二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組控制策略研究

張瑤

摘 ?要：隨著國民經濟的不斷增長，科學技術的不斷創新，我國電力行業建設發展得到了質的飛躍。二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組作為一種先進的發電技術，被廣泛應用在電力行業中，創造出了眾多現時價值。二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組最為顯著的特征就是其能夠快速啟停、高效安全運行，其可以幫助火力發電廠最大程度提升熱效率，降低污染排放，實現生態經濟建設和諧穩定的發展。針對二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組控制效果偏差的相關原因，文章將進一步展開深入研究和探討，旨在為同行業者提供科學參考意見。

關鍵詞：二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組;控制策略;系統

中圖分類號：TM611.31 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）24-0053-02

Abstract： With the continuous growth of the national economy and the continuous innovation of science and technology， the construction and development of China's electric power industry has made a qualitative leap. "Two-on-One" gas-steam combined cycle unit， as an advanced power generation technology， when widely used in the power industry， has created a great value. The most remarkable feature of the "Two-on-One" gas-steam combined cycle unit is that it can start and stop quickly， efficiently and safely， which can help thermal power plants to maximize thermal efficiency， reduce pollution emissions， and realize the harmonious and stable development of ecological and economic construction. In view of the related reasons for the deviation of the control effect of the "Two-on-One" gas-steam combined cycle unit， this paper will further carry out in-depth research and discussion， in order to provide scientific reference for people in the same industry.

Keywords： "Two-on-One" gas-steam combined cycle unit; control strategy; system

引言

當前是一個科學技術創新時代，我國燃氣輪機技術完善發展要與時俱進，跟上時代前進的腳步。二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組實質指的是將2套先進的燃氣輪機、1臺汽輪輪機有機結合在一起，基于余熱鍋爐系統運行作用下，幫助市場燃機電廠全面提升熱效率，確保在最低成本下創造出最大的經濟效益。與西方發達國家相比較，我國二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組性能控制水平較低，有待相關工作人員進行深入研究，科學有效采取優化措施，全面提升機組運行質量和效率，并且實現機組節能創新改造目標，為燃機電廠節能更多的能源。

1 二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組控制功能分析

1.1 并汽和退汽調節功能

二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組構成部分主要包括了燃氣輪機、蒸汽輪機以及余熱鍋爐等，當二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組啟動時，機組就會從一拖一運行模式逐漸切換至二拖一運行模式。而如果當二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組進行停運操作時，那么該機組就會從二拖以運行模式逐漸切換至一拖一模式，直到最后整個機組變成一個停機狀態。在機組啟動與停機操作過程中，工作人員需要進行2臺機組的并汽與1臺機組的退汽操作，同時還需運用到旁路系統展開配合控制作業。

1.2 保護功能

與傳統單軸聯合循環機組相比較，一旦發生汽輪機跳閘情況，現代多軸聯合循環機組的繞汽輪機還是會處于正常穩定運行狀態，而促使其能夠持續運行的原因是機組內旁路系統閥門的快速響應開啟指令。二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組旁路系統保護功能的控制策略主要可以劃分為兩種：（1）當機組旁路系統減溫水設計余量保持充足狀態時，汽輪機跳閘狀況下旁路系統的調節閥能夠自動切換至100%，然后在經過幾秒鐘后就能夠順利進入到正確的壓力控制方式;（2）當機組旁路系統減溫水設計余量處于一種不足狀態時，汽輪機跳閘狀況下旁路調節閥會自動將減溫水流量數值切換至能夠滿足對應的開度要求，接著在經過幾秒后同樣能夠順利進入到正確的壓力控制方式。工作人員要想防止發生旁路系統超溫、減溫水壓力等保護動作[1]，就需要科學有效將高壓旁路調節閥的開度上限設置為75%，而中壓旁路調節閥開度上限則要設置為90%，而對于高中壓旁路減溫水調節閥則要將其保持在自動控制方式，確保他們能夠自動快速響應機組系統的各項控制指令，充分保障機組的安全穩定持續運行。

2 二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組優化控制策略

2.1 科學協調控制系統

2.1.1 明確機組負荷要求

二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組在實踐運行過程中，燃氣輪機負荷和溫度設定值，除了會受到其自身控制策略應用影響外，還會受到整個機組運行工作狀況的限制。可以基于燃機IGV的協同作用，優化控制燃氣輪機的實際排氣流量，亦或者通過取小功能模塊運行至次級控制器，以此來有控制燃氣輪機的燃料量，確保能夠幫助工作人員完成對燃氣輪機負荷與溫度指定目標的控制。燃氣輪機在運行過程中，其排氣溫度和流量會受到余熱鍋爐和汽輪機的影響。比如，當機組汽輪機啟動時，燃氣輪機負荷需要一定程度適應汽輪機的溫度上升曲線，為了達到預先控制效果目標，就必須提前優化設計好溫度限制器，基于限制器作用下，一旦溫度上升到限制數值時，就能夠控制燃氣輪機符合不在持續升高，避免影響到整個機組的正常穩定運行。

