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摘要：火检探头用于监视燃气轮机启动及运行过程中燃烧筒的火焰燃烧情况。火检探头的运行可靠性，直接关系到整个机组的安全稳定运行。本文通过对目前GE燃气轮机普遍应用的水冷式火检探头工作方式及故障案例的讨论，对火检探头的可靠性进行了论证，并通过实例证明干式火检探头的可靠性。
关键词：火检探头;工作方式;冷却水泄漏;可靠性;改造
分类号：TM611.31
引言
GE燃气轮机透平间一般设置有4个火检探头，分别安装于15～18号燃烧筒，能将检测到的火焰信号转换为4～20mA的电信号，传输至燃机MARKVIE系统，用于监控燃机启动时点火是否成功，并在运行过程中参与熄火保护。
GE燃气轮机目前普遍应用水冷式火检探头，采用闭冷水作为火检探头的冷却介质。近年来已发生多起燃机电厂因水冷式火检探头故障导致异常，燃气轮机迫切需要一种更加可靠的火检探头。某发电公司火检探头原设计为水冷式火检探头，通过对水冷式火检探头故障案例的分析研究，提出将其改造为干式火检探头，彻底消除冷却水泄漏的隐患，应用后效果良好。
一、火检探头工作原理
火检探头采用检测火焰发出的UV光的方法来快速识别火焰状态。应用于GE燃气轮机的火检探头能够输出锯齿形的脉冲信号，频率与火焰强度成正比，该信号经转换输出4～20mA的模拟量信号传输至MARKVIE系统。MARKVIE系统将该模拟量信号转换为百分比，并与系统设置的定值进行比较，当转换出来的百分比高于该定值时，系统判定火焰信号存在[1]。
由于GE燃气轮机缸体无保温，机组运行时环境温度高于150℃，而火检探头允许的最高工作温度为125℃，故需使用10～52℃的冷却水，通过与火检探头相接触的盘旋管对其进行冷却，冷却水流量应控制在3.8～5.7L/min范围内[2]。
二、水冷式火检探头故障案例分析
1.火检探头检测强度波动
某电厂1期工程是GE的燃气-蒸汽联合循环发电机组。其燃机应用了水冷式火检探头，火检冷却水管按GE设计要求安装于透平间内的燃机缸体上方位置。
投产以来多次发生机组正常运行过程中，火焰强度大幅波动的情况，其中18号火检探头波动最剧烈。
经分析，火检探头强度大幅波动的原因如下：
（1）机组运行时，火检冷却水受透平间高温环境热辐射影响，水温升高，冷却效果下降，而18号火检探头安装于冷却水管的末端，冷却效果最差，强度波动最大。
（2）火检冷却水管位于火检冷却水系统的最高点，若长时间运行，容易在顶部积存空气，进而影响火检探头的冷却效果[3]。
2.火检探头冷却水管碰磨
某電厂1期工程为GE 9FB燃气-蒸汽联合循环发电机组。燃机应用水冷式火检探头，冷却水管安装于透平间内，使用闭式冷却水进行冷却。
#1机组联运后按停机曲线停机，惰走后正常投入盘车，盘车正常投入约1.5小时后跳闸，就地检查盘车电控柜报过负荷报警。检修人员现场确认无法手动盘车，随即对#1燃机进行闷缸处理，直至手盘成功后退出闷缸模式。检修人员进入透平间内部检查，发现火检冷却水支管漏水，随即隔离火检冷却水系统，检查后发现为冷却水支管与二氧化碳灭火系统喷嘴碰磨，导致冷却水支管磨穿漏水。检修人员拆下支管进行补焊处理，并改变管道走向，保证管道间隙充足，避免再次碰磨。通水后检查无漏水现象。
经分析：火检冷却水支管与二氧化碳喷头长期存在碰磨情况，且已接近磨穿管壁，而#1机组连运加剧了管道磨损，并最终磨穿管壁，导致火检冷却水连续漏水至燃烧器和压气机末四级叶片。在机组连运过程中，压气机缸体持续加热，而火检冷却水漏水漏至缸体即被加热蒸发，对缸体降温作用有限，缸体收缩程度较小，而停机后，缸体无持续热源加热，漏水积聚，缸体冷热温差大，收缩程度加大，直至完全抵消压气机动叶叶顶间隙，造成碰磨，从而引起盘车过力矩保护跳闸。
