阀机械卡涩或运行中掉电导致该阀的气路被关闭。为排除此故障，现场操作中也会临时给电磁阀一个固定24V直流电源。

但不能将“燃气切断阀”给定成长供的DC24V电源，是因为机组停运失去控制电源后，后续的气路会在燃气本身的压力推动下导通，燃机会直排大气；另外，常开的电磁阀不能起到快速切断气路，保护机组的作用；此外，常开的电池阀会让气路中存在残气在燃烧做功时出现“烘膛”的可能。

2.3 燃气计量阀

“燃气计量阀”是气路中一个重要的环节，计量阀的作用采集燃气的压力、温度、浓度等参数，反馈给“发动机控制模块(ECM)”，保证发动机在设定的空燃比下运行。

2.4 发动机控制模块(ECM)

ECM模块分“主ECM模块”“副ECM模块”和“辅助ECM模块”。它是发动机的主要控制单元，相当于电脑主机中的CPU。

ECM模块采集从计量阀来的各种关于燃气的参数，根据负荷情况，动态调节进入气缸内的燃气质量。

从图上看，ECM模块负责向“燃机计量阀”、“节流阀”、“旁通阀”发出命令。值得注意的是，从监控电脑的后台(DCS后台)上看到的，是以上三阀的开度“命令”，而不是开度“反馈”。

一般情况下，我们可以将开度“命令”近似地看作与开度“反馈”是一致的，当发生故障时，要结合比照其他参数(例燃气压力、混合燃料压力、机组有功等)的实时变化曲线来判断以上所述的三阀是否正确的执行了ECM发出的命令。

当出现“计量阀开度大”、“节气阀(节流阀)开度大”、“旁通阀开度大”之类的故障时，一般从机械机构卡涩和电气控制回路故障两个方面，针对性地检查相关的阀体。

而在本案所述的机组负荷摆动故障中，往往伴随有“计量阀开度大”、“节气阀(节流阀)开度大”等现象。

2.5 涡轮增压器

“涡轮增压器”作为进入燃气机组最后一道动力来源，利用燃烧后的废气推动涡轮产生的负压，来吸入煤层气进入燃气机组。

经“燃气计量阀”来的低浓度煤层气与“空气滤清器”来的空气，被“抽取”进入“涡轮增压器”，然后混合、加压，进入“节流阀”，超出需要量的混合气又经“旁通阀”回到“涡轮增压器”。

因为增压后，气体会发热，经过二级中冷，也就是“后冷”之后，符合要求的混合气体经由“进气歧管”进入每个燃气缸，然后开始四冲程的做功(进气、压缩、燃烧、排气)。

3 故障排查

G3520C有比较完备的保护监控程序，当故障跳机时，会针对性地将发生故障的部位以报警的形式提示出来。

一般的排除故障的方法是“排除法”。意思是在确定了大概的方向之后，通过逐一更换备件的方法来确定和排除故障。

而用最短的时间发现故障和消耗最少的备件来解除故障，这个考量的是现场技术人员的业务能力以及工作经验。

当然，《G3520C燃气机组故障手册》提供了成套的排除各种故障的方法，很系统但很繁琐。在发电任务紧似“度电必争，方气必发”的形势下，显然有些不合时宜。

回到本案，之所以要从一张图来看燃机机组负荷摆动的原因，是因为有的时候，“负荷摆动”是一个很顽固的故障，往往不将最后一个备件更换上去，这个故障就是“挥之不去”。

但话说回来，只有熟悉了气路的整个运转及控制的过程，熟悉每个节点上可能存在的导致故障的原因，然后参查机组运行的曲线图，才有可能尽快的将“负荷摆动”的故障消除。

4 结语

从一张图看G3520C燃气机组负荷摆动的原因，就是提高排除故障效率的过程，只有熟悉了气路中燃气的“来龙去脉”，以及各个关卡“阀门”的相互制约、配合过程，才能提出最为有效的排除故障的方案。