论文部分内容阅读
【摘 要】介绍了9FA单轴燃气蒸汽联合循环机组中汽轮机的系统特点，重点给出了汽轮机有关阀门的控制原理和方法，针对机组的实际运行特点，提出了运行中应注意的几个问题。本文详细介绍9F单轴联合循环机组中有关汽轮机的启动，正常运行和紧急情况下的控制与运行。并根据实际运行情况，提出了一些控制和运行的建议。
【关键词】单轴联合循环；汽轮机；控制；保护
1.系统简介
江苏张家港华兴电力有限公司的燃气-蒸汽联合循环发电机组主要设备分燃机、汽机、余热锅炉、GIS4个部分，机岛设备选用美国GE公司生产的机型。设备为单轴排列形式，排列顺序为燃气轮机、汽轮机、发电机。其中汽轮机的有关设计参数如下。型号:D10；形式:双缸(一高中压合缸，一低压缸)、下排汽；设计背压: 5.96kPaa；末级叶片长度: 850.9mm；ISO运行工况进汽参数:高压蒸汽进汽压力/温度为: 9.564MPa/565.5℃；再热蒸汽进汽压力/温度为:2.146MPa/565.5℃；低压蒸汽进汽压力/温度为:0.384MPa/294.8℃。
汽轮机高压缸进汽由一个联合汽阀(截止阀和调阀在同一个阀体内)来控制，来自余热锅炉的高压蒸汽首先通过截止阀，然后经调节阀进入高压缸。蒸汽通过高压缸膨胀作功后，从外缸的排汽口排出，与中压汽包产生的中压蒸汽混合后，进入再热器，再通过两只再热联合汽阀进入中压缸。中压缸的排汽和低压汽包产生的低压蒸汽相混合后经联通管进入低压缸，蒸汽在通流部分的中央进入，并流向两端的排汽口，向下进入凝汽器。当机组启动转速大于2250r/min后，为保证汽轮机低压叶片不因鼓风加热而超温，由辅助蒸汽作为冷却蒸汽通过低压缸进汽阀进入低压缸。另外在高压缸第6级后还引出一路蒸汽去冷却中压转子。
2.汽轮机进汽前的有关控制
2.1轴封汽的控制
机组启动前，由辅助蒸汽提供汽轮机所需的轴封用汽。轴封汽母管分出4个支管分别通向高中压缸前后轴封，以及低压缸的前后轴封。轴封汽母管的压力由两个气动调节阀-调压阀SSFV和卸压阀SSDV共同来控制。轴封汽母图2低压缸进汽阀ACV的控制管的压力设定值缺省值为25kPa，操作人员也可以自行设定。需要说明的是在SSFV前，还设计有一个手动调节阀来对辅助蒸汽(压力在1MPa左右)先进行节流减压。在第一次启动前，需要手动调整该阀的开度，以保证在轴封母管压力达到设定值时SSFV的开度大致在80%左右。在汽轮机进汽负荷升高后，高压缸轴封的漏汽已经能够满足中压缸和低压缸的轴封汽要求，这时SSFV会关闭，而SSDV开始开启。实际运行数据表明，这个负荷大致在250MW左右。负荷越高，SSDV的开度越大，以保持轴封汽母管的压力稳定在设定值。
2.2低压进汽阀ACV的控制
由于机组采取单轴布置形式，在汽轮机进汽前，燃气轮机带着汽轮机转子以同样转速转动。为保护汽轮机低压叶片不由于鼓风加热而超温，需要在低压缸中通入额外冷却蒸汽来带走热量。辅助蒸汽通过一个调压阀减压后通过汽轮机的低压截止阀ASV和低压进汽阀ACV进入汽轮机中压缸的排汽段，大部分蒸汽通过中低压联通管进入低压缸。ASV和ACV都是液压阀，机组启动转速大于45 r/min后跳闸油压力开始建立， ASV就逐渐打开。当转速高于2250r/min后，ACV满足开启条件。这时如果ACV前的压力高于设定值0.15MPa(该设定值操作员可自行设定)，ACV阀就会打开。控制系统首先计算需要的流量值APC，只要实际压力高于设定值5%，APC就达到100%。