联合循环机组启动阶段协调控制浅析

2022-09-30杜闻捷

上海节能 2022年8期

关键词：协调控制燃机余热

0 引言

本厂联合循环机组由一台燃机、一台发电机、一台余热锅炉及一台汽机组成，为单轴“一拖一”方式，燃机和汽机的总负荷由机组协调控制进行调节。余热锅炉作为燃气—蒸汽联合循环机组的关键设备，起着承上启下的重要枢纽

功能。在机组启动过程中，燃机启动快，调节迅速，余热锅炉热惯性大，启动慢，且其过程极其不稳定

，为使机组启动过程中不产生较大的机械应力和热应力

，机组的协调控制至关重要。

很多农机使用者为了在较短时间获得较大的经济利益，经常会不按照操作规定去使用农机，会时常出现超载的情况。农机超载会较大的增加交通安全事故的发生率，对农机使用者造成较大的安全威胁。

首先，校级、院级督导小组听课的主要效果更像一种检查和督促，其疏导作用、相互交流作用、相互提升作用越来越弱。再加上教师的教学任务和督导的听课任务都比较重，进一步接触的时间和机会很少。校级、院级督导小组听课的效用没有在很大程度上体现出来，在督导听课过程中遇到一些违规现象，常常无法及时处理［8］。

联合循环机组协调控制中负荷主要由燃机控制，当机组协调控制子环投入时，燃机接收协调控制来的负荷和温度设定值。考虑到燃机工况变化对余热锅炉的影响一直存在，正常情况下该子环一直投入。以下对联合循环机组启动阶段的协调控制、高旁压力控制及余热锅炉对燃机升负荷的限制进行了介绍，并具体分析了两起启动阶段升负荷异常的案例。

1 机组协调控制方式简介

联合循环机组协调控制由负荷控制、温度控制及压力控制三部分组成，协调控制根据机组的工况给出负荷、温度和压力指令，协调燃机、余热锅炉和汽机的启停及负荷的调节，如图1所示。

燃机处于OTC温度控制时，为避免余热锅炉和冲转后的汽轮机产生较大的热应力，同负荷控制一样，也会有SPG设定导向模块来控制机组的温升率，温升率由汽轮机温升率、余热锅炉温升率、余热锅炉升压率取小通过，最大温升率为35 K/min。机组协调温度控制示意图见图8。

2 启动阶段高旁压力控制

机组启动过程中，高旁压力先是处于自动压力设定调节（ASA）模式，当高压主汽压力达到某一定值时，控制切换至机组协调压力设定调节（USP）模式。当高旁处于ASA模式时，高旁压力设定值随高压主蒸汽压力的上升而上升（若启动时高压主蒸汽压力低于高旁设定压力，高旁设定值先降低，但不低于最小压力值0．5 MPa，如图3所示）

。当高压系统进入憋压模式时，由于高旁开度上限的限制，高旁开度会维持在某一开度，直到高压主蒸汽压力高于高旁设定压力（0．2 MPa）。当高旁由ASA模式切至USP模式后，高旁全开，系统不再憋压，高旁跟随设定值动作，使高压主蒸汽压力与高旁设定压力一致。

当高旁处于ASA模式，高包压力大于2 MPa且高旁设定压力小于USP设定压力时，高旁开度上限为一定值（若任一条件不满足，则无上限限制）。当高旁开度大于5%且高压主蒸汽流量小于当前压力所需的流量时，高旁上限开度限制不再减小，维持当前的高旁开度以满足流量要求，如图4所示。

当机组协调控制子环投入且燃机控制为负荷控制时，燃气轮机的负荷接收机组协调来的负荷指令。机组负荷可通过机组目标负荷设定块手动设定，SPG导向模块为机组加、减负荷速率的控制器，即机组负荷的变化率通过导向模块来控制。负荷变化率受到汽轮机温度、余热锅炉温度、余热锅炉压力或运行人员手动设定的速率的限制（如图5所示），取小通过，最大负荷变化率为20 MW/min。

3 余热锅炉相关参数对燃机升负荷的限制

为避免燃机启动过程中排烟温度剧烈变化导致余热锅炉产生较大的热应力，协调控制记录燃机启动前余热锅炉的初始温度作为燃机负荷回路中余热锅炉的启动温度。当机组并网升负荷且排烟温度大于机组协调的燃机温度设定值（见图9）时，燃机由负荷控制切至OTC温度控制，升负荷暂停。

高旁开度设置上限的目的是为了憋压，使高压系统尽快升压。高旁上限根据汽机进口温度的变化而变化，温度低时上限高。

联合循环机组作为电网调峰机组，从启动到带满负荷的时间对电厂和电网来说都非常重要。通常（除极热态外）并网后升负荷的限制时间应控制在20 min内，否则要进行分析并采取措施。以下为两例启动阶段升负荷异常案例的详细分析。

