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文獻標識碼：B文章編號：1003-0492（2023）06-072-04中圖分類號：TP273

★童振翔，陳海文，黃月麗，胡程斌，王博文，呂玥婷，胡孟文（華電浙江龍游熱電有限公司，浙江龍游324400）

關鍵詞：燃氣輪機；負荷間冷卻風機；國產(chǎn)化；自動停機；啟停控制；優(yōu)化

1　引言

某電廠建設有一套STAG209E燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，由2臺燃氣輪機發(fā)電機組、2臺余熱鍋爐、1臺抽凝式蒸汽輪機發(fā)電機組和1臺背壓式蒸汽輪機發(fā)

電機組組成^[1]。燃氣輪機控制系統(tǒng)采用GE公司的MarkVIe產(chǎn)品，余熱鍋爐、蒸汽輪機發(fā)電機組及其輔助控制系統(tǒng)均采用南自維美德DCS產(chǎn)品^[2]。

該電廠于2021年5月完成了其中一臺燃氣輪機控制系統(tǒng)國產(chǎn)化改造，將OEM廠商控制系統(tǒng)完整替換為全國產(chǎn)化的華電睿藍maxCHD控制系統(tǒng)。機組改造后運行正常，達到了控制系統(tǒng)改造“無擾切換”的目標^[3]。

PG9171E型燃氣輪機安裝在密閉的罩殼內(nèi)，通風冷卻系統(tǒng)配置兩臺負荷間冷卻風機的目的是確保運行過程中，負荷間室溫保持在固定溫度范圍內(nèi)，從而保證設備安全穩(wěn)定運行^[4]。安裝在負荷間頂部的冷卻風機（88VG）將室外空氣吹入負荷間進行強制通風冷卻，將負荷間熱量經(jīng)兩側通道排至室外。

2　課題研究背景

2.1　現(xiàn)狀介紹

PG9171E型燃氣輪機的負荷間冷卻風機（88VG）一共設置兩臺，互為備用，控制原理是基于設備運行良好的前提下（單臺風機已能滿足冷卻通風效果），采用單一變量（轉(zhuǎn)速）控制機理實現(xiàn)負荷間冷卻風機的控制；燃機在全程運行過程中，采用了單一的轉(zhuǎn)速控制參數(shù)。

在燃氣輪機組未發(fā)生火災的前提下，開機過程中轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速的8.4%后，冷卻風機投入運行；燃氣輪機組在停機過程中，轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速的3.2%，冷卻風機退出運行。

負荷間排氣間還設有三個溫度傳感器TT-IB-1/2/3對負荷間溫度進行監(jiān)測，這三個溫度均接入燃機保護系統(tǒng)，當溫度（三取中）達到430℉時會觸發(fā)燃機自動降負荷，達到450℉時會觸發(fā)自動停機。

2.2　問題與分析

當燃機長期運行之后，由于排氣室爐墻板老化、排氣室后墻與擴壓器間膨脹護板變形、排氣室與半圓間間隙較大（如圖1所示）以及排氣蝸殼保溫性能降低等原因，負荷間溫度會相應升高，單臺風機運行無法滿足冷卻通風效果，當負荷間蝸殼溫度達到一定值時會觸發(fā)自動降負荷或自動停機，影響機組安全穩(wěn)定運行。

針對燃機的備用負荷間冷卻風機聯(lián)鎖啟動未考慮負荷間蝸殼溫度條件缺陷進行控制優(yōu)化。

圖1  排氣室缺陷圖

3　研究與實施

3.1　項目研究范圍

對9E燃機負荷間冷卻風機控制邏輯現(xiàn)存的問題進行分析，研究實現(xiàn)自動控制優(yōu)化，主要范圍與內(nèi)容有：（1）梳理目前負荷間冷卻風機的自動控制邏輯；（2）針對現(xiàn)有控制邏輯的缺陷，根據(jù)負荷間蝸殼溫度在負荷間冷卻風機自動控制邏輯中增加備用風機聯(lián)鎖啟動、聯(lián)鎖停運以及觸發(fā)最低技術出力功能；（3）解決燃機的備用負荷間冷卻風機聯(lián)鎖啟動未考慮負荷間蝸殼溫度條件的缺陷和隱患。

