M701F4型燃機(jī)單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組汽輪機(jī)主汽門控制分析

錢海飛，郭 力

（杭州華電江東熱電有限公司，浙江杭州，311200）

M701F4型燃機(jī)單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組汽輪機(jī)主汽門控制分析

錢海飛，郭 力

（杭州華電江東熱電有限公司，浙江杭州，311200）

汽輪機(jī)的主汽門在機(jī)組啟停過程中起著重要的作用，本文通過分析M701F4型燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組汽輪機(jī)主汽門的控制邏輯，使運(yùn)行人員更好的掌握機(jī)組運(yùn)行中主汽門的動(dòng)作過程和動(dòng)態(tài)特性，以優(yōu)化特殊工況下的操作并給事故處理和分析提供理論依據(jù)。

M701F4型燃機(jī)；單軸聯(lián)合循環(huán)；主汽門

1 M701F4型燃機(jī)單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組主蒸汽系統(tǒng)

某廠采用的M701F4型燃?xì)廨啓C(jī)，為有效利用余熱提高效率，每臺(tái)燃機(jī)配置有一臺(tái)三壓、再熱、臥式、無補(bǔ)燃、自然循環(huán)NGM701F4-R型余熱鍋爐，并與之配套高中壓合缸、雙排汽、單軸再熱凝汽式TC2F-35.4型汽輪機(jī)。燃機(jī)、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)和余熱鍋爐為單軸布置。其主蒸汽系統(tǒng)如圖1所示。

主蒸汽系統(tǒng)的作用是從余熱鍋爐向汽輪機(jī)供應(yīng)蒸汽。由余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽有三種壓力，即高壓蒸汽、中壓蒸汽和低壓蒸汽。高壓過熱蒸汽經(jīng)高壓主汽閥（以下簡稱HPSV）和高壓調(diào)節(jié)閥(以下簡稱HPCV)進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸做功。然后從高壓缸排出經(jīng)高排逆止閥與中壓過熱蒸汽混合成冷再熱蒸汽進(jìn)入再熱器加熱成熱再熱蒸汽后，經(jīng)過中壓主汽閥（以下簡稱IPSV）和中壓調(diào)節(jié)閥（以下簡稱IPCV）進(jìn)入中壓缸做功。從中壓缸排出的蒸汽與經(jīng)過低壓主汽閥（以下簡稱LPSV）和低壓調(diào)節(jié)閥（以下簡稱LPCV）的低壓過熱蒸汽混合再進(jìn)入低壓缸做功，最后排入凝汽器。

HPSV、HPCV、IPCV和LPCV是閥桿提升式閥門；IPSV和LPSV是撲板式止回閥門。HPSV、HPCV、IPCV和LPCV的開度由電氣信號(hào)控制。

圖1 M701F4型燃機(jī)單軸聯(lián)合循環(huán)主蒸汽系統(tǒng)

2 啟機(jī)過程中的主汽門控制

2.1 IPSV和LPSV

IPSV和LPSV不受電氣信號(hào)控制，只當(dāng)系統(tǒng)安全油建立后，閥門便在控制油的驅(qū)動(dòng)下全開。因此IPSV和LPSV在機(jī)組降速至點(diǎn)火轉(zhuǎn)速，跳閘電磁閥得電，安全油建立后全開。

2.2 HPSV

在機(jī)組并網(wǎng)前及并網(wǎng)后的300秒之內(nèi)：HPSV保持全關(guān)。

并網(wǎng)300秒后：HPSV進(jìn)入開度控制，對(duì)HPCV進(jìn)行暖閥。HPSV的控制指令由-5%改為13.07%，延時(shí)10秒后，指令再逐步增長至32.68%。在這過程中若HPCV進(jìn)口金屬溫度<260℃且進(jìn)出口金屬溫差大于83℃，則HPSV將保持閥位，直至HPCV進(jìn)口金屬溫度>260℃或進(jìn)出口溫差<20℃之后HPSV繼續(xù)向上開閥。

并網(wǎng)3300秒后:若HPCV進(jìn)口金屬溫度>260℃，HPSV保持閥位。否則HPSV將繼續(xù)開大閥位直至指令增至65.36%或HPCV進(jìn)口金屬溫度>260℃。

上述過程中，若HPCV閥位反饋>2%，HPSV則將全開。

2.3 HPCV、IPCV和LPCV

HPCV、IPCV和LPCV三個(gè)壓力系統(tǒng)的進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥都有兩組控制指令：程控指令和壓力控制指令，兩組指令取小值作為最終有效控制指令。

2.3.1 程控指令

汽輪機(jī)進(jìn)汽條件滿足之后：HPCV和IPCV程控指令，根據(jù)不同的啟動(dòng)模式，1分鐘時(shí)間內(nèi)指令增加至：冷態(tài)18.35%、溫、熱態(tài)36.7%；進(jìn)汽1分鐘之后：按照不同啟動(dòng)模式對(duì)應(yīng)的速率指令增長至105%。

