一种汽轮机高压缸进汽管道疏水阀的控制优化介绍

一种汽轮机高压缸进汽管道疏水阀的控制优化介绍

庞向阳

杭州华电半山发电有限公司 浙江 杭州 310015

摘要：实现“碳达峰、碳中和”，是构建人类命运共同体的伟大实践，是推进我国经济社会发展动力转换的重要引擎。在我国2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标背景下，电力行业要保障电力安全可靠供应，加快清洁低碳转型，实现碳减排目标。相较于传统的火力发电而言，燃气-蒸汽联合循环发电机组在节能、环保方面具有一定的优势。本文介绍了一种燃气-蒸汽联合循环发电机组汽轮机高压缸进汽管道疏水阀的控制方法，通过该控制方法的优化满足了新的社会发展形势对机组安全稳定和节能降耗等方面的更高要求。

关键词：燃气-蒸汽联合循环 ；汽轮机；疏水阀；控制优化

引言：

GE 9FA燃气-蒸汽联合循环机组正常运行时，机组负荷由燃机负荷与汽机负荷组成，其中燃机负荷占2/3左右，汽机负荷占1/3左右。机组热态启动并网后，机组负荷为燃机负荷，机组通过控制燃机负荷保持燃机排气温度低于一定值（566℃），缓慢加热高压主蒸汽，使汽轮机高压缸满足进汽条件（主汽压力高于39kg/cm2，主汽温度高于高压进汽缸上壁温，且高过蒸汽品质合格），从而加入汽机负荷。汽轮机进汽前，再热器系统工质量有限，为防止燃气排气温度过高引起再热器系统干烧造成金属构件损坏，燃机负荷在等待汽轮机高压缸进汽阶段将被控制在较低值，因此缩短该阶段等待的时间，将有利于机组热态启动天然气耗的降低。

因汽轮机高压缸进汽工质参数的测点位于高压旁路管道进口与高压主汽联合阀之间（见图1），汽轮机高压缸未进汽前该段管道易形成流通死区，不利于工质品质的合格。因此在设置高压旁路进行工质品质提升的基础上，此前已通过适时开启高压主汽联合阀前管道疏水阀，加大主汽流通，加快汽轮机高压缸进汽，即机组点火后，主汽过热度低于13.9℃时，高压主汽联合阀前主汽管道疏水阀自动开启，运行人员将阀门改为手动状态；高压进汽后运行人员将阀门改为自动状态，主汽过热度高于27.8℃时，高压主汽联合阀前主汽管道疏水阀自动关闭。

图1

1 控制方法存在不足

高压主汽联合阀前管道疏水阀原有的开关逻辑，对加快汽轮机高压缸进汽有明显的作用。但仍存在一定的不足：

（1）为进一步响应节能降耗的政策，机组完成热态启动辅汽自供改造，即利用燃气-蒸汽联合循环机组停机后高、中压汽包高温高压蒸汽，利用高压汽包至中压汽包补气阀及相应管道，为机组热态启动提供辅助蒸汽用汽，减少启动锅炉天然气的使用。因此点火即开启高压主汽联合阀前主汽管道疏水阀，将造成高压汽包压力的过快损耗，不利于顺利完成辅汽自供。而且在未采用该方式进行热态启动的情况下，点火即开启该阀门，同样也可能存在高压汽包压力不必要的损耗，将加快进汽的效果打折扣。

（2）该阀门自动、手动模式需人为切换调整以控制阀门的开关，存在操作不当的可能，未形成本质安全，与企业数字电厂高自动化程度的理念相悖。

2 控制方法优化

为了解决机组启动过程中，高压主汽联合阀前管道疏水阀开启节点不够合理和自动化控制程度不高、安全系数不足的问题，我们通过采取增加控制逻辑的方法来实现。

综合以往运行人员的操作经验，增加设置相关控制逻辑，针对开启节点不够合理的问题，延后该阀门开启的时间，由点火后开启改为机组转速>2000rpm时自动开启；针对自动化控制程度不高、安全系数不足的问题，明确该阀门关闭节点为高压主汽联合阀开度>5%时，满足条件自动关闭，减少了运行人员切换阀门自动、手动模式的操作。

（1）针对高压主汽联合阀前管道疏水阀的自动开启，设计逻辑（图2）：

①管道蒸汽过热度<13.9℃；②FDX点火信号持续在；③机组转速>2000rpm或L94X停机信号持续在。

以上条件同时满足，该阀门将自动开启。

图2

（2）针对高压主汽联合阀前管道疏水阀的自动关闭，设计逻辑（图3）：

①管道蒸汽过热度>27.8℃；②FDX点火信号持续在；③机组热态启动模式信号持续在且高压主汽联合阀进汽控制阀CV开度>5% 或L94X停机信号持续在 或 机组冷态启动模式信号持续在或机组温态启动模式信号持续在。

以上条件同时满足，该阀门自动关闭。

图3

3 结束语

综上所述，通过对该高压主汽联合阀前管道疏水阀开关的控制方法优化，能够确保充分利用机组停机间隙高压汽包压力，保证机组热态启机顺利实现辅汽自供；进一步提高了机组的自动化水平，有效避免了运行人员的误操作，提高了机组的安全稳定性；进一步提升了加快汽轮机高压缸进汽的效果，更加有效地降低了机组热态启动气耗，减少了能源的消耗。在实际工作中，电力企业要充分结合自身设备特点，认真、客观分析控制逻辑的不足，研究并落实科学的对策，深入判断控制优化对设备的影响，有针对性地跟踪实施效果，从而在节能降耗的理念下，有力提升设备的安全性能，确保机组的持续健康发展，助力“两碳”目标顺利实现。

参考文献：

[1]杨顺虎.燃气-蒸汽联合循环发电设备及运行[M]. 北京:中国电力出版社,2003.

[2]张东晓,吴革新.大型燃气-蒸汽联合循环发电技术丛书:控制系统分册[M]. 北京:中国电力出版社,2009.

[3]赵琦,毛志伟.9F单轴燃气-蒸汽联合循环汽轮机的控制和保护[J].浙江电力.2005,(05):27,31.

作者简介:庞向阳，助理工程师，研究方向为燃气蒸汽联合循环发电运行 。