M701F4型燃機單軸聯合循環機組汽輪機主汽門控制分析

錢海飛，郭 力

（杭州華電江東熱電有限公司，浙江杭州，311200）

M701F4型燃機單軸聯合循環機組汽輪機主汽門控制分析

錢海飛，郭 力

（杭州華電江東熱電有限公司，浙江杭州，311200）

汽輪機的主汽門在機組啟停過程中起著重要的作用，本文通過分析M701F4型燃氣—蒸汽聯合循環機組汽輪機主汽門的控制邏輯，使運行人員更好的掌握機組運行中主汽門的動作過程和動態特性，以優化特殊工況下的操作并給事故處理和分析提供理論依據。

M701F4型燃機；單軸聯合循環；主汽門

1 M701F4型燃機單軸聯合循環機組主蒸汽系統

某廠采用的M701F4型燃氣輪機，為有效利用余熱提高效率，每臺燃機配置有一臺三壓、再熱、臥式、無補燃、自然循環NGM701F4-R型余熱鍋爐，并與之配套高中壓合缸、雙排汽、單軸再熱凝汽式TC2F-35.4型汽輪機。燃機、汽機、發電機和余熱鍋爐為單軸布置。其主蒸汽系統如圖1所示。

主蒸汽系統的作用是從余熱鍋爐向汽輪機供應蒸汽。由余熱鍋爐產生的蒸汽有三種壓力，即高壓蒸汽、中壓蒸汽和低壓蒸汽。高壓過熱蒸汽經高壓主汽閥（以下簡稱HPSV）和高壓調節閥(以下簡稱HPCV)進入汽輪機高壓缸做功。然后從高壓缸排出經高排逆止閥與中壓過熱蒸汽混合成冷再熱蒸汽進入再熱器加熱成熱再熱蒸汽后，經過中壓主汽閥（以下簡稱IPSV）和中壓調節閥（以下簡稱IPCV）進入中壓缸做功。從中壓缸排出的蒸汽與經過低壓主汽閥（以下簡稱LPSV）和低壓調節閥（以下簡稱LPCV）的低壓過熱蒸汽混合再進入低壓缸做功，最后排入凝汽器。

HPSV、HPCV、IPCV和LPCV是閥桿提升式閥門；IPSV和LPSV是撲板式止回閥門。HPSV、HPCV、IPCV和LPCV的開度由電氣信號控制。

圖1 M701F4型燃機單軸聯合循環主蒸汽系統

2 啟機過程中的主汽門控制

2.1 IPSV和LPSV

IPSV和LPSV不受電氣信號控制，只當系統安全油建立后，閥門便在控制油的驅動下全開。因此IPSV和LPSV在機組降速至點火轉速，跳閘電磁閥得電，安全油建立后全開。

2.2 HPSV

在機組并網前及并網后的300秒之內：HPSV保持全關。

并網300秒后：HPSV進入開度控制，對HPCV進行暖閥。HPSV的控制指令由-5%改為13.07%，延時10秒后，指令再逐步增長至32.68%。在這過程中若HPCV進口金屬溫度<260℃且進出口金屬溫差大于83℃，則HPSV將保持閥位，直至HPCV進口金屬溫度>260℃或進出口溫差<20℃之后HPSV繼續向上開閥。

并網3300秒后:若HPCV進口金屬溫度>260℃，HPSV保持閥位。否則HPSV將繼續開大閥位直至指令增至65.36%或HPCV進口金屬溫度>260℃。

上述過程中，若HPCV閥位反饋>2%，HPSV則將全開。

2.3 HPCV、IPCV和LPCV

HPCV、IPCV和LPCV三個壓力系統的進汽調節閥都有兩組控制指令：程控指令和壓力控制指令，兩組指令取小值作為最終有效控制指令。

2.3.1 程控指令

汽輪機進汽條件滿足之后：HPCV和IPCV程控指令，根據不同的啟動模式，1分鐘時間內指令增加至：冷態18.35%、溫、熱態36.7%；進汽1分鐘之后：按照不同啟動模式對應的速率指令增長至105%。