3.2　方案研究與應用

3.2.1  方案的目標

9E燃機負荷間冷卻風機控制優(yōu)化的目標：（1）當負荷間蝸殼溫度達到規(guī)定值時聯(lián)鎖啟動備用冷卻風機，加強負荷間通風冷卻，保障機組安全穩(wěn)定運行；（2）由于負荷間蝸殼溫度高備用風機聯(lián)鎖啟動后，在停機過程燃機解列后，同時當負荷間蝸殼溫度低于某一定值時聯(lián)鎖停備用風機，保障機組安全的前提下實現(xiàn)備用風機的自動啟停控制；（3）當負荷間蝸殼溫度高備用風機聯(lián)鎖啟動加強通風冷卻后，負荷間蝸殼溫度仍高，觸發(fā)最低技術出力，進一步保障機組安全。

3.2.2  提煉現(xiàn)有負荷間冷卻風機（88VG）控制邏輯

（1）硬回路啟允許條件：無消防跳閘報警信號（火災保護盤）；

（2）控制命令條件，以下條件同時滿足：

· 機組未發(fā)生火災；

· 燃機轉(zhuǎn)速TNH≥8.4%（L14HT≥8.4%，復歸

≤3.2%）。

（3）主風機順控啟動條件，以下條件同時滿足：

· 負荷間冷卻風機控制命令條件觸發(fā)；

· 負荷間冷卻風機選擇主風機；

· 機組未發(fā)生火災；

· 負荷間冷卻風機沒有故障報警。

（4）備用風機順控啟動條件，以下條件同時滿足：

· 負荷間冷卻風機控制命令條件觸發(fā)；

· 負荷間冷卻風機選擇備用；

· 以下任一條件滿足：

· 主風機出現(xiàn)電氣故障；

· 主風機自動啟動條件觸發(fā)后15s主風機未運行或主風機出口擋板在關位置。

（5）運行風機自動停運條件，以下任一條件滿足：

· 機組發(fā)生火災；

· 停機過程，燃機轉(zhuǎn)速TNH≤3.2%。

3.2.3  負荷間冷卻風機（88VG）控制邏輯優(yōu)化

（1）硬回路啟允許條件：無消防跳閘報警信號（火災保護盤）；

（2）控制命令條件，以下條件同時滿足：

· 機組未發(fā)生火災；

· 燃機轉(zhuǎn)速TNH≥8.4%（L14HT≥8.4%，復歸≤3.2%）。

（3）主風機順控啟動條件，以下條件同時滿足：

①負荷間冷卻風機控制命令條件觸發(fā)；

②負荷間冷卻風機選擇主風機；

③機組未發(fā)生火災；

負荷間冷卻風機沒有故障報警。

（4）備用風機順控啟動條件1，以下條件同時滿足：

· 負荷間冷卻風機控制命令條件觸發(fā)；

· 負荷間冷卻風機選擇備用；

· 以下任一條件滿足：

· 主風機出現(xiàn)電氣故障；

· 主風機自動啟動條件觸發(fā)后15s主風機未運行或主風機出口擋板在關位置。

（5）備用風機順控啟動條件2，以下條件同時滿足：

· 負荷間冷卻風機控制命令條件觸發(fā)；

· 燃機已并網(wǎng)；

· 以下任一條件滿足：

· 蝸殼溫度三取中溫度>410℉，且蝸殼3個溫度沒有全部故障；

· 蝸殼3個溫度全部故障。

（6）運行風機自動停運條件，以下任一條件滿足：

· 機組發(fā)生火災；

· 停機過程，燃機轉(zhuǎn)速TNH≤3.2%。

（7）備用風機聯(lián)鎖啟動后自動停運條件，以下條件同時滿足：

· 燃機未并網(wǎng)；

· 負荷間冷卻風機選擇備用；

· 以下任一條件滿足：

· 蝸殼溫度三取中溫度>410℉，且蝸殼3個溫度沒有全部故障；

· 蝸殼3個溫度全部故障。

（8）自動降負荷至89MW（觸發(fā)最低技術出力）并報警，以下條件同時滿足：

· 兩臺負荷間冷卻風機運行；

· 負荷間蝸殼溫度（三取中）＞400℉。

備注：“備用風機順控啟動條件2”觸發(fā)后自保持，“備用風機聯(lián)鎖啟動后自動停運條件”滿足后，復位“備用風機順控啟動條件2”的自保持。

3.2.4  負荷間冷卻風機（88VG）控制優(yōu)化后原理圖

