文獻標識碼：B文章編號：1003-0492（2023）06-072-04中圖分類(lèi)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(guān)鍵詞：燃氣輪機；負荷間冷卻風(fēng)機；國產(chǎn)化；自動(dòng)停機；啟?？刂?；優(yōu)化

1　引言

某電廠(chǎng)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均采用南自維美德DCS產(chǎn)品^[2]。

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

PG9171E型燃氣輪機安裝在密閉的罩殼內，通風(fēng)冷卻系統配置兩臺負荷間冷卻風(fēng)機的目的是確保運行過(guò)程中，負荷間室溫保持在固定溫度范圍內，從而保證設備安全穩定運行^[4]。安裝在負荷間頂部的冷卻風(fēng)機（88VG）將室外空氣吹入負荷間進(jìn)行強制通風(fēng)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　現狀介紹

PG9171E型燃氣輪機的負荷間冷卻風(fēng)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(fēng)機已能滿(mǎn)足冷卻通風(fēng)效果），采用單一變量（轉速）控制機理實(shí)現負荷間冷卻風(fēng)機的控制；燃機在全程運行過(guò)程中，采用了單一的轉速控制參數。

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

負荷間排氣間還設有三個(gè)溫度傳感器TT-IB-1/2/3對負荷間溫度進(jìn)行監測，這三個(gè)溫度均接入燃機保護系統，當溫度（三取中）達到430℉時(shí)會(huì )觸發(fā)燃機自動(dòng)降負荷，達到450℉時(shí)會(huì )觸發(fā)自動(dòng)停機。

2.2　問(wèn)題與分析

當燃機長(cháng)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(huì )相應升高，單臺風(fēng)機運行無(wú)法滿(mǎn)足冷卻通風(fēng)效果，當負荷間蝸殼溫度達到一定值時(shí)會(huì )觸發(fā)自動(dòng)降負荷或自動(dòng)停機，影響機組安全穩定運行。

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

圖1  排氣室缺陷圖

3　研究與實(shí)施

3.1　項目研究范圍

對9E燃機負荷間冷卻風(fēng)機控制邏輯現存的問(wèn)題進(jìn)行分析，研究實(shí)現自動(dòng)控制優(yōu)化，主要范圍與內容有：（1）梳理目前負荷間冷卻風(fēng)機的自動(dòng)控制邏輯；（2）針對現有控制邏輯的缺陷，根據負荷間蝸殼溫度在負荷間冷卻風(fēng)機自動(dòng)控制邏輯中增加備用風(fēng)機聯(lián)鎖啟動(dòng)、聯(lián)鎖停運以及觸發(fā)最低技術(shù)出力功能；（3）解決燃機的備用負荷間冷卻風(fēng)機聯(lián)鎖啟動(dòng)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(fēng)機控制優(yōu)化的目標：（1）當負荷間蝸殼溫度達到規定值時(shí)聯(lián)鎖啟動(dòng)備用冷卻風(fēng)機，加強負荷間通風(fēng)冷卻，保障機組安全穩定運行；（2）由于負荷間蝸殼溫度高備用風(fēng)機聯(lián)鎖啟動(dòng)后，在停機過(guò)程燃機解列后，同時(shí)當負荷間蝸殼溫度低于某一定值時(shí)聯(lián)鎖停備用風(fēng)機，保障機組安全的前提下實(shí)現備用風(fēng)機的自動(dòng)啟?？刂?；（3）當負荷間蝸殼溫度高備用風(fēng)機聯(lián)鎖啟動(dòng)加強通風(fēng)冷卻后，負荷間蝸殼溫度仍高，觸發(fā)最低技術(shù)出力，進(jìn)一步保障機組安全。

3.2.2  提煉現有負荷間冷卻風(fēng)機（88VG）控制邏輯

（1）硬回路啟允許條件：無(wú)消防跳閘報警信號（火災保護盤(pán)）；

（2）控制命令條件，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 機組未發(fā)生火災；

· 燃機轉速TNH≥8.4%（L14HT≥8.4%，復歸

≤3.2%）。

（3）主風(fēng)機順控啟動(dòng)條件，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 負荷間冷卻風(fēng)機控制命令條件觸發(fā)；

· 負荷間冷卻風(fēng)機選擇主風(fēng)機；

· 機組未發(fā)生火災；

· 負荷間冷卻風(fēng)機沒(méi)有故障報警。

（4）備用風(fēng)機順控啟動(dòng)條件，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 負荷間冷卻風(fēng)機控制命令條件觸發(fā)；

