某燃?xì)廨啓C(jī)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化的技術(shù)改造

摘要：某9E燃?xì)廨啓C(jī)電廠為調(diào)峰電廠，電網(wǎng)調(diào)度對(duì)其機(jī)組的及時(shí)性和安全性要求較高，原機(jī)組設(shè)計(jì)配置了一臺(tái)透平間抽風(fēng)機(jī)88BT和一臺(tái)負(fù)荷間送風(fēng)機(jī)88VG，這兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的作用是在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行期間，將輔機(jī)間、透平間、負(fù)荷間艙室內(nèi)的熱量帶走，保證燃?xì)廨啓C(jī)安全運(yùn)行。而這兩臺(tái)風(fēng)機(jī)均無(wú)冗余備用風(fēng)機(jī)，一旦任何一臺(tái)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，將使透平間和負(fù)荷間冷卻風(fēng)量瞬時(shí)失去，由于燃?xì)廨啓C(jī)故障造成全廠聯(lián)合循環(huán)非計(jì)劃停運(yùn)。鑒于此，通過(guò)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)通風(fēng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的深入研究，采取了透平間和負(fù)荷間各增加一臺(tái)在線備用風(fēng)機(jī)的優(yōu)化方案，消除了機(jī)組的安全隱患。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)系統(tǒng);燃?xì)廨啓C(jī);邏輯聯(lián)鎖;控制系統(tǒng);風(fēng)機(jī)

中圖分類號(hào)：TK473;TM611.31? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號(hào)：1671-0797（2022）03-0072-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.03.021

0? ? 引言

某9E燃?xì)廨啓C(jī)電廠采用GE公司生產(chǎn)的PG9171E型燃?xì)廨啓C(jī)，于1996年投產(chǎn)，之后一直用作調(diào)峰發(fā)電。隨著對(duì)該9E燃?xì)廨啓C(jī)的深入了解，發(fā)現(xiàn)其透平間抽風(fēng)機(jī)和負(fù)荷間送風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)冗余不夠，未設(shè)計(jì)在線備用切換風(fēng)機(jī)，對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成一定威脅。雖然該電廠已制作了備用風(fēng)機(jī)，但出現(xiàn)故障時(shí)更換風(fēng)機(jī)所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法滿足電網(wǎng)的應(yīng)急需求。

1? ? 燃?xì)廨啓C(jī)原通風(fēng)系統(tǒng)概述

機(jī)組原通風(fēng)系統(tǒng)布置如圖1所示。

燃?xì)廨啓C(jī)通風(fēng)系統(tǒng)由透平間和負(fù)荷間通風(fēng)系統(tǒng)組成。燃?xì)廨啓C(jī)需要全天候運(yùn)行，其機(jī)組被安裝在完全密閉的罩殼內(nèi)部，輔機(jī)間、透平間還有負(fù)荷間的頂壁和四周均鋪設(shè)了具有良好隔熱性能的裝配材料，以便控制這兩個(gè)區(qū)域的空氣溫度并維持艙室的設(shè)計(jì)溫度，為機(jī)組提供理想的運(yùn)行環(huán)境。因此，無(wú)論是輔機(jī)間、透平間還是負(fù)荷間，艙室溫度均需要進(jìn)行24 h控制。為達(dá)到這一要求，燃?xì)廨啓C(jī)在各艙室頂部安裝了通風(fēng)系統(tǒng)，以保證艙室內(nèi)部空氣始終處于流通的狀態(tài)。

