9E燃氣輪機CPC軟件包Auto Tuning功能優(yōu)缺點的探討

黃雪成

(惠州深能源豐達電力有限公司， 廣東惠州 516025)

?

9E燃氣輪機CPC軟件包Auto Tuning功能優(yōu)缺點的探討

黃雪成

(惠州深能源豐達電力有限公司， 廣東惠州 516025)

摘要：通過對9E燃氣輪機CPC軟件包的控制原理進行探討，了解CPC軟件包 Auto Tuning功能的作用和局限性，并對相應的不足項采取優(yōu)化措施，以提高9E機組低氮燃燒運行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：9E燃氣輪機； DLN1.0； CPC軟件包； 溫控線； 燃料配比

該廠機組使用的天然氣熱值變化較大(約10%)，且變化頻繁，夏冬兩季氣溫、濕度變化顯著，影響DLN1.0燃燒器穩(wěn)定燃燒[1]。

綜合以上原因，為實現(xiàn)DLN1.0燃燒器穩(wěn)定燃燒，在MarkⅥe控制系統(tǒng)中添加CPC(Corrected Parameter Control)軟件包，該軟件包具有低氮燃燒自動調(diào)節(jié)功能(Auto Tuning)。

1CPC軟件包AutoTuning功能

CPC軟件包根據(jù)外界參數(shù)的變化(大氣溫度、壓力、濕度和排煙壓力等)，通過計算，對燃料配比FSRXSR進行修正，以擴大低氮燃燒器對燃料熱值、環(huán)境等不利因素的適應范圍，實現(xiàn)其Auto Tuning功能。

1.1 CPC軟件包溫控線TTRXCPC的計算

溫控線TTRXCPC由TTK0_I、TXNOX、TXTFX、TXCO、TXTFP等信號通過選擇得出。以上各信號詳細說明如下：

(1) TTK0_I，排煙溫度等溫線。保證燃機排煙溫度不超過該值，以防余熱鍋爐超溫運行，溫控線TTRXCPC將限制超過該值。

(2) TXNOX，NOx排放溫控線。該值根據(jù)壓氣機壓比CPR的數(shù)值，由CPC軟件包內(nèi)置的11段曲線計算得出，并經(jīng)過環(huán)境參數(shù)(大氣壓力、溫度、濕度等)、壓氣機排氣參數(shù)(壓氣機壓力CPD、溫度CTD)等修正。為保證NOx的排放，溫控線TTRXCPC被限制在該曲線內(nèi)。

除了強夯以外翻壓也是處理濕陷性黃土的一種處理方案，在沒有確定擠密樁方案前，渠段（74+660～75+095）與之相鄰的上游渠段采用翻壓施工。翻壓施工時不會產(chǎn)生振動波和噪音污染，但施工時將處理深度內(nèi)的土全部挖出再進行碾壓回填。本工程取土綜合運距4.5km，施工周期長、成本高，其沿線存在較多軟弱地基，換填、翻壓的處理方案非常普遍。

(3) TXCO，CO排放溫控線。該值根據(jù)壓氣機壓比CPR的數(shù)值，由CPC軟件包內(nèi)置的11段曲線計算出，并經(jīng)過環(huán)境參數(shù)、壓氣機排氣參數(shù)等修正。為保證CO的排放，溫控線TTRXCPC限制該曲線以上。

(4) TXTFX，透平熱部件允許的最高溫控線。該值根據(jù)壓氣機壓比CPR的數(shù)值，由CPC軟件包內(nèi)置的11段曲線計算出，并經(jīng)過環(huán)境參數(shù)、壓氣機排氣參數(shù)等修正。為保證熱部件的安全，溫控線TTRXCPC被限制在該曲線以內(nèi)。

(5) TXTFP，透平最佳性能的溫控線。該值通過11段曲線，由大氣溫度和壓力、CPD、CTD、大氣濕度等參數(shù)計算出，在排放允許并保證熱部件安全的情況下，該溫控線運行性能最佳。一般情況下，僅有溫控線TXTFP經(jīng)過選擇計算后作為燃機的溫控線。

TTRXCPC的計算邏輯圖見圖1。

1.2 CPC軟件Auto Tuning功能的實現(xiàn)

首先，根據(jù)TTRXCPC的計算結(jié)果，與TXNOX溫控線比較，差值經(jīng)過一系列經(jīng)驗常數(shù)的數(shù)值計算，并經(jīng)過外界環(huán)境參數(shù)的修正，得出該溫控狀態(tài)下NOx排放預測值NOXPREF。