三、干式火检探头可靠性研究
1.干式火检探头工作原理
干式火检探头设计的最大耐温为325℃。其耐高温性能是通过独立的SiC发光二极管来实现。且该二极管材料对UV光具有高度敏感性，但对可见光和金属外壳产生的红外线不敏感，故探头具有很好的抗干扰特性。SiC能够通过燃烧室内的液体燃料气雾，精准识别燃烧室内火焰产生的长波长UV光。
干式火检探头检测到火焰信号后，通过光纤传输至信号放大器，再将信号送至MARKVIE系统。
2.干式火检改造实践
某电厂经对火检探头的可靠性进行比较，并对同类型电厂进行调研后，决定利用检修机会，将水冷式火检探头更换为干式火检探头。改造后效果良好，具体改造如下：
（1）将水冷式火检探头更换为干式火检探头。
（2）将干式火检探头的信号放大器安装至燃机罩壳外，避免高温对信号放大器内的温度敏感元件造成损坏。
（3）干式火检探头的光纤用保温绳包裹，并固定到电缆桥架上，避免光纤与燃机缸体接触熔断。
（4）原有火检冷却水管拆除，冷却水进水阀后加堵板，确保燃气轮机运行过程中不发生冷却水泄漏事件。
四、结论
针对GE燃气轮机火检探头的工作方式，结合水冷式火检探头导致的事故案例进行分析，提出应用可靠性更高的干式火检探头。以某发电公司为例，验证干式火检探头项目实施后的效果，同时证明干式火检探头更有利于发电机组的安全稳定运行。该应用对同类型机组具有借鉴意义，可有效避免水冷式火检探头漏水导致机组不安全事件的发生。
参考文献：
[l] 中国华电集团公司.大型燃气-蒸汽联合循环发电技术丛书：控制系统分册[M].北京：中国电力出版社，2009：140-143.
[2] GE.火焰探测器使用和维护手册[Z].2003：15一16.
[3] 王小江.GE 9FA燃气电厂燃机火焰探测器可靠性研究与应用[B].中国设备工程，2016：47-49.
作者简介：陈 杰（1994-），男，助理工程师，主要从事发电厂热工自动化控制工作。
（广东粤电新会发电有限公司，广东 江门 529149 ）
关键词：火检探头;工作方式;冷却水泄漏;可靠性;改造
分类号：TM611.31
引言
GE燃气轮机透平间一般设置有4个火检探头，分别安装于15～18号燃烧筒，能将检测到的火焰信号转换为4～20mA的电信号，传输至燃机MARKVIE系统，用于监控燃机启动时点火是否成功，并在运行过程中参与熄火保护。
GE燃气轮机目前普遍应用水冷式火检探头，采用闭冷水作为火检探头的冷却介质。近年来已发生多起燃机电厂因水冷式火检探头故障导致异常，燃气轮机迫切需要一种更加可靠的火检探头。某发电公司火检探头原设计为水冷式火检探头，通过对水冷式火检探头故障案例的分析研究，提出将其改造为干式火检探头，彻底消除冷却水泄漏的隐患，应用后效果良好。
一、火检探头工作原理
火检探头采用检测火焰发出的UV光的方法来快速识别火焰状态。应用于GE燃气轮机的火检探头能够输出锯齿形的脉冲信号，频率与火焰强度成正比，该信号经转换输出4～20mA的模拟量信号传输至MARKVIE系统。MARKVIE系统将该模拟量信号转换为百分比，并与系统设置的定值进行比较，当转换出来的百分比高于该定值时，系统判定火焰信号存在[1]。
由于GE燃气轮机缸体无保温，机组运行时环境温度高于150℃，而火检探头允许的最高工作温度为125℃，故需使用10～52℃的冷却水，通过与火检探头相接触的盘旋管对其进行冷却，冷却水流量应控制在3.8～5.7L/min范围内[2]。
二、水冷式火检探头故障案例分析
1.火检探头检测强度波动
某电厂1期工程是GE的燃气-蒸汽联合循环发电机组。其燃机应用了水冷式火检探头，火检冷却水管按GE设计要求安装于透平间内的燃机缸体上方位置。
