M701F4燃气蒸汽联合循环机组TCA至余热锅炉回水流量自动调节系统优化

杜凯

摘 要：某电厂2台M701F4燃气轮机运行过程中，TCA至余热锅炉回水流量自动调节系统无法投入自动控制。本文分析了该调节系统无法投入自动的原因及相关自动控制系统优化方案，希望能为同类型机组相关故障处理提供一定的参考。

关键词：燃气轮机;TCA至余热锅炉回水流量调门;自动调节系统优化

中图分类号：TM621.2文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）02-0046-03

Abstract： During the operation of two M701F4 gas turbines in a power plant， the automatic control system of return water flow from TCA to HRSG can not be put into operation automatically. This paper analyzed the reason why the control system can not be put into operation automatically and the optimization scheme of related automatic control system， hoping to provide some reference for the treatment of related failures of the same type of units.

Keywords： gas turbine;return water flow control valve from TCA to HRSG;optimization of automatic regulation system

某电厂3号、4号机组为东方电气公司与三菱重工合作生产的M701F4燃气-蒸汽联合循环发电机组。机组的轴系由燃气轮机、压气机、蒸汽轮机和发电机等组成。该燃机在正常运行时，透平转子和暴露在高温燃气下的透平叶片必须通过透平冷却空气进行冷却。冷却空气由压气机抽气口抽出，通过TCA冷却器冷却后送至透平转子和（或）叶片前。TCA冷却器利用来自TCA泵的给水作为冷却介质。然而，在燃机运行后，TCA到高压汽包调阀无法自动控制TCA流量，运行人员需要通过手动调节控制，以满足机组流量需求，对机组稳定运行造成很大的隐患[1]。为保证机组安全、经济运行，人们必须优化自动调节系统方案[2-4]，根据运行机组实际情况，制定较优的自动控制策略。

1 透平冷却空气系统运行原理及故障原因分析

1.1 透平冷却空气系统运行原理

系统设置2台TCA泵，TCA泵是一种小流量高压给水泵，将来自低压汽包的水提升压力后，作为TCA冷却器的冷却介质，将来自压气机的排气冷却至230℃以下，提供给燃机转子内部冷却。系统原理如图1所示。

机组启动后投运一台TCA泵，TCA系统水侧投入运行，TCA回水至凝汽器调节阀开启，维持逻辑设定的TCA流量。机组发出启动令到燃机负荷达到50MW前，TCA到凝汽器调阀调整TCA的流量满足转子冷却要求，燃机负荷达到50MW后，TCA到高压汽包调节阀逐渐开启，TCA到凝汽器调阀逐渐关闭，由TCA到高压汽包调阀控制TCA流量。

1.2 TCA到高压汽包调节阀自动无法投入的原因分析

燃机负荷达到50MW后，TCA至余热锅炉回水流量调阀会自动开至100%，TCA流量大于燃机冷却所需流量，自动控制失效，并且TCA泵给水进入余热锅炉汽包，容易产生水位波动，干扰给水调门控制。运行人员只能通过手动调节控制，以满足机组流量需求，对机组稳定运行存在很大的隐患。

通过对TCA至余热锅炉回水流量调阀逻辑分析，随着燃机负荷上升至50MW，TCA至余热锅炉回水流量调阀逐渐打开，TCA至余热锅炉回水流量调阀通过带压气机进气温度修正的“燃机负荷vs TCA冷却器给水流量”函数控制，其中冷却器出口温度和压力、调节阀阀后压力在调节过程也参与阀门开度修正。在燃机运行调节过程中，调阀开启后，阀后压力无法稳定，导致持续增加调阀开度，因整个控制过程为开环控制，无法通过TCS流量反馈给予控制，導致阀门持续开至100%，自动调节控制失效。TCA至余热锅炉回水流量调阀优化前逻辑如图2所示。

2 TCA到高压汽包调节阀自动控制系统优化

在燃机运行后，TCA到高压汽包调阀无法自动控制TCA流量，对机组稳定运行存在很大的隐患。为保证机组安全、经济运行，必须优化自动调节系统方案，根据运行机组实际情况，制定较优的自动控制策略。根据逻辑分析，本文初步考虑了2种方案，如表1所示。

如表1所示，通过对2种方案分析和比较，第一种方案虽然能够通过逻辑修正，满足TCA流量的需求，但控制逻辑为开环控制，存在很多隐患。为了机组能够更好地控制TCA至余热锅炉回水流量，本文决定采用第二种方案，重新优化逻辑并调试。TCA至余热锅炉回水流量调阀优化后逻辑如图3所示。

TCA至余热锅炉回水流量调阀控制逻辑优化后，TCA至余热锅炉回水流量调阀能够根据燃机负荷所需流量自动调节阀门开度，满足TCA冷却器需要的流量。

3 结论

4号机组自主优化TCA至余热锅炉回水流量调阀控制逻辑成功，突破了燃机控制系统技术封锁，减轻了运行值班人员值盘的压力和频繁操作的风险，提高了机组运行的稳定性，降低了机组误动的风险，避免了机组跳闸带来的经济损失。

参考文献：

[1]毛丹.诸粤珊.三菱M701F燃气轮机控制系统简析[J].湖南工业大学学报，2008（6）：76-79.

[2]毛丹，诸粤珊.三菱M701F燃气轮机控制系统特点分析[C]//中国电机工程学会第十届青年学术会议.2008.

[3]杨顺虎.燃气蒸汽联合循环发电设备及运行[M].北京：中国电力出版社，2004.

[4]黄建伟.三菱M701F型燃气轮机温度控制[C]//三菱燃燃气轮机发电技术发展学术研讨会.2005.