M701F4燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組TCA至余熱鍋爐回水流量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化

杜凱

摘 要：某電廠2臺M701F4燃氣輪機運行過程中，TCA至余熱鍋爐回水流量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)無法投入自動控制。本文分析了該調(diào)節(jié)系統(tǒng)無法投入自動的原因及相關(guān)自動控制系統(tǒng)優(yōu)化方案，希望能為同類型機組相關(guān)故障處理提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：燃氣輪機;TCA至余熱鍋爐回水流量調(diào)門;自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化

中圖分類號：TM621.2文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）02-0046-03

Abstract： During the operation of two M701F4 gas turbines in a power plant， the automatic control system of return water flow from TCA to HRSG can not be put into operation automatically. This paper analyzed the reason why the control system can not be put into operation automatically and the optimization scheme of related automatic control system， hoping to provide some reference for the treatment of related failures of the same type of units.

Keywords： gas turbine;return water flow control valve from TCA to HRSG;optimization of automatic regulation system

某電廠3號、4號機組為東方電氣公司與三菱重工合作生產(chǎn)的M701F4燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組。機組的軸系由燃氣輪機、壓氣機、蒸汽輪機和發(fā)電機等組成。該燃機在正常運行時，透平轉(zhuǎn)子和暴露在高溫燃氣下的透平葉片必須通過透平冷卻空氣進行冷卻。冷卻空氣由壓氣機抽氣口抽出，通過TCA冷卻器冷卻后送至透平轉(zhuǎn)子和（或）葉片前。TCA冷卻器利用來自TCA泵的給水作為冷卻介質(zhì)。然而，在燃機運行后，TCA到高壓汽包調(diào)閥無法自動控制TCA流量，運行人員需要通過手動調(diào)節(jié)控制，以滿足機組流量需求，對機組穩(wěn)定運行造成很大的隱患[1]。為保證機組安全、經(jīng)濟運行，人們必須優(yōu)化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)方案[2-4]，根據(jù)運行機組實際情況，制定較優(yōu)的自動控制策略。

1 透平冷卻空氣系統(tǒng)運行原理及故障原因分析

1.1 透平冷卻空氣系統(tǒng)運行原理

系統(tǒng)設(shè)置2臺TCA泵，TCA泵是一種小流量高壓給水泵，將來自低壓汽包的水提升壓力后，作為TCA冷卻器的冷卻介質(zhì)，將來自壓氣機的排氣冷卻至230℃以下，提供給燃機轉(zhuǎn)子內(nèi)部冷卻。系統(tǒng)原理如圖1所示。

機組啟動后投運一臺TCA泵，TCA系統(tǒng)水側(cè)投入運行，TCA回水至凝汽器調(diào)節(jié)閥開啟，維持邏輯設(shè)定的TCA流量。機組發(fā)出啟動令到燃機負荷達到50MW前，TCA到凝汽器調(diào)閥調(diào)整TCA的流量滿足轉(zhuǎn)子冷卻要求，燃機負荷達到50MW后，TCA到高壓汽包調(diào)節(jié)閥逐漸開啟，TCA到凝汽器調(diào)閥逐漸關(guān)閉，由TCA到高壓汽包調(diào)閥控制TCA流量。

1.2 TCA到高壓汽包調(diào)節(jié)閥自動無法投入的原因分析

燃機負荷達到50MW后，TCA至余熱鍋爐回水流量調(diào)閥會自動開至100%，TCA流量大于燃機冷卻所需流量，自動控制失效，并且TCA泵給水進入余熱鍋爐汽包，容易產(chǎn)生水位波動，干擾給水調(diào)門控制。運行人員只能通過手動調(diào)節(jié)控制，以滿足機組流量需求，對機組穩(wěn)定運行存在很大的隱患。

通過對TCA至余熱鍋爐回水流量調(diào)閥邏輯分析，隨著燃機負荷上升至50MW，TCA至余熱鍋爐回水流量調(diào)閥逐漸打開，TCA至余熱鍋爐回水流量調(diào)閥通過帶壓氣機進氣溫度修正的“燃機負荷vs TCA冷卻器給水流量”函數(shù)控制，其中冷卻器出口溫度和壓力、調(diào)節(jié)閥閥后壓力在調(diào)節(jié)過程也參與閥門開度修正。在燃機運行調(diào)節(jié)過程中，調(diào)閥開啟后，閥后壓力無法穩(wěn)定，導(dǎo)致持續(xù)增加調(diào)閥開度，因整個控制過程為開環(huán)控制，無法通過TCS流量反饋給予控制，導(dǎo)致閥門持續(xù)開至100%，自動調(diào)節(jié)控制失效。TCA至余熱鍋爐回水流量調(diào)閥優(yōu)化前邏輯如圖2所示。

2 TCA到高壓汽包調(diào)節(jié)閥自動控制系統(tǒng)優(yōu)化

在燃機運行后，TCA到高壓汽包調(diào)閥無法自動控制TCA流量，對機組穩(wěn)定運行存在很大的隱患。為保證機組安全、經(jīng)濟運行，必須優(yōu)化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)方案，根據(jù)運行機組實際情況，制定較優(yōu)的自動控制策略。根據(jù)邏輯分析，本文初步考慮了2種方案，如表1所示。

如表1所示，通過對2種方案分析和比較，第一種方案雖然能夠通過邏輯修正，滿足TCA流量的需求，但控制邏輯為開環(huán)控制，存在很多隱患。為了機組能夠更好地控制TCA至余熱鍋爐回水流量，本文決定采用第二種方案，重新優(yōu)化邏輯并調(diào)試。TCA至余熱鍋爐回水流量調(diào)閥優(yōu)化后邏輯如圖3所示。

TCA至余熱鍋爐回水流量調(diào)閥控制邏輯優(yōu)化后，TCA至余熱鍋爐回水流量調(diào)閥能夠根據(jù)燃機負荷所需流量自動調(diào)節(jié)閥門開度，滿足TCA冷卻器需要的流量。

3 結(jié)論

4號機組自主優(yōu)化TCA至余熱鍋爐回水流量調(diào)閥控制邏輯成功，突破了燃機控制系統(tǒng)技術(shù)封鎖，減輕了運行值班人員值盤的壓力和頻繁操作的風(fēng)險，提高了機組運行的穩(wěn)定性，降低了機組誤動的風(fēng)險，避免了機組跳閘帶來的經(jīng)濟損失。

參考文獻：

[1]毛丹.諸粵珊.三菱M701F燃氣輪機控制系統(tǒng)簡析[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008（6）：76-79.

[2]毛丹，諸粵珊.三菱M701F燃氣輪機控制系統(tǒng)特點分析[C]//中國電機工程學(xué)會第十屆青年學(xué)術(shù)會議.2008.

[3]楊順虎.燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備及運行[M].北京：中國電力出版社，2004.

[4]黃建偉.三菱M701F型燃氣輪機溫度控制[C]//三菱燃燃氣輪機發(fā)電技術(shù)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會.2005.