一種燃機罩殼風機的優化控制策略

成 卓

(江蘇華電通州熱電有限公司，江蘇 南通 226300)

0 引言

隨著電網和機組容量的不斷擴大，電網對機組的負荷適應性提出了嚴格要求；同時隨著環保意識的提高，控制燃氣輪機噪聲輻射對環境影響的呼聲也越來越高，這些都要求機組配置性能良好的燃機罩殼系統。而罩殼風機需要長期運行，因此運行控制策略可靠與否對機組運行的經濟性有明顯影響。

1 設備概況

江蘇華電通州燃機項目包含2套200 MW (E級)燃氣蒸汽聯合循環發電機組。燃氣輪機采用西門子公司生產SGT5-2000E (V94.2)型燃機，采用單缸單軸、軸向排氣的結構，具有設計合理、運行可靠、壽命長、適合多種燃料、檢修方便等優點。在保證燃機運行的前提下，設置燃機罩殼及其輔助系統用于降低燃氣輪機噪聲輻射對外界環境影響。

罩殼風機是整個系統的動力輸出部分。因排出的氣體可能包括泄漏的天然氣，罩殼風機采用防爆型設計。正常運行時，應監視罩殼溫度不高于51.7 ℃，高于51.7 ℃時應聯啟備用風機；同時應重點監視運行風機的運行狀況，若運行風機跳閘，備用風機應聯啟正常；當罩殼內檢測天然氣含量達到報警值時，亦應聯啟備用風機。查閱該燃機項目自投產以來環境溫度曲線，發現夏季罩殼溫度最高達到45.4 ℃，冬季時罩殼內溫度在13～20 ℃，此時長期運行兩臺風機方式，經濟性不高。因此對現有罩殼風機控制策略進行優化，采用更加完善的控制策略以達到滿足生產需要和節能的效果。

2 現有罩殼控制策略

罩殼風機的控制包含對罩殼內部溫度的控制和對罩殼內天然氣含量的控制。這兩種控制方式都是通過改變罩殼風機的運行方式來實現。通州熱電公司罩殼內部配置3臺30 kW的YB3 200L-4型罩殼風機。正常運行時，運行人員可手動預選任意兩臺罩殼風機運行，剩余一臺風機為備用風機。

現有的控制邏輯中，罩殼風機運行共有3種預選組合：“1+2”“2+3”“3+1”(數字為風機編號)。當2臺罩殼風機不足以滿足運行需求時，將自動啟動備用的罩殼風機。當2臺罩殼風機有1臺故障時，預選方式將以“1+2”“2+3”“3+1”的順序切換。當風機故障指令發出后，將不再發出啟動指令。

(1) 正常運行時，運行風機故障啟動備用風機控制策略。正常運行時，罩殼風機聯鎖按鈕及進氣風扇聯鎖投入后，根據系統內罩殼風機自帶的邏輯判斷信號，當罩殼風機正常運行時，出口流量低開關動作，或者出現啟動失敗、停運失敗、反饋故障、狀態差異故障、保護執行啟動、保護執行停運任一信號時，系統判斷認為罩殼風機自身出現故障。此時罩殼控制邏輯自動將預選切至下一方式，同時主動停運故障風機。聯鎖投入時，若罩殼風機被預選模塊選中，則會發出罩殼風機啟動指令。當風機執行保護停運后，將不再啟動該風機，同時發出罩殼風機故障報警，提醒運行人員注意。

綜上所述：原有罩殼風機聯鎖邏輯是根據風機本身運行狀態，選擇不同的預選方式來實現罩殼風機的切換。

(2) 正常運行時，兩臺風機運行不滿足要求時啟動備用風機控制策略。正常運行時，若預選模塊為“fan1 2=main”，此時同時判斷1號罩殼風機和2號罩殼風機的運行狀態，若都在運行狀態，則啟動條件由“AUX ON”(罩殼內部溫度高于閾值、天然氣檢測系統告警、罩殼風機出口流量偏低)信號觸發，經過15 s延時后自動啟動3號罩殼風機。

3 優化后的控制策略

最大限度地保持運行人員的操作習慣，燃機罩殼風機控制畫面與原先一致，只是將預選的2臺風機同時運行更改為只運行1臺風機。

設計總體思路：單臺風機運行時，以3號罩殼風機為例，此時運行狀況為預選模塊為選擇“fan3 1=main”，3號罩殼風機正常運行。此時工況若不足以滿足 “AUX ON”條件觸發(罩殼溫度高于閾值，或天然氣檢測系統告警，或罩殼風機出口流量偏低)時，延時15 s啟動1號罩殼風機。若啟動后的工況仍不滿足條件，延時15 s啟動2號罩殼風機。當滿足條件后，停運1號、2號罩殼風機。若3號罩殼風機故障跳閘或出力不滿足要求，則自動將預選模塊切至“fan1 2=main”，則1號風機啟動。預選方式將以“1，2，3，1，2，3……”的方式自動切換至下一臺設備運行。

(1) 優化后單臺風機正常運行聯鎖啟動備用風機控制策略。新增單臺罩殼風機運行時聯啟備用罩殼風機邏輯，以3號罩殼風機為例，即聯鎖投入時，判斷3號風機的運行狀態，若3號罩殼風機不在運行狀態，系統將預選方式切至“fan1 2=main”，同時啟動1號罩殼風機。聯鎖投入時，若3號風機在運行狀態，但運行工況不滿足要求，則延時啟動1號風機。

刪除原有邏輯中判斷2號罩殼風機運行狀態邏輯，并將預選模塊“SLC GT ENC VNET fan2 3=main”更改為“SLC GT ENC VNET fan3 1=main”，指令出口連接至自動啟動1號燃機自動啟動回路。2，3號罩殼風機控制思路與1號一致。

(2) 優化后兩臺風機運行聯鎖啟動第3臺風機控制策略。新增兩臺罩殼風機運行，工況仍不滿足要求自動啟動第3臺罩殼風機邏輯。在冬季工況下，可只運行一臺罩殼風機。夏季時，一臺風機運行后，運行人員可根據風機預選情況，再手動啟動一臺罩殼風機運行,當兩臺風機運行，仍不滿足要求的情況下，自動啟動第3臺風機。以啟動3號罩殼風機為例，在預選模塊選擇“fan1 2=main”的條件下，判斷1號罩殼風機和2號罩殼風機的運行狀態，若都在運行情況下，此時啟動3號罩殼風機的指令由“AUX ON”信號觸發，經過15 s延時后自動啟動3號罩殼風機。1號罩殼風機和2號罩殼風機的控制思路與此一致。