控制系统然后根据内置的阀门特性曲线插值得到阀位的开度指令(即APC其实是一个流量指令)，通过液压伺服装置控制ACV的阀位到指令位置。为了在某些情况下限制ACV的开度，控制系统还允许操作员手动设定流量限定值AFLR(最大为105%)，该值和APC的小选值作为实际冷却蒸汽流量指令。例如如果辅助蒸汽的流量过小，ACV开度过大会导致阀前压力下降，根据APC的计算公式，ACV会关闭。通过降低AFLR可以限制ACV的開度，保证阀前压力大于ACV开启的设定压力值。另外，ACV的开度还受阀前压力下降速率的影响。若运行中AP发生变化，中间信号APL-SP将会以0.1333%/s的速率跟踪AP的值，若AP下降太快，AP和APL—SP的差值就越大，APL越小。最终的低压蒸汽流量控制指令ACV—REF的值是APC， AFLR以及APL3者的小选值。
3.汽轮机高压调节阀的控制
3.1高压进汽过程中的控制
在机组启动转速大于45 r/min后跳闸油压力开始建立，高压截止阀、再热截止阀和调节阀都将处于全开位置，唯一关闭的是高压调节阀。如果高压蒸汽的参数满足条件，就可以通过点击操作画面的“自动”按钮让控制系统自动开启高压调节阀到100%开度，开阀的速率根据汽轮机转子的应力水平自动计算获得(最大为10%/min)。操作员也可以设定开阀的速率(最大值同为10%/min)，该速率将和自动计算出的速率相比较，如果操作员选择“手动”开启高压调节阀，操作员输入的开阀速率被直接用来控制阀门的开启速率。
高压蒸汽的参数必须满足下面两个条件。(1)高压调节阀前蒸汽压力在3.758~10.11MPa之间，并且温度在256.8~593.3℃之间。(2)高压蒸汽温度和高压缸金属温度差在允许范围，即高压蒸汽温度在DIFF—MN—HP和DIFF—MX—HP范围之内。其中DIFF—MN—HP和DIFF—MX—HP根据高压缸第一级缸体温度(两个温度的平均值)TT—1SB—CS计算获得。
3.2高压蒸汽的压力控制(IPC以及IPL)
随着高压调节阀的开启，高压旁路阀关闭到10%以下后，若蒸汽的压力和温度稳定，可以投入“IPC ON”。这时高压调阀的开度将由IPC的计算值来控制，IPC的计算和低压进汽阀的APC类似。只要实际压力高于设定值5%，IPC就达到100%。然后控制系统根据内置的高压调阀流量特性曲线得到阀门开度指令，控制调阀的开度。在运行中若实际压力下降到小于IPCR×105%，IPC将小于100%，阀门会逐渐关小，直到阀前压力回复到IPCR×105%以上。同低压进汽阀一样，高压调阀同样设计有阀前压力下降速率限制IPL—RS。该值根据高压调节阀前压力IP的变化速率来计算得到，若运行中IP发生变化，中间信号IP—SP将会以0.1333%/s的速率跟踪IP的值，若IP下降太快，IP和IP—SP的差值就越大，IPL—RS越小。待压力稳定后，该限制自动退出。
4.抽真空阀及冷却阀的控制
为了减少鼓风加热，汽轮机的高压缸和中压缸在未进汽前需要保持真空状态。高压缸的抽真空管道布置在排汽管上，通向凝汽器。而中压缸的抽真空管道布置在再热联合阀后，通向本体疏水扩容器。两个管道上都配置有单独的气动阀门，在汽轮机高压调阀开启后，这两个阀门将会关闭，高压调阀关闭后，该阀门开启。另外，高压缸第6级后还抽出一路蒸汽通过一个气动阀门去冷却中压进汽处的转子表面。该阀门在汽轮机满足启动条件后自动打开，当高压蒸汽压力超过8.42 MPa，并且高压调阀的开度超过95%后该阀自动关闭。
【参考文献】
［１］焦树建.燃气-蒸汽联合循环[M].北京:机械工业出版社，2003.