2? ? 燃?xì)廨啓C(jī)通風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

2.1? ? 透平間抽風(fēng)系統(tǒng)原理

透平間抽風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)輔機(jī)間和透平間的通風(fēng)冷卻，設(shè)計(jì)使輔機(jī)間溫度始終被控制在60 ℃以內(nèi)，透平間溫度被控制在80 ℃以內(nèi)，箱體內(nèi)外將始終處于0.05～0.1 kPa的微負(fù)壓狀態(tài)，使空氣由輔機(jī)間流向透平間被抽風(fēng)機(jī)抽走，解決透平間熱量向輔機(jī)間傳遞的問(wèn)題[1]。就設(shè)備本身而言，一旦透平間抽風(fēng)機(jī)88BT出現(xiàn)故障，將會(huì)導(dǎo)致輔機(jī)間和透平間冷卻風(fēng)量瞬時(shí)失去，使透平間內(nèi)熱通道部件工況發(fā)生變化，引起燃?xì)廨啓C(jī)振動(dòng)增大，同時(shí)高溫還會(huì)威脅到透平間和輔機(jī)間內(nèi)的熱工元件以及輔機(jī)和油系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.2? ? 負(fù)荷間送風(fēng)系統(tǒng)原理

負(fù)荷間通風(fēng)冷卻依靠負(fù)荷間送風(fēng)機(jī)88VG來(lái)完成，其作用如下：其一，將負(fù)荷間溫度控制在180 ℃左右;其二，將艙室內(nèi)部空間維持在微正壓狀態(tài)。一旦負(fù)荷間送風(fēng)機(jī)88VG出現(xiàn)故障，將直接導(dǎo)致負(fù)荷間溫度升高，威脅到燃?xì)廨啓C(jī)24個(gè)排煙熱電偶，改變?nèi)細(xì)廨啓C(jī)3#軸瓦的工作溫度場(chǎng)，引起燃?xì)廨啓C(jī)振動(dòng)上升，并且一旦負(fù)荷間軸隧溫度達(dá)到250 ℃，燃?xì)廨啓C(jī)將會(huì)自動(dòng)減負(fù)荷停機(jī)。

2.3? ? 通風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

由此可見(jiàn)，燃?xì)廨啓C(jī)通風(fēng)系統(tǒng)具有十分重要的作用，一旦出現(xiàn)故障，將無(wú)法對(duì)處于運(yùn)行狀態(tài)的燃?xì)廨啓C(jī)的透平間、負(fù)荷間溫度加以控制，若透平間、負(fù)荷間溫度超過(guò)規(guī)定值[2]，將直接導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。而該9E燃?xì)廨啓C(jī)原僅有一臺(tái)透平間抽風(fēng)機(jī)和一臺(tái)負(fù)荷間送風(fēng)機(jī)，一旦出現(xiàn)故障，均無(wú)在線備用風(fēng)機(jī)及時(shí)進(jìn)行切換，存在很大的安全隱患。

3? ? 技術(shù)重難點(diǎn)和優(yōu)化方案

3.1? ? 技術(shù)重難點(diǎn)

（1）燃?xì)廨啓C(jī)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的實(shí)質(zhì)原因是原機(jī)組設(shè)計(jì)的冗余量不足，最常見(jiàn)的優(yōu)化方法是增加一臺(tái)同容量的風(fēng)機(jī)作為備用風(fēng)機(jī)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察，原機(jī)組的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)排氣出口頂部，受熱輻射較為嚴(yán)重，而且機(jī)組設(shè)計(jì)之初并沒(méi)有預(yù)留設(shè)置備用風(fēng)機(jī)的場(chǎng)地和氣流、動(dòng)力電纜、控制電纜等通道，這和目前改造后的同機(jī)組設(shè)置有很大不同，缺乏相關(guān)的參考技術(shù)資料。

（2）該電廠燃?xì)廨啓C(jī)已改為艾默生的OVATION控制系統(tǒng)，和GE原Mark V控制系統(tǒng)有一定的差別，改造后的系統(tǒng)啟動(dòng)控制、風(fēng)機(jī)故障自動(dòng)切換等程序的修改等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，需要專業(yè)技術(shù)人員執(zhí)行。

