M701F機(jī)組啟動中汽機(jī)無法進(jìn)汽分析與對策

摘要：文章通過對M701F燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組在啟動過程中由于汽輪機(jī)的狀態(tài)不同，余熱鍋爐啟動過程中蒸汽壓力和溫度的上升不同步，導(dǎo)致主汽閥前蒸汽的溫度和壓力不能和對應(yīng)的金屬溫度相匹配，造成汽輪機(jī)無法進(jìn)汽進(jìn)行了分析，找出了影響蒸汽溫度和壓力上升的原因并提出有效的解決措施。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合循環(huán)；調(diào)峰；機(jī)組啟動；旁路閥；邏輯控制；溫度匹配 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK267 文章編號：1009-2374（2015）04-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0322

1 M701F機(jī)組啟動簡介

惠州LNG電廠一期工程為三臺390MW燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，運(yùn)行方式為兩班制調(diào)峰運(yùn)行。機(jī)組啟動過程是：燃機(jī)先由SFC帶動吹掃后點(diǎn)火升速，2200RPM左右SFC脫扣，大軸自持升速至滿轉(zhuǎn)3000RPM并網(wǎng)后燃機(jī)升負(fù)荷至暖機(jī)負(fù)荷暖機(jī)，待汽機(jī)進(jìn)汽條件滿足后，汽機(jī)開始進(jìn)汽帶負(fù)荷。以后燃機(jī)汽機(jī)負(fù)荷繼續(xù)升高，機(jī)組負(fù)荷升至200MW時(shí)，機(jī)組啟動完成。

2 汽機(jī)啟動過程特點(diǎn)

2.1 汽機(jī)進(jìn)汽條件

汽輪機(jī)的狀態(tài)按照高壓缸內(nèi)缸金屬溫度分為熱態(tài)（溫度大于400℃）、溫態(tài)（溫度在230℃與400℃之間）、冷態(tài)（溫度低于230℃）。機(jī)組升負(fù)荷過程中，燃機(jī)負(fù)荷先升至暖機(jī)負(fù)荷（暖機(jī)負(fù)荷值根據(jù)汽輪機(jī)的狀態(tài)來決定，熱態(tài)、溫態(tài)、冷態(tài)時(shí)暖機(jī)負(fù)荷分別為120MW、78MW、52MW）暖機(jī)，待汽機(jī)的進(jìn)汽條件滿足后，主汽門開啟汽機(jī)進(jìn)汽。汽機(jī)的進(jìn)汽條件為：（1）高壓與再熱主蒸汽的過熱度均大于56℃；（2）高壓主蒸汽壓力大于4.7MPa，再熱主蒸汽壓力大于1MPa；（3）高壓金屬匹配溫℃介于-56℃至110℃之間或者高壓金屬匹配溫度高于-56℃且高壓主蒸汽溫度低于430℃；（4）中壓金屬匹配溫度高于-56℃。

2.2 汽輪機(jī)高壓主蒸汽壓力控制

機(jī)組啟動過程中，控制系統(tǒng)主要通過兩種方式來控制主蒸汽的升壓率。

2.2.1 汽包升壓率限制。機(jī)組并網(wǎng)3分鐘后，若汽包升壓率超過設(shè)定值，機(jī)組將發(fā)出“LOAD HOLD”指令，機(jī)組維持負(fù)荷；當(dāng)汽包升壓率降到設(shè)定值以下，“LOAD HOLD”報(bào)警復(fù)歸，機(jī)組重新開始升負(fù)荷。

控制系統(tǒng)通過計(jì)算汽包壓力對應(yīng)的飽和溫度的升溫率來反映汽包升壓率，高、中、低壓汽包的限制值分別為3.5℃/min、16.5℃/min、22℃/min。

2.2.2 汽機(jī)旁路閥控制。汽機(jī)未進(jìn)汽前，主汽壓力由汽機(jī)旁路閥直接控制。機(jī)組點(diǎn)火前，高壓旁路閥處于實(shí)際壓力跟蹤模式，其壓力設(shè)定值為上次停機(jī)熄火時(shí)的高壓主汽壓力。因?yàn)橥C(jī)期間高壓主汽壓力下降，該設(shè)定值大于啟動初期的高壓主汽壓力，故高旁在點(diǎn)火前保持全關(guān)。

機(jī)組點(diǎn)火后，高壓旁路閥轉(zhuǎn)為最小壓力控制模式，但只有當(dāng)“HPTBV CONTROL ON”觸發(fā)后，最小壓力控制模式才起作用。“HPTBV CONTROL ON”觸發(fā)的條件為高旁前主汽壓力大于4.8MPa或高旁前主汽壓力較點(diǎn)火時(shí)升高0.3MPa且壓力值已高于0.5MPa。機(jī)組低溫態(tài)點(diǎn)火時(shí)的主汽壓力較低，需等到鍋爐升溫升壓一段時(shí)間后“HPTBV CONTROL ON”才能觸發(fā)。

機(jī)組點(diǎn)火后，若“HPTBV CONTROL ON”未觸發(fā)，高旁壓力設(shè)定值將由上次熄火時(shí)的高壓主汽壓力值轉(zhuǎn)為跟蹤實(shí)際高壓主汽壓力，高旁仍保持全關(guān)。

機(jī)組低溫態(tài)啟動，一般高壓主汽升壓至0.7MPa左右，“HPTBV CONTROL ON”觸發(fā)，高旁設(shè)定值開始以最小壓力設(shè)定值（燃機(jī)出力有關(guān)的函數(shù)與5.3MPa取高值）為目標(biāo)值按一定的升壓速率上升。當(dāng)高旁設(shè)定值與實(shí)際壓力的差值大于0.02MPa時(shí)，高旁設(shè)定值停止上升；當(dāng)差值小于0.02MPa時(shí)，延時(shí)30秒后高旁設(shè)定值重新向目標(biāo)值上升。這樣就使高壓主汽壓力在高旁的控制下按設(shè)定升壓速率上升。當(dāng)機(jī)組啟動完畢后，高旁全關(guān)，轉(zhuǎn)為后備模式。