然后，根據(jù)NOx排放的預測值NOXPREF、壓氣機排氣溫度和壓力，通過一些經(jīng)驗常數(shù)的計算，得出燃料配比FSRXSR的修正因子FXNOXQ。

最后，根據(jù)該修正因子FXNOXQ和內(nèi)置常數(shù)的計算，得出燃料配比的修正值DPMYREQ，根據(jù)修正值對固定燃料配比FXKSP2進行修正，得出機組實際運行中燃料配比FSRXSR(預混狀態(tài)下一級燃料占所有燃料量的比值)。

CPC軟件包通過外界因素(大氣溫度、壓力、濕度、排氣溫度、壓力等)對TTRXCPC和修正值DPMYREQ的影響，達到對預混燃燒燃料配比FSRXSR修正的目的，實現(xiàn)其Auto Tuning功能。

2CPC軟件包的優(yōu)點

CPC軟件包沒有使用之前，GE公司配置的9E燃機DLN1.0燃燒器，預混燃燒狀態(tài)下燃料配比FSRXSR由燃料配比-燃燒基準溫度(TTRF1)曲線(見圖2)得出。

該燃料配比計算結(jié)果與外界因素(如環(huán)境溫度、濕度、進氣壓損、排氣壓力)基本無影響，故9E機組需要在冬夏兩季進行燃燒調(diào)整，即Tuning。

增加CPC軟件包后,燃料配比FSRXSR增加外界環(huán)境和排氣壓力、溫度等因素的修正，能夠根據(jù)環(huán)境變化自動對燃料配比進行修正，減少人工Tuning的次數(shù)和費用，利于機組安全穩(wěn)定運行。

另外，CPC軟件包增加多重溫控線控制，保證機組處于排放達標、經(jīng)濟、安全的狀態(tài)下運行。

3CPC軟件包的不足

3.1 不能適應燃料熱值的變化

某電廠9E燃機使用的天然氣有兩種：A天然氣，高熱值為41 MJ/m3;B天然氣，高熱值為37 MJ/m3。CPC軟件包設計的目標是能夠滿足機組在這兩種燃料下的穩(wěn)定運行。實際上，機組在燃燒B天然氣時，出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定等異常現(xiàn)象。

該電廠2號燃機在燃燒低熱值時，80 MW負荷預混狀態(tài)下，3 s內(nèi)，負荷由80 MW迅速降至59.5 MW，且分散度由9.4 ℃迅速上升至131.7 ℃，而天然氣壓力、控制閥開度幾乎無變化(見圖3)。以上異常情況表明燃機在80 MW負荷狀態(tài)下，燃燒迅速惡化且不穩(wěn)定；同時也說明CPC軟件包無法對熱值變化作出相應的燃料調(diào)整，或者說無法適應B天然氣的燃燒。

為了消除燃料熱值對機組燃燒穩(wěn)定性的影響，在燃燒較低熱值的天然氣、預混狀態(tài)、90 MW以下負荷時，通過增加程序?qū)θ剂吓浔菷SRXSR進行額外修正(減少2%)；經(jīng)過修正后，機組在80 MW負荷時，預混燃燒穩(wěn)定(見圖4)。

3.2 不能完全適應天氣的變化

在機組燃燒較低熱值的天然氣時，由于CPC軟件包Auto Tuning功能有限，極端天氣同樣加劇燃燒惡化(見圖5)。

鑒于這種異常狀況，對FSRXSR進行深度修正。修正2.7%后，機組在80 MW左右負荷時，運行穩(wěn)定，無異常情況(見圖6)。

3.3 開放程度不夠

目前CPC軟件包基本上屬于黑匣子，其組態(tài)、計算和設置沒有對用戶開放，且用戶無編輯、修改權(quán)限；另外CPC軟件包的相關(guān)資料缺乏，不利于用戶對設備的使用和維護。

4結(jié)語

雖然CPC軟件包能夠根據(jù)外界環(huán)境對燃料配比進行調(diào)整，但調(diào)整范圍有限，不能完全適應天然氣熱值和外界環(huán)境的變化。另外CPC軟件包技術(shù)壁壘眾多，不利于用戶對該軟件包的使用和維護，影響機組安全穩(wěn)定運行。希望新一代的CPC軟件包能夠?qū)崿F(xiàn)9E機組真正的Auto Tuning.

參考文獻：

[1] 段潤澤. 預混火焰熱聲不穩(wěn)定性研究[D]. 天津：河北工業(yè)大學,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

中圖分類號：TK477

文獻標志碼：A

文章編號：1671-086X(2016)02-0092-03

作者簡介：黃雪成(1981—)，男，工程師，主要從事電廠檢修技術(shù)工作。E-mail: huangxue1120@163.com

收稿日期：2015-07-27