M701F機組啟動中汽機無法進汽分析與對策

摘要：文章通過對M701F燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組在啟動過程中由于汽輪機的狀態(tài)不同，余熱鍋爐啟動過程中蒸汽壓力和溫度的上升不同步，導(dǎo)致主汽閥前蒸汽的溫度和壓力不能和對應(yīng)的金屬溫度相匹配，造成汽輪機無法進汽進行了分析，找出了影響蒸汽溫度和壓力上升的原因并提出有效的解決措施。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合循環(huán)；調(diào)峰；機組啟動；旁路閥；邏輯控制；溫度匹配 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK267 文章編號：1009-2374（2015）04-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0322

1 M701F機組啟動簡介

惠州LNG電廠一期工程為三臺390MW燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，運行方式為兩班制調(diào)峰運行。機組啟動過程是：燃機先由SFC帶動吹掃后點火升速，2200RPM左右SFC脫扣，大軸自持升速至滿轉(zhuǎn)3000RPM并網(wǎng)后燃機升負荷至暖機負荷暖機，待汽機進汽條件滿足后，汽機開始進汽帶負荷。以后燃機汽機負荷繼續(xù)升高，機組負荷升至200MW時，機組啟動完成。

2 汽機啟動過程特點

2.1 汽機進汽條件

汽輪機的狀態(tài)按照高壓缸內(nèi)缸金屬溫度分為熱態(tài)（溫度大于400℃）、溫態(tài)（溫度在230℃與400℃之間）、冷態(tài)（溫度低于230℃）。機組升負荷過程中，燃機負荷先升至暖機負荷（暖機負荷值根據(jù)汽輪機的狀態(tài)來決定，熱態(tài)、溫態(tài)、冷態(tài)時暖機負荷分別為120MW、78MW、52MW）暖機，待汽機的進汽條件滿足后，主汽門開啟汽機進汽。汽機的進汽條件為：（1）高壓與再熱主蒸汽的過熱度均大于56℃；（2）高壓主蒸汽壓力大于4.7MPa，再熱主蒸汽壓力大于1MPa；（3）高壓金屬匹配溫℃介于-56℃至110℃之間或者高壓金屬匹配溫度高于-56℃且高壓主蒸汽溫度低于430℃；（4）中壓金屬匹配溫度高于-56℃。

2.2 汽輪機高壓主蒸汽壓力控制

機組啟動過程中，控制系統(tǒng)主要通過兩種方式來控制主蒸汽的升壓率。

2.2.1 汽包升壓率限制。機組并網(wǎng)3分鐘后，若汽包升壓率超過設(shè)定值，機組將發(fā)出“LOAD HOLD”指令，機組維持負荷；當汽包升壓率降到設(shè)定值以下，“LOAD HOLD”報警復(fù)歸，機組重新開始升負荷。

控制系統(tǒng)通過計算汽包壓力對應(yīng)的飽和溫度的升溫率來反映汽包升壓率，高、中、低壓汽包的限制值分別為3.5℃/min、16.5℃/min、22℃/min。

2.2.2 汽機旁路閥控制。汽機未進汽前，主汽壓力由汽機旁路閥直接控制。機組點火前，高壓旁路閥處于實際壓力跟蹤模式，其壓力設(shè)定值為上次停機熄火時的高壓主汽壓力。因為停機期間高壓主汽壓力下降，該設(shè)定值大于啟動初期的高壓主汽壓力，故高旁在點火前保持全關(guān)。

機組點火后，高壓旁路閥轉(zhuǎn)為最小壓力控制模式，但只有當“HPTBV CONTROL ON”觸發(fā)后，最小壓力控制模式才起作用。“HPTBV CONTROL ON”觸發(fā)的條件為高旁前主汽壓力大于4.8MPa或高旁前主汽壓力較點火時升高0.3MPa且壓力值已高于0.5MPa。機組低溫態(tài)點火時的主汽壓力較低，需等到鍋爐升溫升壓一段時間后“HPTBV CONTROL ON”才能觸發(fā)。

機組點火后，若“HPTBV CONTROL ON”未觸發(fā)，高旁壓力設(shè)定值將由上次熄火時的高壓主汽壓力值轉(zhuǎn)為跟蹤實際高壓主汽壓力，高旁仍保持全關(guān)。

機組低溫態(tài)啟動，一般高壓主汽升壓至0.7MPa左右，“HPTBV CONTROL ON”觸發(fā)，高旁設(shè)定值開始以最小壓力設(shè)定值（燃機出力有關(guān)的函數(shù)與5.3MPa取高值）為目標值按一定的升壓速率上升。當高旁設(shè)定值與實際壓力的差值大于0.02MPa時，高旁設(shè)定值停止上升；當差值小于0.02MPa時，延時30秒后高旁設(shè)定值重新向目標值上升。這樣就使高壓主汽壓力在高旁的控制下按設(shè)定升壓速率上升。當機組啟動完畢后，高旁全關(guān)，轉(zhuǎn)為后備模式。

