燃燒器旁通閥研究

楊帆

摘 要：為了改進(jìn)部分負(fù)載時燃燒的穩(wěn)定性，在M701F型燃?xì)廨啓C(jī)上安裝了旁路機(jī)構(gòu)。基于此，本文首先介紹了M701F型燃?xì)廨啓C(jī)上安裝的旁路機(jī)構(gòu)，然后探討旁通閥的動作情況，以期能為相關(guān)學(xué)者的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；旁通閥；啟停機(jī)

中圖分類號：TK411 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）14-0086-02

Study On the By-pass Valve of the Burner

YANG Fan

（Beijing Jingfeng Gas Power Generation Co.， Ltd.，Beijing 100074）

Abstract： In order to improve the combustion stability under partial load， a bypass mechanism was installed on the M701F gas turbine. Based on this， this paper first introduced the bypass mechanism installed on the M701F gas turbine， and then discussed the action of the bypass valve， in order to provide reference for the research of the related scholars.

Keywords： gas turbine；bypass valve；start stop

1 燃燒器的旁路機(jī)構(gòu)

M701F型燃?xì)廨啓C(jī)上安裝有旁路機(jī)構(gòu)（如圖1所示），以改進(jìn)部分負(fù)載時燃燒的穩(wěn)定性。燃燒器旁路機(jī)構(gòu)旁通閥將壓氣機(jī)的出口空氣直接引入過渡段（尾筒），以提高啟動時火焰的穩(wěn)定性并保持提升負(fù)荷時理想的空燃比。旁路機(jī)構(gòu)在機(jī)組滿負(fù)荷時完全關(guān)閉。

旁路機(jī)構(gòu)主要由柵形閥、閥桿及油動機(jī)組成。旁路機(jī)閥體上均勻分布著20只旁通空氣孔，分別與對應(yīng)的20只燃燒器尾筒通過旁路彎管一一連接。油動機(jī)控制閥環(huán)的轉(zhuǎn)動，改變旁通空氣孔流通面積的大小，以控制流經(jīng)燃燒器燃燒區(qū)域空氣的多少。

柵形閥由旁路機(jī)構(gòu)本體和旁路環(huán)組成（見圖2）。執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動旁路環(huán)，使柵形閥打開和關(guān)閉，這可調(diào)節(jié)經(jīng)旁路彎頭進(jìn)入過渡段的空氣量。旁路系統(tǒng)用于控制以下兩種情況：①當(dāng)燃料流量小時，難以保持火焰穩(wěn)定；②當(dāng)燃料流量大時，NOx值急劇增大。

燃料/空氣比由通過旁路彎頭進(jìn)入過渡段的空氣量控制。旁路閥在部分負(fù)荷條件下打開，從而增加通過過渡段的空氣量，減小通過噴嘴的空氣流量。

2 旁通閥動作情況

圖3為京豐燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司#1機(jī)組啟停機(jī)曲線。從圖3可知，燃燒器旁路閥在啟動至滿負(fù)荷過程中的動作情況，啟機(jī)到點(diǎn)火B(yǎng)V最大開度100，點(diǎn)火到2 200r/min關(guān)小至54，2 200r/min到機(jī)組暖機(jī)負(fù)荷全開，然后隨負(fù)荷調(diào)節(jié)。

M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)每個燃燒器均設(shè)置旁路閥來調(diào)整進(jìn)入燃燒器的空氣量，目的是優(yōu)化空燃比。旁路閥控制與值班燃料流量控制共同作用，保證了燃燒過程中火焰的穩(wěn)定性、燃燒波動在正常范圍及降低燃燒過程中產(chǎn)生的NOx含量。

燃燒器旁路閥的控制（見圖4）采用與IGV類似的預(yù)置曲線控制，其控制信號輸出為BYCSO，伺服閥的控制信號為BYCSO1。并網(wǎng)前，BYCSO1是轉(zhuǎn)速、燃燒器殼壓力和壓氣機(jī)入口溫度的函數(shù)；并網(wǎng)后，BYCSO1是燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷、燃燒器殼壓力和壓氣機(jī)入口溫度的函數(shù)[1-3]。

并網(wǎng)前BYCSO1的計算式為：

BYCSO1=BYCSO （1）

式（1）中：BYCSO表示BYCSO的基本輸出值，是燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速、燃燒器殼壓力和壓氣機(jī)進(jìn)口溫度的函數(shù)。

并網(wǎng)后BYCSO1的計算式為：

BYCSO1=BYCSO0-[Δ]BYCSO[×]TBYCSO （2）

式（1）中：BYCSO0表示BYCSO的基本輸出值，是燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷、燃燒器殼壓力和壓氣機(jī)進(jìn)口溫度的函數(shù)；[Δ]BYCSO表示BYCSO的溫度修正系數(shù)，也是燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷、燃燒器殼壓力和壓氣機(jī)進(jìn)口溫度的函數(shù)；TBYCSO表示環(huán)境溫度修正系數(shù)，是壓氣機(jī)進(jìn)口溫度的函數(shù)。

M701F型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室由環(huán)繞機(jī)軸布置的20個燃燒小室組成，每個小室有9個燃?xì)鈬娮臁Ｔ?8、#9燃燒室安裝有點(diǎn)火裝置，#18、#19燃燒室安裝4組火焰探測器。分別是#18火焰探測器A/B，#19火焰探測器A/B。

點(diǎn)火信號邏輯為#18火焰探測器A/B中任意一個檢測有火，并且#19火焰探測器A/B中任意一個檢測有火，點(diǎn)火信號由0變?yōu)?，也就是機(jī)組啟動點(diǎn)火成功時，控制信號輸出BYCSO為通過BYCSO1的相關(guān)計算值。

當(dāng)點(diǎn)火信號由1變?yōu)?即當(dāng)機(jī)組打閘停機(jī)時，控制信號輸出BYCSO為一個恒定的點(diǎn)火設(shè)定設(shè)定值。直到下一次機(jī)組啟動點(diǎn)火成功時，BYCSO信號始終為點(diǎn)火設(shè)定值。通過京豐燃?xì)?1機(jī)組啟停機(jī)曲線得知，燃燒器旁通閥開度于機(jī)組點(diǎn)火前一直處于全開狀態(tài)，其控制信號輸出為100，即點(diǎn)火設(shè)定值為100。

3 結(jié)語

本文介紹了燃燒器旁通閥理論與邏輯的一些基礎(chǔ)知識，分析了旁通閥在機(jī)組啟動運(yùn)行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。希望本文的研究能為M701F型機(jī)組日后的監(jiān)視工作提供幫助。

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