机组保养时燃气轮机IGV运作方式选择.doc

PG9171E燃机机组余热部分保养时燃气轮机IGV控制方式的合理选择赵光锋 毛建国（浙江浙能金华燃机发电有限责任公司，浙江 金华 321025） 摘要：本文从控制原理出发重点分析了燃气轮机带部分负荷时IGV投入与撤出两种控制方式的特点,提出了余热部分保养时采用燃气轮机IGV温控撤出的运作方式，使机组运行更具经济性,可供同类型机组参考、借鉴。 关键词：燃气轮机；IGV控制方式；选择0 前言 浙江浙能金华燃机发电有限责任公司5号机为GE公司生产的PG9171E型燃气轮机，锅炉为杭州锅炉厂提供的Q1153/526-173.6(33.3)-5.9(0.67)/500(257)型余热锅炉，汽轮机采用了上海汽轮机厂生产的LZN55-5.6/0.65型55MW联合循环双压凝汽式汽轮机，燃机控制系统为机组出厂配置的MARKV系统。目前，受社会用电需求下降影响，机组发电小时数大幅降低，大部分时间处于备用状态，因此，在进行机炉保养过程中合理选择IGV控制方式对提高联合循环发电经济性更具有积极意义。1 燃气轮机IGV两种控制方式的原理对比压气机进口导叶IGV控制就是通过IGV叶片转角的变化限制进入压气机的空气流量，这样就可以根据燃气轮机运行的各种需要改变IGV角度。燃气轮机通过人工手动控制模式或自动控制模式实现IGV角度的改变，一般情况下都选择自动控制模式。在自动控制模式下燃气轮机IGV运作方式有IGV温控撤出（单循环方式）和IGV温控投入（联合循环方式）之分，但是从控制逻辑计算上分析可知，两种运作方式既有共同点也有不同之处。1 IGV两种控制方式共同点图1 IGV控制基准CSRGVX：IGV温度控制和手动控制基准 CSKGVMN：IGV最小全速角57CSRGVP：部分转速IGV控制基准 CSKGVMAX：IGV全开角86CSRGVOUT：IGV的伺服输出基准燃气轮机为了降低机组启动功率和扩大压气机的稳定工作范围，正常启动时IGV保持在全关位置34，CSRGVOUT输出值刚开始由CSRGVP赋予，如图1所示。部分转速IGV控制基准CSRGVP在燃气轮机转速低于TNHCOR值转速标准校正值）时一直为34，与此对应IGV开度为34。当燃气轮机转速高于TNHCOR值并逐步上升到全速时，CSRGVP由34逐步上升到86，与此同时IGV开度由34逐步上升到57但不会达到86。这是因为CSRGVP57时，CSRGVOUT值由原来CSRGVP赋予让位于CSRGVX 与CSKGVMN中的最大值赋予。由图2可知，只有当TTXM与最小选择门输出温度值之差大于零摄氏度情况下才能使L60GVERR逻辑置“1”，允许 CSRGVX值逐步上升。但是燃气轮机启动过程中，特别是启动马达脱扣后TTXM值并不高，CSRGVX值不会超过CSKGVMN57，因此，燃气轮机到达全速时其IGV开度维持在最小全速角57。为满足热力系统不同运行工况的要求，燃气轮机设置有IGV温控，IGV温控是通过对IGV角度的控制实现对燃气轮机排气温度的控制。随着机组并网，负荷上升，排气温度升高到IGV温控点时CSRGVX值就超过CSKGVMN57，IGV开度从57逐步开大，以维持排气温度与IGV温度控制点的一致，直到IGV开全。 