9E燃气轮机CPC软件包Auto Tuning功能优缺点的探讨

黄雪成

(惠州深能源丰达电力有限公司， 广东惠州 516025)



9E燃气轮机CPC软件包Auto Tuning功能优缺点的探讨

黄雪成

(惠州深能源丰达电力有限公司， 广东惠州 516025)

摘要：通过对9E燃气轮机CPC软件包的控制原理进行探讨，了解CPC软件包 Auto Tuning功能的作用和局限性，并对相应的不足项采取优化措施，以提高9E机组低氮燃烧运行的稳定性。

关键词：9E燃气轮机； DLN1.0； CPC软件包； 温控线； 燃料配比

该厂机组使用的天然气热值变化较大(约10%)，且变化频繁，夏冬两季气温、湿度变化显著，影响DLN1.0燃烧器稳定燃烧[1]。

综合以上原因，为实现DLN1.0燃烧器稳定燃烧，在MarkⅥe控制系统中添加CPC(Corrected Parameter Control)软件包，该软件包具有低氮燃烧自动调节功能(Auto Tuning)。

1CPC软件包AutoTuning功能

CPC软件包根据外界参数的变化(大气温度、压力、湿度和排烟压力等)，通过计算，对燃料配比FSRXSR进行修正，以扩大低氮燃烧器对燃料热值、环境等不利因素的适应范围，实现其Auto Tuning功能。

1.1 CPC软件包温控线TTRXCPC的计算

温控线TTRXCPC由TTK0_I、TXNOX、TXTFX、TXCO、TXTFP等信号通过选择得出。以上各信号详细说明如下：

(1) TTK0_I，排烟温度等温线。保证燃机排烟温度不超过该值，以防余热锅炉超温运行，温控线TTRXCPC将限制超过该值。

(2) TXNOX，NOx排放温控线。该值根据压气机压比CPR的数值，由CPC软件包内置的11段曲线计算得出，并经过环境参数(大气压力、温度、湿度等)、压气机排气参数(压气机压力CPD、温度CTD)等修正。为保证NOx的排放，温控线TTRXCPC被限制在该曲线内。

除了强夯以外翻压也是处理湿陷性黄土的一种处理方案，在没有确定挤密桩方案前，渠段（74+660～75+095）与之相邻的上游渠段采用翻压施工。翻压施工时不会产生振动波和噪音污染，但施工时将处理深度内的土全部挖出再进行碾压回填。本工程取土综合运距4.5km，施工周期长、成本高，其沿线存在较多软弱地基，换填、翻压的处理方案非常普遍。

(3) TXCO，CO排放温控线。该值根据压气机压比CPR的数值，由CPC软件包内置的11段曲线计算出，并经过环境参数、压气机排气参数等修正。为保证CO的排放，温控线TTRXCPC限制该曲线以上。

(4) TXTFX，透平热部件允许的最高温控线。该值根据压气机压比CPR的数值，由CPC软件包内置的11段曲线计算出，并经过环境参数、压气机排气参数等修正。为保证热部件的安全，温控线TTRXCPC被限制在该曲线以内。

(5) TXTFP，透平最佳性能的温控线。该值通过11段曲线，由大气温度和压力、CPD、CTD、大气湿度等参数计算出，在排放允许并保证热部件安全的情况下，该温控线运行性能最佳。一般情况下，仅有温控线TXTFP经过选择计算后作为燃机的温控线。

TTRXCPC的计算逻辑图见图1。

1.2 CPC软件Auto Tuning功能的实现

首先，根据TTRXCPC的计算结果，与TXNOX温控线比较，差值经过一系列经验常数的数值计算，并经过外界环境参数的修正，得出该温控状态下NOx排放预测值NOXPREF。

然后，根据NOx排放的预测值NOXPREF、压气机排气温度和压力，通过一些经验常数的计算，得出燃料配比FSRXSR的修正因子FXNOXQ。

最后，根据该修正因子FXNOXQ和内置常数的计算，得出燃料配比的修正值DPMYREQ，根据修正值对固定燃料配比FXKSP2进行修正，得出机组实际运行中燃料配比FSRXSR(预混状态下一级燃料占所有燃料量的比值)。

