一種燃機(jī)罩殼風(fēng)機(jī)的優(yōu)化控制策略

成 卓

(江蘇華電通州熱電有限公司，江蘇 南通 226300)

0 引言

隨著電網(wǎng)和機(jī)組容量的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)對(duì)機(jī)組的負(fù)荷適應(yīng)性提出了嚴(yán)格要求；同時(shí)隨著環(huán)保意識(shí)的提高，控制燃?xì)廨啓C(jī)噪聲輻射對(duì)環(huán)境影響的呼聲也越來(lái)越高，這些都要求機(jī)組配置性能良好的燃機(jī)罩殼系統(tǒng)。而罩殼風(fēng)機(jī)需要長(zhǎng)期運(yùn)行，因此運(yùn)行控制策略可靠與否對(duì)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性有明顯影響。

1 設(shè)備概況

江蘇華電通州燃機(jī)項(xiàng)目包含2套200 MW (E級(jí))燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。燃?xì)廨啓C(jī)采用西門(mén)子公司生產(chǎn)SGT5-2000E (V94.2)型燃機(jī)，采用單缸單軸、軸向排氣的結(jié)構(gòu)，具有設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行可靠、壽命長(zhǎng)、適合多種燃料、檢修方便等優(yōu)點(diǎn)。在保證燃機(jī)運(yùn)行的前提下，設(shè)置燃機(jī)罩殼及其輔助系統(tǒng)用于降低燃?xì)廨啓C(jī)噪聲輻射對(duì)外界環(huán)境影響。

罩殼風(fēng)機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出部分。因排出的氣體可能包括泄漏的天然氣，罩殼風(fēng)機(jī)采用防爆型設(shè)計(jì)。正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)監(jiān)視罩殼溫度不高于51.7 ℃，高于51.7 ℃時(shí)應(yīng)聯(lián)啟備用風(fēng)機(jī)；同時(shí)應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)視運(yùn)行風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況，若運(yùn)行風(fēng)機(jī)跳閘，備用風(fēng)機(jī)應(yīng)聯(lián)啟正常；當(dāng)罩殼內(nèi)檢測(cè)天然氣含量達(dá)到報(bào)警值時(shí)，亦應(yīng)聯(lián)啟備用風(fēng)機(jī)。查閱該燃機(jī)項(xiàng)目自投產(chǎn)以來(lái)環(huán)境溫度曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)夏季罩殼溫度最高達(dá)到45.4 ℃，冬季時(shí)罩殼內(nèi)溫度在13～20 ℃，此時(shí)長(zhǎng)期運(yùn)行兩臺(tái)風(fēng)機(jī)方式，經(jīng)濟(jì)性不高。因此對(duì)現(xiàn)有罩殼風(fēng)機(jī)控制策略進(jìn)行優(yōu)化，采用更加完善的控制策略以達(dá)到滿(mǎn)足生產(chǎn)需要和節(jié)能的效果。

2 現(xiàn)有罩殼控制策略

罩殼風(fēng)機(jī)的控制包含對(duì)罩殼內(nèi)部溫度的控制和對(duì)罩殼內(nèi)天然氣含量的控制。這兩種控制方式都是通過(guò)改變罩殼風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。通州熱電公司罩殼內(nèi)部配置3臺(tái)30 kW的YB3 200L-4型罩殼風(fēng)機(jī)。正常運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行人員可手動(dòng)預(yù)選任意兩臺(tái)罩殼風(fēng)機(jī)運(yùn)行，剩余一臺(tái)風(fēng)機(jī)為備用風(fēng)機(jī)。

現(xiàn)有的控制邏輯中，罩殼風(fēng)機(jī)運(yùn)行共有3種預(yù)選組合：“1+2”“2+3”“3+1”(數(shù)字為風(fēng)機(jī)編號(hào))。當(dāng)2臺(tái)罩殼風(fēng)機(jī)不足以滿(mǎn)足運(yùn)行需求時(shí)，將自動(dòng)啟動(dòng)備用的罩殼風(fēng)機(jī)。當(dāng)2臺(tái)罩殼風(fēng)機(jī)有1臺(tái)故障時(shí)，預(yù)選方式將以“1+2”“2+3”“3+1”的順序切換。當(dāng)風(fēng)機(jī)故障指令發(fā)出后，將不再發(fā)出啟動(dòng)指令。

(1) 正常運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行風(fēng)機(jī)故障啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)控制策略。正常運(yùn)行時(shí)，罩殼風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖按鈕及進(jìn)氣風(fēng)扇聯(lián)鎖投入后，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)罩殼風(fēng)機(jī)自帶的邏輯判斷信號(hào)，當(dāng)罩殼風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，出口流量低開(kāi)關(guān)動(dòng)作，或者出現(xiàn)啟動(dòng)失敗、停運(yùn)失敗、反饋故障、狀態(tài)差異故障、保護(hù)執(zhí)行啟動(dòng)、保護(hù)執(zhí)行停運(yùn)任一信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)判斷認(rèn)為罩殼風(fēng)機(jī)自身出現(xiàn)故障。此時(shí)罩殼控制邏輯自動(dòng)將預(yù)選切至下一方式，同時(shí)主動(dòng)停運(yùn)故障風(fēng)機(jī)。聯(lián)鎖投入時(shí)，若罩殼風(fēng)機(jī)被預(yù)選模塊選中，則會(huì)發(fā)出罩殼風(fēng)機(jī)啟動(dòng)指令。當(dāng)風(fēng)機(jī)執(zhí)行保護(hù)停運(yùn)后，將不再啟動(dòng)該風(fēng)機(jī)，同時(shí)發(fā)出罩殼風(fēng)機(jī)故障報(bào)警，提醒運(yùn)行人員注意。