3.2? ? 方案選擇

燃?xì)廨啓C(jī)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)布置如圖2所示。

該電廠依據(jù)原機(jī)組風(fēng)機(jī)參數(shù)，各仿制了一臺(tái)透平間抽風(fēng)機(jī)和一臺(tái)負(fù)荷間送風(fēng)機(jī)，作為燃?xì)廨啓C(jī)通風(fēng)系統(tǒng)故障時(shí)的緊急應(yīng)對(duì)措施，但更換時(shí)間較長(zhǎng)，不能滿足調(diào)峰電廠對(duì)機(jī)組的應(yīng)急要求。目前部分9E同類型燃?xì)廨啓C(jī)電廠對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造，是基于其原風(fēng)機(jī)位于機(jī)組箱體地面左右兩側(cè)，若將原風(fēng)機(jī)移至左右兩側(cè)地面，雖然機(jī)組設(shè)置更加合理，但由于風(fēng)機(jī)揚(yáng)程的限制，原機(jī)組的風(fēng)機(jī)以及風(fēng)道等都將不再適配，代價(jià)較大。而且目前這種風(fēng)機(jī)改造優(yōu)化設(shè)計(jì)缺少大量理論數(shù)據(jù)支持，優(yōu)化方案需要進(jìn)行多次試驗(yàn)，周期長(zhǎng)、成本高。

經(jīng)過(guò)實(shí)地考察分析，從安全性、經(jīng)濟(jì)性方面考慮，最終選擇擴(kuò)容新增風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)布置如下：在燃?xì)廨啓C(jī)透平間右側(cè)和煙道前方增加剛性風(fēng)機(jī)平臺(tái)，將原機(jī)組風(fēng)機(jī)移出排氣煙道上方，和新增風(fēng)機(jī)一起置于該平臺(tái)，以減少排氣煙氣熱輻射，且獲得更好的布置方式，還很好地滿足了電廠日常巡檢和檢修要求。

3.3? ? 新增MCC小室方案

因新增多臺(tái)備用風(fēng)機(jī)等，而原控制室內(nèi)沒(méi)有配置多余MCC柜開(kāi)關(guān)抽屜，需新增一個(gè)MCC小室，MCC小室內(nèi)配置MCC柜，以滿足新增設(shè)備的使用功能。

MCC小室供應(yīng)項(xiàng)目清單如表1所示。

3.4? ? 具體組態(tài)配置

3.4.1? ? 透平間抽風(fēng)機(jī)程序優(yōu)化

原機(jī)組通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一臺(tái)透平間抽風(fēng)機(jī)88BT和一臺(tái)負(fù)荷間送風(fēng)機(jī)88VG，88BT在燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)零轉(zhuǎn)速以上自動(dòng)投運(yùn)，停機(jī)熄焰后退出，60 min后，88BT再次投入，在燃?xì)廨啓C(jī)CO2滅火保護(hù)系統(tǒng)投入時(shí)88BT退出，透平間溫度高開(kāi)關(guān)26BT-1高于149 ℃報(bào)警[3]。增加一臺(tái)透平間抽風(fēng)機(jī)88BT-2后的88BT-1/2信號(hào)及邏輯聯(lián)鎖設(shè)計(jì)如下。

（1）88BT-1/2信號(hào)列表如表2所示。

（2）優(yōu)化后88BT-1/2邏輯聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)功能如下：

1）兩臺(tái)風(fēng)機(jī)具備預(yù)選功能，可以選擇任一風(fēng)機(jī)首先啟動(dòng);

2）兩臺(tái)風(fēng)機(jī)具備切換功能，機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下，可任意切換運(yùn)行的風(fēng)機(jī);

3）在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，33BT-1/52BT-1聯(lián)鎖啟動(dòng)88BT-2風(fēng)機(jī)，任一條件動(dòng)作則啟動(dòng)88BT-2風(fēng)機(jī);

4）在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，33BT-2/52BT-2聯(lián)鎖啟動(dòng)88BT-1風(fēng)機(jī)，任一條件動(dòng)作則啟動(dòng)88BT-1風(fēng)機(jī);

5）在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，30BT-1聯(lián)鎖啟動(dòng)88BT-2風(fēng)機(jī)，若出現(xiàn)88BT-1電氣故障則啟動(dòng)88BT-2風(fēng)機(jī);