［２］杨顺虎.燃气-蒸汽联合循环发电设备及运行[M].中国电力出版社，2003.
【关键词】单轴联合循环；汽轮机；控制；保护
1.系统简介
江苏张家港华兴电力有限公司的燃气-蒸汽联合循环发电机组主要设备分燃机、汽机、余热锅炉、GIS4个部分，机岛设备选用美国GE公司生产的机型。设备为单轴排列形式，排列顺序为燃气轮机、汽轮机、发电机。其中汽轮机的有关设计参数如下。型号:D10；形式:双缸(一高中压合缸，一低压缸)、下排汽；设计背压: 5.96kPaa；末级叶片长度: 850.9mm；ISO运行工况进汽参数:高压蒸汽进汽压力/温度为: 9.564MPa/565.5℃；再热蒸汽进汽压力/温度为:2.146MPa/565.5℃；低压蒸汽进汽压力/温度为:0.384MPa/294.8℃。
汽轮机高压缸进汽由一个联合汽阀(截止阀和调阀在同一个阀体内)来控制，来自余热锅炉的高压蒸汽首先通过截止阀，然后经调节阀进入高压缸。蒸汽通过高压缸膨胀作功后，从外缸的排汽口排出，与中压汽包产生的中压蒸汽混合后，进入再热器，再通过两只再热联合汽阀进入中压缸。中压缸的排汽和低压汽包产生的低压蒸汽相混合后经联通管进入低压缸，蒸汽在通流部分的中央进入，并流向两端的排汽口，向下进入凝汽器。当机组启动转速大于2250r/min后，为保证汽轮机低压叶片不因鼓风加热而超温，由辅助蒸汽作为冷却蒸汽通过低压缸进汽阀进入低压缸。另外在高压缸第6级后还引出一路蒸汽去冷却中压转子。
2.汽轮机进汽前的有关控制
2.1轴封汽的控制
机组启动前，由辅助蒸汽提供汽轮机所需的轴封用汽。轴封汽母管分出4个支管分别通向高中压缸前后轴封，以及低压缸的前后轴封。轴封汽母管的压力由两个气动调节阀-调压阀SSFV和卸压阀SSDV共同来控制。轴封汽母图2低压缸进汽阀ACV的控制管的压力设定值缺省值为25kPa，操作人员也可以自行设定。需要说明的是在SSFV前，还设计有一个手动调节阀来对辅助蒸汽(压力在1MPa左右)先进行节流减压。在第一次启动前，需要手动调整该阀的开度，以保证在轴封母管压力达到设定值时SSFV的开度大致在80%左右。在汽轮机进汽负荷升高后，高压缸轴封的漏汽已经能够满足中压缸和低压缸的轴封汽要求，这时SSFV会关闭，而SSDV开始开启。实际运行数据表明，这个负荷大致在250MW左右。负荷越高，SSDV的开度越大，以保持轴封汽母管的压力稳定在设定值。
2.2低压进汽阀ACV的控制
由于机组采取单轴布置形式，在汽轮机进汽前，燃气轮机带着汽轮机转子以同样转速转动。为保护汽轮机低压叶片不由于鼓风加热而超温，需要在低压缸中通入额外冷却蒸汽来带走热量。辅助蒸汽通过一个调压阀减压后通过汽轮机的低压截止阀ASV和低压进汽阀ACV进入汽轮机中压缸的排汽段，大部分蒸汽通过中低压联通管进入低压缸。ASV和ACV都是液压阀，机组启动转速大于45 r/min后跳闸油压力开始建立， ASV就逐渐打开。当转速高于2250r/min后，ACV满足开启条件。这时如果ACV前的压力高于设定值0.15MPa(该设定值操作员可自行设定)，ACV阀就会打开。控制系统首先计算需要的流量值APC，只要实际压力高于设定值5%，APC就达到100%。控制系统然后根据内置的阀门特性曲线插值得到阀位的开度指令(即APC其实是一个流量指令)，通过液压伺服装置控制ACV的阀位到指令位置。为了在某些情况下限制ACV的开度，控制系统还允许操作员手动设定流量限定值AFLR(最大为105%)，该值和APC的小选值作为实际冷却蒸汽流量指令。