綜上所述：原有罩殼風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖邏輯是根據(jù)風(fēng)機(jī)本身運(yùn)行狀態(tài)，選擇不同的預(yù)選方式來(lái)實(shí)現(xiàn)罩殼風(fēng)機(jī)的切換。

(2) 正常運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行不滿(mǎn)足要求時(shí)啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)控制策略。正常運(yùn)行時(shí)，若預(yù)選模塊為“fan1 2=main”，此時(shí)同時(shí)判斷1號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)和2號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，若都在運(yùn)行狀態(tài)，則啟動(dòng)條件由“AUX ON”(罩殼內(nèi)部溫度高于閾值、天然氣檢測(cè)系統(tǒng)告警、罩殼風(fēng)機(jī)出口流量偏低)信號(hào)觸發(fā)，經(jīng)過(guò)15 s延時(shí)后自動(dòng)啟動(dòng)3號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)。

3 優(yōu)化后的控制策略

最大限度地保持運(yùn)行人員的操作習(xí)慣，燃機(jī)罩殼風(fēng)機(jī)控制畫(huà)面與原先一致，只是將預(yù)選的2臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行更改為只運(yùn)行1臺(tái)風(fēng)機(jī)。

設(shè)計(jì)總體思路：?jiǎn)闻_(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，以3號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)為例，此時(shí)運(yùn)行狀況為預(yù)選模塊為選擇“fan3 1=main”，3號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。此時(shí)工況若不足以滿(mǎn)足 “AUX ON”條件觸發(fā)(罩殼溫度高于閾值，或天然氣檢測(cè)系統(tǒng)告警，或罩殼風(fēng)機(jī)出口流量偏低)時(shí)，延時(shí)15 s啟動(dòng)1號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)。若啟動(dòng)后的工況仍不滿(mǎn)足條件，延時(shí)15 s啟動(dòng)2號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)。當(dāng)滿(mǎn)足條件后，停運(yùn)1號(hào)、2號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)。若3號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)故障跳閘或出力不滿(mǎn)足要求，則自動(dòng)將預(yù)選模塊切至“fan1 2=main”，則1號(hào)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。預(yù)選方式將以“1，2，3，1，2，3……”的方式自動(dòng)切換至下一臺(tái)設(shè)備運(yùn)行。

(1) 優(yōu)化后單臺(tái)風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行聯(lián)鎖啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)控制策略。新增單臺(tái)罩殼風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)聯(lián)啟備用罩殼風(fēng)機(jī)邏輯，以3號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)為例，即聯(lián)鎖投入時(shí)，判斷3號(hào)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，若3號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)不在運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)將預(yù)選方式切至“fan1 2=main”，同時(shí)啟動(dòng)1號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)。聯(lián)鎖投入時(shí)，若3號(hào)風(fēng)機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)，但運(yùn)行工況不滿(mǎn)足要求，則延時(shí)啟動(dòng)1號(hào)風(fēng)機(jī)。

刪除原有邏輯中判斷2號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)邏輯，并將預(yù)選模塊“SLC GT ENC VNET fan2 3=main”更改為“SLC GT ENC VNET fan3 1=main”，指令出口連接至自動(dòng)啟動(dòng)1號(hào)燃機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)回路。2，3號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)控制思路與1號(hào)一致。

(2) 優(yōu)化后兩臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行聯(lián)鎖啟動(dòng)第3臺(tái)風(fēng)機(jī)控制策略。新增兩臺(tái)罩殼風(fēng)機(jī)運(yùn)行，工況仍不滿(mǎn)足要求自動(dòng)啟動(dòng)第3臺(tái)罩殼風(fēng)機(jī)邏輯。在冬季工況下，可只運(yùn)行一臺(tái)罩殼風(fēng)機(jī)。夏季時(shí)，一臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行后，運(yùn)行人員可根據(jù)風(fēng)機(jī)預(yù)選情況，再手動(dòng)啟動(dòng)一臺(tái)罩殼風(fēng)機(jī)運(yùn)行,當(dāng)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，仍不滿(mǎn)足要求的情況下，自動(dòng)啟動(dòng)第3臺(tái)風(fēng)機(jī)。以啟動(dòng)3號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)為例，在預(yù)選模塊選擇“fan1 2=main”的條件下，判斷1號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)和2號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，若都在運(yùn)行情況下，此時(shí)啟動(dòng)3號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)的指令由“AUX ON”信號(hào)觸發(fā)，經(jīng)過(guò)15 s延時(shí)后自動(dòng)啟動(dòng)3號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)。1號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)和2號(hào)罩殼風(fēng)機(jī)的控制思路與此一致。