3 問題的提出

2013年7月份機組在低溫態(tài)啟動過程中多次出現(xiàn)汽機無法進汽的情況，其直接原因是在汽機的進汽條件不能同時滿足而無法進汽。該條件是高壓主蒸汽的壓力和高壓金屬的匹配溫度，當高壓主蒸汽緩慢升壓至進汽條件4.7MPa時，高壓主蒸汽溫度已超過430℃，高壓金屬匹配溫度亦已超過110℃。

3.1 事件詳情

某次的事件詳情：#1機停運4天，高壓缸入口金屬溫度300℃，高、中、低壓汽包壓力為零，機組為低溫態(tài)啟動。#1機組啟機后07∶25達到3000rpm，07∶32機組并網(wǎng)，07∶52中壓蒸汽壓力及溫度匹配進汽條件滿足，08∶12高壓主蒸汽壓力達到4.7MPa，高壓主蒸汽壓力滿足條件，但高壓主蒸汽溫度升高已超過430℃且高壓金屬匹配溫度超過110℃，致使進汽條件不能全滿足而無法進汽。

3.2 汽機進汽條件不滿足原因分析

機組啟動過程曲線如圖1所示。該曲線顯示了主蒸汽壓力的變化情況、主蒸汽溫度的變化情況、主蒸汽金屬匹配變化情況以及旁路閥的動作情況。

圖1 機組啟動過程圖

通過對啟動曲線及高壓主蒸汽壓力控制邏分析得出如下結(jié)論：（1）機組啟動過程中，高壓主蒸汽的溫度只有汽包蒸汽升溫速度快使機組維持負荷（LOADHOLD）的限制，沒有其他方面的自動調(diào)節(jié)，基本由燃機排氣溫度和流量決定；（2）機組并網(wǎng)后，燃機排氣溫度高、排氣流量大，因主蒸汽的升壓率小使相對少量蒸汽被較多燃機排氣熱量不斷加熱，高壓主蒸汽溫度上升快，導(dǎo)致主蒸汽壓力上升嚴重滯后；（3）當汽機變?yōu)闇貞B(tài)時余熱鍋爐汽包壓力基本為0，此時機組啟動蒸汽升壓速度較慢；（4）汽機高壓旁路閥控制的高壓主蒸汽升速率設(shè)定值偏小，旁路閥開度較大，致使鍋爐產(chǎn)生的蒸汽被大量泄掉。

4 解決問題的措施

通過對機組汽機進汽條件不滿足的各種情況的分析和總結(jié)，為了避免機組再次發(fā)生汽機不能進汽情況，根據(jù)長期實踐和探索提出以下應(yīng)對措施：（1）在高壓主蒸汽溫度上升較快時，可適當關(guān)小高壓旁路閥的開度，使高壓主蒸汽溫度上升減緩，主蒸汽壓力升高加快，以機組不發(fā)出LOADHOLD為參考；（2）優(yōu)化操作，在冷態(tài)、低溫態(tài)啟機過程中，鍋爐、汽機系統(tǒng)在保證充分疏水的情況下，盡量減少系統(tǒng)蒸汽的外泄，以保證蒸汽的升壓速率；（3）在主蒸汽溫度上升較快時，可適當開啟高過減溫水調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)高壓主蒸汽的溫度上升速度，通過金屬匹配溫度的上升率，估算在金屬匹配溫度滿足進汽條件前，高壓主蒸汽的溫度低于430℃或者金屬匹配值高限值低于110℃；（4）如果以上措施仍不能遏制高壓主蒸汽溫度上升較快的趨勢，則可讓機組延遲并網(wǎng)、維持負荷和降低負荷等措施來降低高壓主蒸汽的溫度。

5 結(jié)語

惠州LNG電廠機組為調(diào)峰機組，機組的負荷由電網(wǎng)根據(jù)全網(wǎng)總負荷的情況靈活調(diào)配，機組不能長期連續(xù)運行，在電網(wǎng)用電負荷較低的季節(jié)，機組可能間歇性停機備用。機組停機幾天后再次啟動時，已處于冷態(tài)或者低溫態(tài)，機組啟動時就有可能出現(xiàn)汽機無法自動進汽的情況。本文通過對汽機無法進汽情況的全面詳細的分析，找出導(dǎo)致問題的原因，并提出了有效的解決措施，為同類型機組提供了寶貴的經(jīng)驗。

參考文獻

[1] 焦樹建.燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[2] 蔡青春.大型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備與運行

[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.

作者簡介：黃發(fā)安（1977-），女，廣東惠州人，廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司熱動助理工程師，研究方向：電廠運行。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）