6）在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，30BT-2聯(lián)鎖啟動(dòng)88BT-1風(fēng)機(jī)，若出現(xiàn)88BT-2電氣故障則啟動(dòng)88BT-1風(fēng)機(jī)。

3.4.2? ? 負(fù)荷間送風(fēng)機(jī)程序優(yōu)化

負(fù)荷間送風(fēng)機(jī)88VG檢測(cè)到火焰后，88VG投入，熄焰后直至負(fù)荷間溫度低于35 ℃，88VG退出，在燃?xì)廨啓C(jī)CO2滅火保護(hù)系統(tǒng)投入時(shí)88VG退出，負(fù)荷間溫度高開(kāi)關(guān)26VG-1高于204 ℃報(bào)警，軸隧溫度高TTIB1達(dá)到250 ℃，并網(wǎng)前會(huì)自動(dòng)停機(jī)，并網(wǎng)后會(huì)自動(dòng)減負(fù)荷[3]。增加一臺(tái)負(fù)荷間送風(fēng)機(jī)88VG-2后的88VG-1/2信號(hào)及邏輯聯(lián)鎖設(shè)計(jì)如下。

（1）88VG-1/2信號(hào)列表如表3所示。

（2）優(yōu)化后88VG-1/2邏輯聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)功能如下：

1）兩臺(tái)風(fēng)機(jī)具備預(yù)選功能，可以選擇任一風(fēng)機(jī)首先啟動(dòng);

2）兩臺(tái)風(fēng)機(jī)具備切換功能，機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下，可任意切換運(yùn)行的風(fēng)機(jī);

3）在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，33VG-1/52VG-1聯(lián)鎖啟動(dòng)88VG-2風(fēng)機(jī)，任一條件動(dòng)作則啟動(dòng)88VG-2風(fēng)機(jī);

4）在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，33VG-2/52VG-2聯(lián)鎖啟動(dòng)88VG-1風(fēng)機(jī)，任一條件動(dòng)作則啟動(dòng)88VG-1風(fēng)機(jī);

5）在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，30VG-1聯(lián)鎖啟動(dòng)88VG-2風(fēng)機(jī)，若出現(xiàn)88VG-1電氣故障則啟動(dòng)88VG-2風(fēng)機(jī);

6）在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，30VG-2聯(lián)鎖啟動(dòng)88VG-1風(fēng)機(jī)，若出現(xiàn)88VG-2電氣故障則啟動(dòng)88VG-1風(fēng)機(jī)。

3.4.3? ? 風(fēng)機(jī)信號(hào)聯(lián)絡(luò)表

通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化后的風(fēng)機(jī)信號(hào)聯(lián)絡(luò)表如表4所示。

3.4.4? ? 畫(huà)面修改

在燃?xì)廨啓C(jī)“UNIT CONTROL”下的“MOTORS”畫(huà)面上增加了88TK-3的控制和狀態(tài)顯示，如圖3所示。

3.5? ? 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)和調(diào)試

就地接線和邏輯修改完成后，接下來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳動(dòng)、靜態(tài)邏輯測(cè)試、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)等工作，電氣數(shù)據(jù)如表5所示。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)調(diào)試和試運(yùn)行，燃?xì)廨啓C(jī)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化后能在一臺(tái)常用風(fēng)機(jī)停用后迅速啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)，并能保持輔機(jī)間、透平間和負(fù)荷間溫度基本保持不變，維持燃?xì)廨啓C(jī)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。這表明機(jī)組在風(fēng)機(jī)發(fā)生故障后，這個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)仍能保持正常運(yùn)行，使運(yùn)行可靠性得到了顯著提高，從而有效消除了風(fēng)機(jī)故障造成非計(jì)劃停運(yùn)和事故的隱患，系統(tǒng)優(yōu)化改造達(dá)到了預(yù)期效果。

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收稿日期：2021-11-16

作者簡(jiǎn)介：肖永兵（1978—），男，湖北武漢人，工程師，長(zhǎng)期從事燃?xì)廨啓C(jī)電廠檢修管理工作。