（1）負荷間冷卻風機（88VG）控制原理圖，如圖2所示。

圖2  負荷間冷卻風機（88VG）控制原理圖

（2）負荷回路控制優(yōu)化原理圖，如圖3所示。

圖3  負荷回路控制優(yōu)化原理圖

3.3　應用效果

GE公司原負荷間冷卻風機的自動控制對機組安全運行存在極大的安全隱患^[5]。在進行分析后對負荷間冷卻風機進行控制優(yōu)化，提升了燃機運行的穩(wěn)定性和可靠性，降低了負荷間蝸殼溫度高發(fā)生燃機自動降負荷以及自動停機的概率，超越了燃機原廠商的負荷間冷卻風機控制品質(zhì)。

4　結束語

基于國內(nèi)首臺替代重型燃機的全國產(chǎn)化控制系統(tǒng)改造項目，運用華電睿藍maxCHD控制系統(tǒng)平臺強大、便捷與功能豐富的邏輯自編譯功能，根據(jù)負荷間蝸殼溫度在負荷間冷卻風機自動控制邏輯中增加備用風機聯(lián)鎖啟動、聯(lián)鎖停運以及觸發(fā)最低技術出力功能。

通過對此項目的應用，機組安全經(jīng)濟運行有了極大的提升與保障。

作者簡介：

童振翔（1991-），男，浙江衢州人，工程師，學士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事機務相關工作。

陳海文（1979-），男，浙江杭州人，高級工程師，學士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事熱控相關工作。

黃月麗（1990-），女，廣東湛江人，工程師，學士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事熱控相關工作。

胡程斌（1987-），男，浙江東陽人，高級工程師，碩士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事熱控相關工作。

王博文（1997-），男，浙江衢州人，學士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事運行值班員相關工作。

呂玥婷（1989-），女，浙江東陽人，高級工程師，碩士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事機務相關工作。

胡孟文（1989-），女，浙江衢州人，工程師，學士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事機務相關工作。

參考文獻：

[1] 童振翔, 黃月麗, 曹鑫, 等. STAG209E燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組疏水自動控制的研究與應用[J]. 儀器儀表用戶, 2021, 28 (04) : 91 - 95.

[2] 徐龍魏, 陳海文, 黃月麗, 等. 基于9E燃機國產(chǎn)化控制系統(tǒng)的啟停自動解并列與無功控制邏輯優(yōu)化[J]. 機電信息, 2022, (18) : 64 - 67.

[3] 黃月麗, 陳海文, 徐龍魏, 等. 基于9E燃氣輪機國產(chǎn)化控制系統(tǒng)的燃料速比截止閥控制優(yōu)化[J]. 燃氣輪機技術, 2022, 35 (02) : 68 - 72.

[4] 趙光鋒, 余亮, 陳攀峰, 等. PG9171E型燃氣輪機透平間冷卻風機控制回路優(yōu)化[J]. 今日制造與升級, 2022, (03) : 108 - 110.

[5] 洪亞光, 殷春宏, 陳思同. PG9171E燃氣輪機排氣框架冷卻風機國產(chǎn)化研究及應用[J]. 發(fā)電設備, 2019, 33 (03) : 209 - 212.

摘自《自動化博覽》2023年6月刊