例如如果辅助蒸汽的流量过小，ACV开度过大会导致阀前压力下降，根据APC的计算公式，ACV会关闭。通过降低AFLR可以限制ACV的開度，保证阀前压力大于ACV开启的设定压力值。另外，ACV的开度还受阀前压力下降速率的影响。若运行中AP发生变化，中间信号APL-SP将会以0.1333%/s的速率跟踪AP的值，若AP下降太快，AP和APL—SP的差值就越大，APL越小。最终的低压蒸汽流量控制指令ACV—REF的值是APC， AFLR以及APL3者的小选值。
3.汽轮机高压调节阀的控制
3.1高压进汽过程中的控制
在机组启动转速大于45 r/min后跳闸油压力开始建立，高压截止阀、再热截止阀和调节阀都将处于全开位置，唯一关闭的是高压调节阀。如果高压蒸汽的参数满足条件，就可以通过点击操作画面的“自动”按钮让控制系统自动开启高压调节阀到100%开度，开阀的速率根据汽轮机转子的应力水平自动计算获得(最大为10%/min)。操作员也可以设定开阀的速率(最大值同为10%/min)，该速率将和自动计算出的速率相比较，如果操作员选择“手动”开启高压调节阀，操作员输入的开阀速率被直接用来控制阀门的开启速率。
高压蒸汽的参数必须满足下面两个条件。(1)高压调节阀前蒸汽压力在3.758~10.11MPa之间，并且温度在256.8~593.3℃之间。(2)高压蒸汽温度和高压缸金属温度差在允许范围，即高压蒸汽温度在DIFF—MN—HP和DIFF—MX—HP范围之内。其中DIFF—MN—HP和DIFF—MX—HP根据高压缸第一级缸体温度(两个温度的平均值)TT—1SB—CS计算获得。
3.2高压蒸汽的压力控制(IPC以及IPL)
随着高压调节阀的开启，高压旁路阀关闭到10%以下后，若蒸汽的压力和温度稳定，可以投入“IPC ON”。这时高压调阀的开度将由IPC的计算值来控制，IPC的计算和低压进汽阀的APC类似。只要实际压力高于设定值5%，IPC就达到100%。然后控制系统根据内置的高压调阀流量特性曲线得到阀门开度指令，控制调阀的开度。在运行中若实际压力下降到小于IPCR×105%，IPC将小于100%，阀门会逐渐关小，直到阀前压力回复到IPCR×105%以上。同低压进汽阀一样，高压调阀同样设计有阀前压力下降速率限制IPL—RS。该值根据高压调节阀前压力IP的变化速率来计算得到，若运行中IP发生变化，中间信号IP—SP将会以0.1333%/s的速率跟踪IP的值，若IP下降太快，IP和IP—SP的差值就越大，IPL—RS越小。待压力稳定后，该限制自动退出。
4.抽真空阀及冷却阀的控制
为了减少鼓风加热，汽轮机的高压缸和中压缸在未进汽前需要保持真空状态。高压缸的抽真空管道布置在排汽管上，通向凝汽器。而中压缸的抽真空管道布置在再热联合阀后，通向本体疏水扩容器。两个管道上都配置有单独的气动阀门，在汽轮机高压调阀开启后，这两个阀门将会关闭，高压调阀关闭后，该阀门开启。另外，高压缸第6级后还抽出一路蒸汽通过一个气动阀门去冷却中压进汽处的转子表面。该阀门在汽轮机满足启动条件后自动打开，当高压蒸汽压力超过8.42 MPa，并且高压调阀的开度超过95%后该阀自动关闭。
【参考文献】
［１］焦树建.燃气-蒸汽联合循环[M].北京:机械工业出版社，2003.
［２］杨顺虎.燃气-蒸汽联合循环发电设备及运行[M].中国电力出版社，2003.