当余热锅炉有稳定的蒸发量且高压主蒸汽温度接近排烟温度时（差值小于40℃），机组温度设定值（见图10）增加，燃机负荷也随之增加。

机组负荷通过燃机调节燃料量来实现，汽机不参与负荷控制，仅完成蒸汽压力控制功能，旁路系统接收来自汽机的压力指令，控制机组启停阶段的压力；蒸汽温度的控制由锅炉减温水系统完成，启停阶段则通过控制燃机排烟温度来满足锅炉运行要求

。在机组启动阶段，燃机将由负荷控制模式切换至OTC温度控制模式来调节燃料量，从而控制燃机负荷。负荷控制PID和OTC温度控制PID将根据设定值和实际值偏差计算出燃料量设定值，实际燃料量YMIN取上述两个PID输出的小值，如图2所示，当燃料量改变时，燃机负荷和OTC温度也会随之变化。汽机未啮合前，IGV处于最小开度，无法调节OTC温度，协调控制计算OTC温度设定值，并通过调节燃机负荷满足排烟温度。

机组并网&汽轮机啮合前，燃机的控制主要为负荷控制和OTC温度控制经过一个选小逻辑来控制燃料量（燃机的控制方式当前只允许一种模式，通常当机组并网后，燃机控制模式为先负荷控制，然后切至OTC温度控制，等待汽机冲转），而燃料量最终确定了燃气轮机的负荷与排烟温度。

当余热锅炉温度设定值（如图7所示）被激活后（激活条件为：发电机运行，高压主蒸汽流量超过10%的额定流量并延时1 min，燃机排烟温度减去高压主蒸汽温度小于40℃或高压一级减温水电动门开启及高压一级减温水调门开度大于5%），燃气轮机负荷的增加通过此温度设定值的增加来实现。

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综上所述，当机组并网后，燃机首先进入负荷控制模式，此时升负荷率与余热锅炉温度限制、余热锅炉压力限制和运行人员手动限制有关。随着燃机负荷的增加，当排烟温度达到机组协调温度设定值（360℃）时，燃机进入OTC温度控制模式，此时负荷能否增加取决于机组温度设定值是否大于燃机温度设定值，机组温度设定值为余热锅炉温度设定值与余热锅炉启动温度值的大值。余热锅炉温度设定值与高压主蒸汽温度、高压主蒸汽流量、高压一级减温水电动门的开启、高压一级减温水调门开度有关，其中最主要的是高压主蒸汽流量大于10%的额定蒸发量（避免锅炉干烧）及燃机排烟温度与高压主蒸汽温度的差值小于40℃（避免锅炉产生较大的热应力）。余热锅炉启动温度与并网前高包壁温和高过出口温度有关，当机组温度设定值大于燃机温度设定值时，表示余热锅炉已充分暖炉，燃机负荷将不被限制，随着燃机温度设定值的增加而增加。

4 机组启动阶段异常升负荷案例分析

燃气轮机排烟温度是根据余热锅炉温度来设定的。燃气轮机启动前，根据高包壁温和高过出口温度计算得到余热锅炉启动温度，如图6所示。当余热锅炉运行信号（燃机转速大于3 Hz）出现时，余热锅炉启动温度就保持当前数值。

从图1可知，浸提乙醇浓度、时间、温度及pH等因素均不同程度影响火龙果果皮甜菜苷类色素的提取，且提取量均随处理水平升高呈先升后降趋势。

4.1 高压主蒸汽温度对燃机升负荷的影响

某日，机组并网后负荷长时间维持在20 MW左右且无上升趋势，查看相关参数历史曲线（见图11），发现高压主蒸汽温度上升缓慢，没有达到燃机升负荷（燃机排烟温度与高压主蒸汽温度差值小于40℃）的条件，故燃机负荷被限制了。经就地检查，发现高压二级减温水调门虽关但内漏严重。将此调门后的隔绝门关闭，主蒸汽温度开始上升，待高压主蒸汽温度满足燃机升负荷条件后，再打开隔绝门（调门内漏缺陷停机后处理），燃机开始升负荷。

在心肌梗塞患者治疗期间,按照相关要求测量患者的血脂和血糖指标,定期监测患者的血压和心电图的变化。吸烟的判定标准为现在吸烟,并且吸烟史在超过3年,每天吸烟超过20支,原发性高血压和糖尿病的判定标准为WHO公布的诊断标准,血脂异常的判定标准参照防治建议[1]。

4.2 高压主蒸汽流量对燃机升负荷的影响

某日，机组并网后负荷长时间维持在24 MW左右且无上升趋势，查看相关参数历史曲线（见图12），发现高压主蒸汽流量为0，而此时高旁开度在30%左右。随着高压主蒸汽压力的上升，高压主蒸汽流量也没有上升趋势，直到高旁压力设定值大于USP压力设定值，高旁才慢慢开启，高压主蒸汽流量也随之上升，当超过10%的额定流量且延时1 min后，燃机负荷限制不再，负荷慢慢增加。经分析，是高旁检修时更换了阀门，使流量特性发生了变化，原设计憋压模式时的高旁上限已不能满足主蒸汽流量达到10%额定流量的条件。将高旁开度上限调整至35%，负荷随即上升。