图2 IGV自动控制方式时CSRGVX计算简图TTXM：燃气轮机平均排气温度修正值 TTRX：排气温度控制基准TTRXGVB：保护偏置IGV排气温度命令 L83GVSS：单循环运行选择CSRGV：IGV基准角度 CSRGV_TEMP：IGV温度控制基准L60GVERR：通过排气温度和IGV温度基准“开关”IGVL60GVMAX：IGV在最大位置CSRGV86，逻辑置“1”L60GVMIN：IGV在最小位置CSRGV57，逻辑置“1”2 IGV两种控制方式异同点燃气轮机基本排气温控线和IGV温控投入时的联合循环IGV温控线有各自的等温线、拐点、斜率，而且都和压气机排气压力CPD有关系。由图2可知，IGV温控撤出和IGV温控投入两种运作方式下IGV排气温度控制点是不一样的。选择IGV温控撤出时最小选择门的输出值是371，排气温度超过371就开大IGV角度，排气温度控制始终以371为目标，直到IGV开全。而IGV温控投入时的IGV排气温度控制点高于IGV温控撤出时的IGV排气温度控制值371，在燃气轮机带部分负荷为维持给定点排气温度，IGV开大起始时间上IGV温控投入运作方式要比IGV温控撤出运作方式迟的多，导致进气流量前者比后者小，排气温度却要比后者高。因此，IGV温控撤出运作方式由于燃机排气温度低，适合应用于热力系统的全冷态启动，有利于压力、温度按照规定控制缓慢上升，使热力系统各部分受热均匀，避免了热应力过大情况的出现；而IGV温控投入运作方式适合应用于热力系统的热态启动，达到热力系统快速启动的目的。同时，燃气轮机在带部分负荷运行时IGV角度的改变对燃气轮机本身效率的影响不大，主要影响的是燃气轮机压气机进气流量，进而影响排气温度的高低，从而对热力系统的效率有着重大影响。为此，下表实测的一些运行参数可以说明：在燃气轮机带同等负荷下，IGV温控投入控制方式能提高热力系统的效率和运行经济性，具体实测数据如下：IGV温控状态环境温度IGV实际开度燃机负荷MW燃机排气温度撤出9.2676.4456.56370.96投入9.2656.9656.96432.52 机炉保养时燃气轮机IGV两种控制方式经济性对比目前，我们公司机炉保养采用的是加胺成膜胺保护法，当热力系统压力、温度降至合适条件时，在热力系统中加入十八胺，具体操作控制是：停机前4小时开始加药，确保加药到停机有2小时以上的时间循环。为满足加药条件，燃气轮机只能带部分负荷以控制热力系统的运行参数在规定范围内。由于加药的总时间比较长，机组带部分负荷，这种情况下燃气轮机IGV控制方式的合理选择，会影响到整个联合循环运行的经济性，以下是部分实测运行数据： IGV温控状态环境温度IGV开度燃机负荷MW汽机负荷MW汽机补汽状态锅炉入口烟气温度过热蒸汽温度燃机发电油耗gkwh联合循环发电油耗gkwh撤出9.685.9787.6442.52投入451.45443.52296199投入9.456.9656.9628.5撤出446.35440.67344277十八胺具有在高温下分解的特性，因此，实际运行中一般将过热蒸汽温度控制在440左右。由上表实测数据中可以分析得到：在环境温度、过热蒸汽温度接近的情况下, 燃气轮机IGV控制方式的不同,对燃机和汽机的负荷影响比较大，联合循环运行经济性存在很大的差异。造成这一差异的主要原因是：IGV温控投入时，由于IGV开度小，压气机进气流量小,排气温度较高,机组只能带低负荷,而且因为燃气轮机烟气流量小，供给热力系统的总能量少,致使余热部分参数低,汽机补气不具备投入条件,最终导致汽机负荷也低,运行经济性差； IGV温控撤出运作时,由于燃气轮机IGV开度大,压气机进气流量大,排气温度相对低,机组有较大的加负荷空间，通过加负荷可提高燃气轮机运行效率，同时，供给余热部分的总热量就多，余热部分运行参数较理想,汽机出力可大幅度增加，运行经济性就体现出来了。3 结束语IGV系统是燃气轮机的重要系统之一,掌握IGV