M701F機組啟動中汽機無法進汽分析與對策

摘要：文章通過對M701F燃氣蒸汽聯合循環機組在啟動過程中由于汽輪機的狀態不同，余熱鍋爐啟動過程中蒸汽壓力和溫度的上升不同步，導致主汽閥前蒸汽的溫度和壓力不能和對應的金屬溫度相匹配，造成汽輪機無法進汽進行了分析，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。

關鍵詞：聯合循環；調峰；機組啟動；旁路閥；邏輯控制；溫度匹配 文獻標識碼：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機組啟動簡介

惠州LNG電廠一期工程為三臺390MW燃氣蒸汽聯合循環機組，運行方式為兩班制調峰運行。機組啟動過程是：燃機先由SFC帶動吹掃后點火升速，2200RPM左右SFC脫扣，大軸自持升速至滿轉3000RPM并網后燃機升負荷至暖機負荷暖機，待汽機進汽條件滿足后，汽機開始進汽帶負荷。以后燃機汽機負荷繼續升高，機組負荷升至200MW時，機組啟動完成。

2 汽機啟動過程特點

2.1 汽機進汽條件

汽輪機的狀態按照高壓缸內缸金屬溫度分為熱態（溫度大于400℃）、溫態（溫度在230℃與400℃之間）、冷態（溫度低于230℃）。機組升負荷過程中，燃機負荷先升至暖機負荷（暖機負荷值根據汽輪機的狀態來決定，熱態、溫態、冷態時暖機負荷分別為120MW、78MW、52MW）暖機，待汽機的進汽條件滿足后，主汽門開啟汽機進汽。汽機的進汽條件為：（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 汽輪機高壓主蒸汽壓力控制

機組啟動過程中，控制系統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。機組并網3分鐘后，若汽包升壓率超過設定值，機組將發出“LOAD HOLD”指令，機組維持負荷；當汽包升壓率降到設定值以下，“LOAD HOLD”報警復歸，機組重新開始升負荷。

控制系統通過計算汽包壓力對應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 汽機旁路閥控制。汽機未進汽前，主汽壓力由汽機旁路閥直接控制。機組點火前，高壓旁路閥處于實際壓力跟蹤模式，其壓力設定值為上次停機熄火時的高壓主汽壓力。因為停機期間高壓主汽壓力下降，該設定值大于啟動初期的高壓主汽壓力，故高旁在點火前保持全關。

機組點火后，高壓旁路閥轉為最小壓力控制模式，但只有當“HPTBV CONTROL ON”觸發后，最小壓力控制模式才起作用?！癏PTBV CONTROL ON”觸發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火時升高0.3MPa且壓力值已高于0.5MPa。機組低溫態點火時的主汽壓力較低，需等到鍋爐升溫升壓一段時間后“HPTBV CONTROL ON”才能觸發。

機組點火后，若“HPTBV CONTROL ON”未觸發，高旁壓力設定值將由上次熄火時的高壓主汽壓力值轉為跟蹤實際高壓主汽壓力，高旁仍保持全關。

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

3 問題的提出

2013年7月份機組在低溫態啟動過程中多次出現汽機無法進汽的情況，其直接原因是在汽機的進汽條件不能同時滿足而無法進汽。該條件是高壓主蒸汽的壓力和高壓金屬的匹配溫度，當高壓主蒸汽緩慢升壓至進汽條件4.7MPa時，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機停運4天，高壓缸入口金屬溫度300℃，高、中、低壓汽包壓力為零，機組為低溫態啟動。#1機組啟機后07∶25達到3000rpm，07∶32機組并網，07∶52中壓蒸汽壓力及溫度匹配進汽條件滿足，08∶12高壓主蒸汽壓力達到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℃，致使進汽條件不能全滿足而無法進汽。

3.2 汽機進汽條件不滿足原因分析

機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論：（1）機組啟動過程中，高壓主蒸汽的溫度只有汽包蒸汽升溫速度快使機組維持負荷（LOADHOLD）的限制，沒有其他方面的自動調節，基本由燃機排氣溫度和流量決定；（2）機組并網后，燃機排氣溫度高、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排氣熱量不斷加熱，高壓主蒸汽溫度上升快，導致主蒸汽壓力上升嚴重滯后；（3）當汽機變為溫態時余熱鍋爐汽包壓力基本為0，此時機組啟動蒸汽升壓速度較慢；（4）汽機高壓旁路閥控制的高壓主蒸汽升速率設定值偏小，旁路閥開度較大，致使鍋爐產生的蒸汽被大量泄掉。

4 解決問題的措施

通過對機組汽機進汽條件不滿足的各種情況的分析和總結，為了避免機組再次發生汽機不能進汽情況，根據長期實踐和探索提出以下應對措施：（1）在高壓主蒸汽溫度上升較快時，可適當關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，以機組不發出LOADHOLD為參考；（2）優化操作，在冷態、低溫態啟機過程中，鍋爐、汽機系統在保證充分疏水的情況下，盡量減少系統蒸汽的外泄，以保證蒸汽的升壓速率；（3）在主蒸汽溫度上升較快時，可適當開啟高過減溫水調節閥，調節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，則可讓機組延遲并網、維持負荷和降低負荷等措施來降低高壓主蒸汽的溫度。

5 結語

惠州LNG電廠機組為調峰機組，機組的負荷由電網根據全網總負荷的情況靈活調配，機組不能長期連續運行，在電網用電負荷較低的季節，機組可能間歇性停機備用。機組停機幾天后再次啟動時，已處于冷態或者低溫態，機組啟動時就有可能出現汽機無法自動進汽的情況。本文通過對汽機無法進汽情況的全面詳細的分析，找出導致問題的原因，并提出了有效的解決措施，為同類型機組提供了寶貴的經驗。

參考文獻

[1] 焦樹建.燃氣-蒸汽聯合循環[M].北京：機械工業出版社，2000.

[2] 蔡青春.大型燃氣-蒸汽聯合循環發電設備與運行

[M].北京：機械工業出版社，2013.

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

（責任編輯：黃銀芳）