表1 程控指令增長速率（%/min）

LPCV程控指令在轉速>2000rpm后逐步增長至冷卻指令85.1%（速率為11.06%/min），閥門開至冷卻開度，通入一定量的蒸汽，以對低壓缸進行冷卻，消除鼓風摩擦產生的熱量；待進汽1分鐘后按照不同啟動模式對應的速率指令增長至105%。

2.3.2 壓力控制指令（用于維持汽輪機最低進汽壓力）

將進汽壓力與壓力控制參考值之差輸入PID計算得到指令。

表2 壓力控制參考值

3 停機過程中的主汽門控制

停機時各主汽調節閥（HPCV、IPCV和LPCV）也是由程控指令和壓力控制指令取小值作為最終控制指令。但壓力控制指令在主汽調節閥開始受程控指令關閉時即閉鎖指令值，故在停機過程中壓力控制指令始終大于程控指令，主汽調節閥其實是受程控指令控制。

3.1 正常停機

（1） IPSV和LPSV：由于IPSV和LPSV不受電氣信號控制，故只當機組打閘熄火惰走安全油泄壓時全關。

（2） HPSV：當安全油打閘機組熄火惰走時，HPSV控制指令由105%瞬變成-5%。同時閥門機械上也由于安全油泄壓而全關。

（3） LPCV：LPCV程控指令在正常停機令發出后2秒從105%逐步遞減為冷卻指令85.1%（速率為5%/min），閥門關至冷卻開度，維持低壓缸冷卻蒸汽量。當機組打閘閥門將因安全油泄壓而全關。

（4）HPCV和IPCV：HPCV和IPCV程控指令在LPCV關閉到冷卻開度后從105%逐步遞減為-5%，速率為20%/min。

3.2 檢修停機

檢修停機可以冷卻汽輪機，以縮短缸體冷卻時間，以更快的開展檢修工作。檢修停機與正常停機不同在于HPCV和IPCV的控制不同。HPCV和IPCV程控指令在LPCV關閉到冷卻開度后從105%逐步遞減為36.7%，速率為0.9%/min。后直至機組機組打閘閥門才會因安全油泄壓而全關。

4 結語

分析機組汽輪機主汽門控制邏輯的，利于運行人員深刻理解機組啟停過程中的閥門動作過程，對應對特殊工況也有著較大的指導意義。例如在冷態開機為避免蒸汽品質合格前汽輪機自動進汽，將汽輪機進汽調門切至手動控制過程中，若運行人員不清楚HPCV和IPCV在進汽條件滿足后的一分鐘內存在一個快開的過程，則易導致機組的冷態啟動時間比設計時間長一小時左右的情況。

[1]毛丹,諸粵珊. M701F型聯合循環機組的汽輪機旁路控制系統分析[J].江西電力職業技術學院學報,2010,3(23): 25-26.

[2]孫承志,孫鈺,李子沖.燃氣輪機變工況運行時中壓汽包水位波動原因及分析[J].熱力發電,2008,3(33): 63-64.

Control Analysis of The Main Steam Valve of M701F4 Gas-steam Combined Cycle Turbine

Qian Haifei,Guo Li
（Hang Zhou Huadian Jiangdong Thermal Power Co Ltd,Hangzhou Zhejiang,311200）

The main steam valve of the steam turbine plays an important role in the process of starting and stopping the unit，in this paper, by analyzing the control logic of the main steam valve of M701F4 gas-steam combined cycle turbine, the operation personnel can master the operation process and dynamic characteristics of the main valve in the operation of the unit to optimize the operation under special working conditions and to provide theoretical basis of the accident Processing and analysis .

M701F4 Gas Turbine；Single - shaft Combined Cycle；Main Steam Valve