· 負荷間冷卻風(fēng)機選擇備用；

· 以下任一條件滿(mǎn)足：

· 主風(fēng)機出現電氣故障；

· 主風(fēng)機自動(dòng)啟動(dòng)條件觸發(fā)后15s主風(fēng)機未運行或主風(fēng)機出口擋板在關(guān)位置。

（5）運行風(fēng)機自動(dòng)停運條件，以下任一條件滿(mǎn)足：

· 機組發(fā)生火災；

· 停機過(guò)程，燃機轉速TNH≤3.2%。

3.2.3  負荷間冷卻風(fēng)機（88VG）控制邏輯優(yōu)化

（1）硬回路啟允許條件：無(wú)消防跳閘報警信號（火災保護盤(pán)）；

（2）控制命令條件，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 機組未發(fā)生火災；

· 燃機轉速TNH≥8.4%（L14HT≥8.4%，復歸≤3.2%）。

（3）主風(fēng)機順控啟動(dòng)條件，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

①負荷間冷卻風(fēng)機控制命令條件觸發(fā)；

②負荷間冷卻風(fēng)機選擇主風(fēng)機；

③機組未發(fā)生火災；

負荷間冷卻風(fēng)機沒(méi)有故障報警。

（4）備用風(fēng)機順控啟動(dòng)條件1，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 負荷間冷卻風(fēng)機控制命令條件觸發(fā)；

· 負荷間冷卻風(fēng)機選擇備用；

· 以下任一條件滿(mǎn)足：

· 主風(fēng)機出現電氣故障；

· 主風(fēng)機自動(dòng)啟動(dòng)條件觸發(fā)后15s主風(fēng)機未運行或主風(fēng)機出口擋板在關(guān)位置。

（5）備用風(fēng)機順控啟動(dòng)條件2，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 負荷間冷卻風(fēng)機控制命令條件觸發(fā)；

· 燃機已并網(wǎng)；

· 以下任一條件滿(mǎn)足：

· 蝸殼溫度三取中溫度>410℉，且蝸殼3個(gè)溫度沒(méi)有全部故障；

· 蝸殼3個(gè)溫度全部故障。

（6）運行風(fēng)機自動(dòng)停運條件，以下任一條件滿(mǎn)足：

· 機組發(fā)生火災；

· 停機過(guò)程，燃機轉速TNH≤3.2%。

（7）備用風(fēng)機聯(lián)鎖啟動(dòng)后自動(dòng)停運條件，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 燃機未并網(wǎng)；

· 負荷間冷卻風(fēng)機選擇備用；

· 以下任一條件滿(mǎn)足：

· 蝸殼溫度三取中溫度>410℉，且蝸殼3個(gè)溫度沒(méi)有全部故障；

· 蝸殼3個(gè)溫度全部故障。

（8）自動(dòng)降負荷至89MW（觸發(fā)最低技術(shù)出力）并報警，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 兩臺負荷間冷卻風(fēng)機運行；

· 負荷間蝸殼溫度（三取中）＞400℉。

備注：“備用風(fēng)機順控啟動(dòng)條件2”觸發(fā)后自保持，“備用風(fēng)機聯(lián)鎖啟動(dòng)后自動(dòng)停運條件”滿(mǎn)足后，復位“備用風(fēng)機順控啟動(dòng)條件2”的自保持。

3.2.4  負荷間冷卻風(fēng)機（88VG）控制優(yōu)化后原理圖

（1）負荷間冷卻風(fēng)機（88VG）控制原理圖，如圖2所示。

圖2  負荷間冷卻風(fēng)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(fēng)機的自動(dòng)控制對機組安全運行存在極大的安全隱患^[5]。在進(jìn)行分析后對負荷間冷卻風(fēng)機進(jìn)行控制優(yōu)化，提升了燃機運行的穩定性和可靠性，降低了負荷間蝸殼溫度高發(fā)生燃機自動(dòng)降負荷以及自動(dòng)停機的概率，超越了燃機原廠(chǎng)商的負荷間冷卻風(fēng)機控制品質(zhì)。

4　結束語(yǔ)

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

通過(guò)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(jiǎn)介：

童振翔（1991-），男，浙江衢州人，工程師，學(xué)士，現就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事機務(wù)相關(guān)工作。

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

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

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

王博文（1997-），男，浙江衢州人，學(xué)士，現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(guān)工作。

呂玥婷（1989-），女，浙江東陽(yáng)人，高級工程師，碩士，現就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事機務(wù)相關(guān)工作。

胡孟文（1989-），女，浙江衢州人，工程師，學(xué)士，現就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事機務(wù)相關(guān)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(dòng)控制的研究與應用[J]. 儀器儀表用戶(hù), 2021, 28 (04) : 91 - 95.

[2] 徐龍魏, 陳海文, 黃月麗, 等. 基于9E燃機國產(chǎn)化控制系統的啟停自動(dòng)解并列與無(wú)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)化控制系統的燃料速比截止閥控制優(yōu)化[J]. 燃氣輪機技術(shù), 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(fēng)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(fēng)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(dòng)化博覽》2023年6月刊