投产以来多次发生机组正常运行过程中，火焰强度大幅波动的情况，其中18号火检探头波动最剧烈。
经分析，火检探头强度大幅波动的原因如下：
（1）机组运行时，火检冷却水受透平间高温环境热辐射影响，水温升高，冷却效果下降，而18号火检探头安装于冷却水管的末端，冷却效果最差，强度波动最大。
（2）火检冷却水管位于火检冷却水系统的最高点，若长时间运行，容易在顶部积存空气，进而影响火检探头的冷却效果[3]。
2.火检探头冷却水管碰磨
某電厂1期工程为GE 9FB燃气-蒸汽联合循环发电机组。燃机应用水冷式火检探头，冷却水管安装于透平间内，使用闭式冷却水进行冷却。
#1机组联运后按停机曲线停机，惰走后正常投入盘车，盘车正常投入约1.5小时后跳闸，就地检查盘车电控柜报过负荷报警。检修人员现场确认无法手动盘车，随即对#1燃机进行闷缸处理，直至手盘成功后退出闷缸模式。检修人员进入透平间内部检查，发现火检冷却水支管漏水，随即隔离火检冷却水系统，检查后发现为冷却水支管与二氧化碳灭火系统喷嘴碰磨，导致冷却水支管磨穿漏水。检修人员拆下支管进行补焊处理，并改变管道走向，保证管道间隙充足，避免再次碰磨。通水后检查无漏水现象。
经分析：火检冷却水支管与二氧化碳喷头长期存在碰磨情况，且已接近磨穿管壁，而#1机组连运加剧了管道磨损，并最终磨穿管壁，导致火检冷却水连续漏水至燃烧器和压气机末四级叶片。在机组连运过程中，压气机缸体持续加热，而火检冷却水漏水漏至缸体即被加热蒸发，对缸体降温作用有限，缸体收缩程度较小，而停机后，缸体无持续热源加热，漏水积聚，缸体冷热温差大，收缩程度加大，直至完全抵消压气机动叶叶顶间隙，造成碰磨，从而引起盘车过力矩保护跳闸。
三、干式火检探头可靠性研究
1.干式火检探头工作原理
干式火检探头设计的最大耐温为325℃。其耐高温性能是通过独立的SiC发光二极管来实现。且该二极管材料对UV光具有高度敏感性，但对可见光和金属外壳产生的红外线不敏感，故探头具有很好的抗干扰特性。SiC能够通过燃烧室内的液体燃料气雾，精准识别燃烧室内火焰产生的长波长UV光。
干式火检探头检测到火焰信号后，通过光纤传输至信号放大器，再将信号送至MARKVIE系统。
2.干式火检改造实践
某电厂经对火检探头的可靠性进行比较，并对同类型电厂进行调研后，决定利用检修机会，将水冷式火检探头更换为干式火检探头。改造后效果良好，具体改造如下：
（1）将水冷式火检探头更换为干式火检探头。
（2）将干式火检探头的信号放大器安装至燃机罩壳外，避免高温对信号放大器内的温度敏感元件造成损坏。
（3）干式火检探头的光纤用保温绳包裹，并固定到电缆桥架上，避免光纤与燃机缸体接触熔断。
（4）原有火检冷却水管拆除，冷却水进水阀后加堵板，确保燃气轮机运行过程中不发生冷却水泄漏事件。
四、结论
针对GE燃气轮机火检探头的工作方式，结合水冷式火检探头导致的事故案例进行分析，提出应用可靠性更高的干式火检探头。以某发电公司为例，验证干式火检探头项目实施后的效果，同时证明干式火检探头更有利于发电机组的安全稳定运行。该应用对同类型机组具有借鉴意义，可有效避免水冷式火检探头漏水导致机组不安全事件的发生。
参考文献：
[l] 中国华电集团公司.大型燃气-蒸汽联合循环发电技术丛书：控制系统分册[M].北京：中国电力出版社，2009：140-143.
[2] GE.火焰探测器使用和维护手册[Z].2003：15一16.
[3] 王小江.GE 9FA燃气电厂燃机火焰探测器可靠性研究与应用[B].中国设备工程，2016：47-49.
作者简介：陈 杰（1994-），男，助理工程师，主要从事发电厂热工自动化控制工作。
（广东粤电新会发电有限公司，广东 江门 529149 ）