CPC软件包通过外界因素(大气温度、压力、湿度、排气温度、压力等)对TTRXCPC和修正值DPMYREQ的影响，达到对预混燃烧燃料配比FSRXSR修正的目的，实现其Auto Tuning功能。

2CPC软件包的优点

CPC软件包没有使用之前，GE公司配置的9E燃机DLN1.0燃烧器，预混燃烧状态下燃料配比FSRXSR由燃料配比-燃烧基准温度(TTRF1)曲线(见图2)得出。

该燃料配比计算结果与外界因素(如环境温度、湿度、进气压损、排气压力)基本无影响，故9E机组需要在冬夏两季进行燃烧调整，即Tuning。

增加CPC软件包后,燃料配比FSRXSR增加外界环境和排气压力、温度等因素的修正，能够根据环境变化自动对燃料配比进行修正，减少人工Tuning的次数和费用，利于机组安全稳定运行。

另外，CPC软件包增加多重温控线控制，保证机组处于排放达标、经济、安全的状态下运行。

3CPC软件包的不足

3.1 不能适应燃料热值的变化

某电厂9E燃机使用的天然气有两种：A天然气，高热值为41 MJ/m3;B天然气，高热值为37 MJ/m3。CPC软件包设计的目标是能够满足机组在这两种燃料下的稳定运行。实际上，机组在燃烧B天然气时，出现燃烧不稳定等异常现象。

该电厂2号燃机在燃烧低热值时，80 MW负荷预混状态下，3 s内，负荷由80 MW迅速降至59.5 MW，且分散度由9.4 ℃迅速上升至131.7 ℃，而天然气压力、控制阀开度几乎无变化(见图3)。以上异常情况表明燃机在80 MW负荷状态下，燃烧迅速恶化且不稳定；同时也说明CPC软件包无法对热值变化作出相应的燃料调整，或者说无法适应B天然气的燃烧。

为了消除燃料热值对机组燃烧稳定性的影响，在燃烧较低热值的天然气、预混状态、90 MW以下负荷时，通过增加程序对燃料配比FSRXSR进行额外修正(减少2%)；经过修正后，机组在80 MW负荷时，预混燃烧稳定(见图4)。

3.2 不能完全适应天气的变化

在机组燃烧较低热值的天然气时，由于CPC软件包Auto Tuning功能有限，极端天气同样加剧燃烧恶化(见图5)。

鉴于这种异常状况，对FSRXSR进行深度修正。修正2.7%后，机组在80 MW左右负荷时，运行稳定，无异常情况(见图6)。

3.3 开放程度不够

目前CPC软件包基本上属于黑匣子，其组态、计算和设置没有对用户开放，且用户无编辑、修改权限；另外CPC软件包的相关资料缺乏，不利于用户对设备的使用和维护。

4结语

虽然CPC软件包能够根据外界环境对燃料配比进行调整，但调整范围有限，不能完全适应天然气热值和外界环境的变化。另外CPC软件包技术壁垒众多，不利于用户对该软件包的使用和维护，影响机组安全稳定运行。希望新一代的CPC软件包能够实现9E机组真正的Auto Tuning.

参考文献：

[1] 段润泽. 预混火焰热声不稳定性研究[D]. 天津：河北工业大学,2011.

Discussion on Advantages and Disadvantages of Auto Tuning Function in the 9E Gas Turbine CPC Software Package

Huang Xuecheng

(Huizhou SEIC Fengda Electric Power Co., Ltd., Huizhou 516025, Guangdong Province, China)

Abstract：Through analysis on control principle of the 9E gas turbine CPC software package, the advantages and disadvantages of its auto tuning function were acknowledged, and subsequently optimization measures were adopted to deal with the disadvantages, so as to improve the operation stability of the 9E gas turbine under low-NOspancombustion conditions.

Keywords：9E gas turbine; DLN1.0; CPC software package; temperature control line; fuel ratio

中图分类号：TK477

文献标志码：A

文章编号：1671-086X(2016)02-0092-03

作者简介：黄雪成(1981—)，男，工程师，主要从事电厂检修技术工作。E-mail: huangxue1120@163.com

收稿日期：2015-07-27