3 問題的提出

2013年7月份機(jī)組在低溫態(tài)啟動過程中多次出現(xiàn)汽機(jī)無法進(jìn)汽的情況，其直接原因是在汽機(jī)的進(jìn)汽條件不能同時(shí)滿足而無法進(jìn)汽。該條件是高壓主蒸汽的壓力和高壓金屬的匹配溫度，當(dāng)高壓主蒸汽緩慢升壓至進(jìn)汽條件4.7MPa時(shí)，高壓主蒸汽溫度已超過430℃，高壓金屬匹配溫度亦已超過110℃。

3.1 事件詳情

某次的事件詳情：#1機(jī)停運(yùn)4天，高壓缸入口金屬溫度300℃，高、中、低壓汽包壓力為零，機(jī)組為低溫態(tài)啟動。#1機(jī)組啟機(jī)后07∶25達(dá)到3000rpm，07∶32機(jī)組并網(wǎng)，07∶52中壓蒸汽壓力及溫度匹配進(jìn)汽條件滿足，08∶12高壓主蒸汽壓力達(dá)到4.7MPa，高壓主蒸汽壓力滿足條件，但高壓主蒸汽溫度升高已超過430℃且高壓金屬匹配溫度超過110℃，致使進(jìn)汽條件不能全滿足而無法進(jìn)汽。

3.2 汽機(jī)進(jìn)汽條件不滿足原因分析

機(jī)組啟動過程曲線如圖1所示。該曲線顯示了主蒸汽壓力的變化情況、主蒸汽溫度的變化情況、主蒸汽金屬匹配變化情況以及旁路閥的動作情況。

圖1 機(jī)組啟動過程圖

通過對啟動曲線及高壓主蒸汽壓力控制邏分析得出如下結(jié)論：（1）機(jī)組啟動過程中，高壓主蒸汽的溫度只有汽包蒸汽升溫速度快使機(jī)組維持負(fù)荷（LOADHOLD）的限制，沒有其他方面的自動調(diào)節(jié)，基本由燃機(jī)排氣溫度和流量決定；（2）機(jī)組并網(wǎng)后，燃機(jī)排氣溫度高、排氣流量大，因主蒸汽的升壓率小使相對少量蒸汽被較多燃機(jī)排氣熱量不斷加熱，高壓主蒸汽溫度上升快，導(dǎo)致主蒸汽壓力上升嚴(yán)重滯后；（3）當(dāng)汽機(jī)變?yōu)闇貞B(tài)時(shí)余熱鍋爐汽包壓力基本為0，此時(shí)機(jī)組啟動蒸汽升壓速度較慢；（4）汽機(jī)高壓旁路閥控制的高壓主蒸汽升速率設(shè)定值偏小，旁路閥開度較大，致使鍋爐產(chǎn)生的蒸汽被大量泄掉。

4 解決問題的措施

通過對機(jī)組汽機(jī)進(jìn)汽條件不滿足的各種情況的分析和總結(jié)，為了避免機(jī)組再次發(fā)生汽機(jī)不能進(jìn)汽情況，根據(jù)長期實(shí)踐和探索提出以下應(yīng)對措施：（1）在高壓主蒸汽溫度上升較快時(shí)，可適當(dāng)關(guān)小高壓旁路閥的開度，使高壓主蒸汽溫度上升減緩，主蒸汽壓力升高加快，以機(jī)組不發(fā)出LOADHOLD為參考；（2）優(yōu)化操作，在冷態(tài)、低溫態(tài)啟機(jī)過程中，鍋爐、汽機(jī)系統(tǒng)在保證充分疏水的情況下，盡量減少系統(tǒng)蒸汽的外泄，以保證蒸汽的升壓速率；（3）在主蒸汽溫度上升較快時(shí)，可適當(dāng)開啟高過減溫水調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)高壓主蒸汽的溫度上升速度，通過金屬匹配溫度的上升率，估算在金屬匹配溫度滿足進(jìn)汽條件前，高壓主蒸汽的溫度低于430℃或者金屬匹配值高限值低于110℃；（4）如果以上措施仍不能遏制高壓主蒸汽溫度上升較快的趨勢，則可讓機(jī)組延遲并網(wǎng)、維持負(fù)荷和降低負(fù)荷等措施來降低高壓主蒸汽的溫度。

5 結(jié)語

惠州LNG電廠機(jī)組為調(diào)峰機(jī)組，機(jī)組的負(fù)荷由電網(wǎng)根據(jù)全網(wǎng)總負(fù)荷的情況靈活調(diào)配，機(jī)組不能長期連續(xù)運(yùn)行，在電網(wǎng)用電負(fù)荷較低的季節(jié)，機(jī)組可能間歇性停機(jī)備用。機(jī)組停機(jī)幾天后再次啟動時(shí)，已處于冷態(tài)或者低溫態(tài)，機(jī)組啟動時(shí)就有可能出現(xiàn)汽機(jī)無法自動進(jìn)汽的情況。本文通過對汽機(jī)無法進(jìn)汽情況的全面詳細(xì)的分析，找出導(dǎo)致問題的原因，并提出了有效的解決措施，為同類型機(jī)組提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡介：黃發(fā)安（1977-），女，廣東惠州人，廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司熱動助理工程師，研究方向：電廠運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）