表1 程控指令增長速率（%/min）

LPCV程控指令在轉(zhuǎn)速>2000rpm后逐步增長至冷卻指令85.1%（速率為11.06%/min），閥門開至冷卻開度，通入一定量的蒸汽，以對(duì)低壓缸進(jìn)行冷卻，消除鼓風(fēng)摩擦產(chǎn)生的熱量；待進(jìn)汽1分鐘后按照不同啟動(dòng)模式對(duì)應(yīng)的速率指令增長至105%。

2.3.2 壓力控制指令（用于維持汽輪機(jī)最低進(jìn)汽壓力）

將進(jìn)汽壓力與壓力控制參考值之差輸入PID計(jì)算得到指令。

表2 壓力控制參考值

3 停機(jī)過程中的主汽門控制

停機(jī)時(shí)各主汽調(diào)節(jié)閥（HPCV、IPCV和LPCV）也是由程控指令和壓力控制指令取小值作為最終控制指令。但壓力控制指令在主汽調(diào)節(jié)閥開始受程控指令關(guān)閉時(shí)即閉鎖指令值，故在停機(jī)過程中壓力控制指令始終大于程控指令，主汽調(diào)節(jié)閥其實(shí)是受程控指令控制。

3.1 正常停機(jī)

（1） IPSV和LPSV：由于IPSV和LPSV不受電氣信號(hào)控制，故只當(dāng)機(jī)組打閘熄火惰走安全油泄壓時(shí)全關(guān)。

（2） HPSV：當(dāng)安全油打閘機(jī)組熄火惰走時(shí)，HPSV控制指令由105%瞬變成-5%。同時(shí)閥門機(jī)械上也由于安全油泄壓而全關(guān)。

（3） LPCV：LPCV程控指令在正常停機(jī)令發(fā)出后2秒從105%逐步遞減為冷卻指令85.1%（速率為5%/min），閥門關(guān)至冷卻開度，維持低壓缸冷卻蒸汽量。當(dāng)機(jī)組打閘閥門將因安全油泄壓而全關(guān)。

（4）HPCV和IPCV：HPCV和IPCV程控指令在LPCV關(guān)閉到冷卻開度后從105%逐步遞減為-5%，速率為20%/min。

3.2 檢修停機(jī)

檢修停機(jī)可以冷卻汽輪機(jī)，以縮短缸體冷卻時(shí)間，以更快的開展檢修工作。檢修停機(jī)與正常停機(jī)不同在于HPCV和IPCV的控制不同。HPCV和IPCV程控指令在LPCV關(guān)閉到冷卻開度后從105%逐步遞減為36.7%，速率為0.9%/min。后直至機(jī)組機(jī)組打閘閥門才會(huì)因安全油泄壓而全關(guān)。

4 結(jié)語

分析機(jī)組汽輪機(jī)主汽門控制邏輯的，利于運(yùn)行人員深刻理解機(jī)組啟停過程中的閥門動(dòng)作過程，對(duì)應(yīng)對(duì)特殊工況也有著較大的指導(dǎo)意義。例如在冷態(tài)開機(jī)為避免蒸汽品質(zhì)合格前汽輪機(jī)自動(dòng)進(jìn)汽，將汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)門切至手動(dòng)控制過程中，若運(yùn)行人員不清楚HPCV和IPCV在進(jìn)汽條件滿足后的一分鐘內(nèi)存在一個(gè)快開的過程，則易導(dǎo)致機(jī)組的冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間比設(shè)計(jì)時(shí)間長一小時(shí)左右的情況。

[1]毛丹,諸粵珊. M701F型聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的汽輪機(jī)旁路控制系統(tǒng)分析[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,3(23): 25-26.

[2]孫承志,孫鈺,李子沖.燃?xì)廨啓C(jī)變工況運(yùn)行時(shí)中壓汽包水位波動(dòng)原因及分析[J].熱力發(fā)電,2008,3(33): 63-64.

Control Analysis of The Main Steam Valve of M701F4 Gas-steam Combined Cycle Turbine

Qian Haifei,Guo Li
（Hang Zhou Huadian Jiangdong Thermal Power Co Ltd,Hangzhou Zhejiang,311200）

The main steam valve of the steam turbine plays an important role in the process of starting and stopping the unit，in this paper, by analyzing the control logic of the main steam valve of M701F4 gas-steam combined cycle turbine, the operation personnel can master the operation process and dynamic characteristics of the main valve in the operation of the unit to optimize the operation under special working conditions and to provide theoretical basis of the accident Processing and analysis .

M701F4 Gas Turbine；Single - shaft Combined Cycle；Main Steam Valve