2.1.2 優化分配機組負荷

當二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組處于二拖一運行狀態時，相關工作人員需要把總設定值優化平均分配給對應的2臺燃氣輪機和1臺汽輪機，并且還需結合實際情況完成對設備的負荷二次分配，充分保障整個燃機電廠的總出力。二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組在實踐運行工程中，因為燃氣輪機的負荷升降會較快，而汽輪機的負荷升降則會偏慢，針對此種情況工作人員要優化分配它們的實際負荷[2]，科學合理采取以下控制方式。如圖1所示，為二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組的負荷分配回路。燃氣輪機負荷指令控制內容主要分為了兩個部分，一部分是其負荷設定值，一部分是符合變動過程中PID控制器輸出值。當二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組是處于啟動運行狀態時，工作人員要嚴格按照機組實際運行負荷指令減去汽輪機負荷，然后將負荷優化平均分配至2臺燃氣輪機。當機組是處于一拖一運行狀態時，則需要按照機組實際負荷指令減去汽輪機負荷與另一臺燃氣輪機的負荷，最終的計算結果為運行燃氣輪機的負荷指令。

2.2 機組并、退汽程序優化控制

2.2.1 機組并、退汽過程

當二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組處于二拖一運行狀態時，其中一套燃氣輪機必須及時退出運行，并有效解除AGC功能，接著需要優化降低燃氣輪機的實際負荷，直到其符合數值來到指定值，執行自動退汽操作，關閉掉高中壓并汽電動門，高中壓旁路系統調節閥及見聞調節閥會根據壓力設置值逐漸開啟，這樣一來就能夠保障旁路后溫度和壓力始終維持在一個合理范圍內。直到機組退汽操作完成后，待停機側燃氣輪機就能夠繼續展開停機操作，而另外一臺燃氣輪機則可以根據實際需求投入到機組AGC功能，并按照燃機電廠的發電要求進行控制運行[3]。

2.2.2 并汽過程優化控制

在二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組并汽實踐操作過程中，相關工作人員需要將正在運行的燃氣輪機負荷有效降低控制在100MW-210MW之間，這樣一來就會造成整個機組的實際發電量呈現出下降趨勢，并且低負荷段機組的工作效率會明顯降低，還會排放出更多的污染物，不利于電力行業建設和諧健康的發展。針對于此，燃機電廠工作人員需要對二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組并汽過程進行負荷優化，確保能夠最大程度提升機組的運行工作效率。首先，工作人員可以根據以往機組并汽操作時，不同余熱鍋爐主蒸汽溫度和壓力的歷史數據展開深入研究分析，并且綜合考慮到旁路后溫度和壓力不超限值因素，合理調整修改并退汽時不同燃氣輪機的運行負荷。比如，當第一臺燃氣輪機處于啟動或者停止運行狀態時，并汽及退汽時，工作人員需要確保該臺燃氣輪機的負荷不能夠低于120MW，而兩臺燃氣輪機額負荷數值差則不能超出150MW;當第二臺燃氣輪機是處于啟動或者停止運行狀態時，并汽及退汽時，工作人員就需要將該臺燃氣輪機的實際負荷控制在低于120MW，與之前一樣兩臺燃氣輪機額負荷數值差不能超出150MW，工作人員可以嚴格按照下面的并汽過程操作方案進行執行：（1）科學有效將燃氣輪機的負荷降低到245MW;（2）科學有效將待并汽燃機的負荷提升至125MW;（3）當兩臺余熱鍋爐蒸汽參數都能夠達到并汽要求條件時，工作人員就能夠開始執行并汽操作了。當燃機電廠工作人員在進行并汽操作時，其過程是由程控自動執行，執行流程是先代開并汽鍋爐冷在蒸汽電動門，接著代開待并汽余熱鍋爐至汽機高壓及中壓主蒸汽電動門。在這個操作執行過程中，高中壓旁路開啟噴水減溫[4]，這樣能夠確保始終保持旁路后溫度和壓力的穩定性。

3 結束語

綜上所述，與傳統火電機組相比，二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組更加具有優勢，其具有熱效率高、運行管理維護方便、污染排放少等優點，并且能夠科學高效響應現代電網的調峰要求。因此，現代燃機電廠要充分發揮出該機組作用，采取優化控制措施，確保其能夠適應各種運行狀況。

參考文獻：

[1]高明帥，高愛國，陳振山.二拖一燃氣-蒸汽聯合循環機組旁路系統控制策略優化[J].熱力發電，2018（03）：54-56.

[2]孔羽.燃氣-蒸汽聯合循環機組性能分析與優化[J].機械工程，2016（05）：33-35.

[3]劉慧珍，李明憶，周作春，等.F級燃氣-蒸汽聯合循環機組供熱性能分析[J].汽輪機技術，2017（8）：124-126.

[4]劉丹娜.M701F型燃氣-蒸汽聯合循環機組旁路控制系統調試中的問題及改進方法[J].廣東電力，2017（2）：87-89.