压气机进口导叶控制系统

1、390MW燃气蒸汽联合循环机组压气机进口导叶控制系统孙巧玲（深圳前湾燃机电厂，广东，深圳，518054）摘 要：通过压气机进口导叶的开度控制，不仅可以在低转速时防止压气机发生喘振，还可以在部分负荷时，提高压气机出口空气温度，从而提高联合循环的效率。压气机进口导叶控制系统是燃机控制的重要组成部分，对保障机组的安全高效运行起着重要作用。本文对日本三菱M701F机组的进口导叶在机组启停和负荷调节时的开度调节及控制原理进行了详细介绍，以供大家参考。关键词：压气机 进口导叶 控制1引言压气机是燃气轮机中的一个重要组成部件，它负责从周围大气吸入空气并将其压缩升压，然后连续不断的向燃烧室提供高压空气。通常在

2、压气机第一级动叶前还有一列静止固定的叶片，称为进口导流叶片（进口导叶inlet guide vane ，简称IGV），用来控制进入第一级动叶前的气流方向。压气机进口导叶控制就是当机组启停或调整负荷时，通过调节IGV叶片角度的变化，限制进入压气机的空气流量，从而达到保护机组安全运行、提高运行效率的目的。2三菱M701F机组进口导叶控制系统21M701F机组进口导叶控制系统的工作概述深圳市前湾燃机电厂一期工程为日本三菱制造型号为M701F的三套390MW燃气蒸汽联合循环机组。由于燃机的本体结构不同，进口导叶控制系统的工作也各有特色，三菱M701F机组的进口导叶控制系统与GE机组略有不同，运行过程中

3、IGV叶片角度的变化见图1。如图所示，IGV的最小开度为34度，最大开度为5度。启动令发出（L4 master on），IGV即打开到中间开度，以减小空气流量，防止机组喘振。当机组转速>2745rpm时，IGV关闭到最小开度，在燃机负荷<108MW时，保持最小开度不变，以维持较高的燃机排气温度，提高联合循环的整体效率。若负荷继续增加，则IGV逐渐打开，到燃机负荷等于243MW时达到最大开度，之后即使负荷继续增加，IGV开度也保持不变。IGV控制的原理见图2 IGV控制原理图。图1 IGV角度变化图2.2 M701F机组进口导叶控制系统的控制功能在机组运行的整个过程中IGV控制所实现

4、的具体功能阐述如下。 1L4 （master on）1，即未发启动令或者停机时， IGV处于全关（0，34度）状态。2启停时的IGV控制低转速时，轴流压气机易发生喘振，造成压气机出口压力产生很大的波动。轴流式压气机在低转速工况下的稳定工作范围很窄，即轴流式压气机在启停时防止发生喘振的安全裕量比较小。通过调节IGV的角度和防喘抽气调节进口空气流速，可以有效防止喘振的发生。启停时，根据燃机的转速调节IGV的角度，在发出启动令且n<2745rpm时，IGV位于中间开度（39.5，19度），以减小进气流量，扩大压气机的稳定工作范围，防止喘振的发生。3负荷调节时的IGV控制带负荷运行时，IGV 的

5、开度控制由两部分组成。一部分为根据压气机进气温度和GT的负荷进行的负荷前馈控制，前馈控制器的输出为：FSRoil×F2（GTMW×F1（压气机进口空气温度）式中：FSRoil主燃料基准F1、F2给定的函数GTMW燃机负荷。GTMW发电机的出力根据中压进气压力计算得出的汽机出力。IGV开度控制的另一部分为根据燃机排气温度进行的闭环反馈控制，闭环反馈控制器的输出为排气温度平均值与排气温度参考值之差经PI控制器后的输出。负荷调节时，IGV的偏转角度为前馈控制器输出与反馈控制器输出之和，如图2中带负荷操作时的控制原理图。前馈控制可以提高控制系统对负荷变化的响应速度，闭环反馈控制可以

6、保证合适的排气温度，防止排气温度过高，二者结合很好的提高了控制的速度和精度。带负荷运行时，IGV的控制原理如下。（1）带厂用电运行（不带外部负荷）或Runback时，为了提高响应速度和准确度，强制排气温度反馈控制的控制输出为0，仅有IGV的前馈控制起作用。（2）带外部负荷运行升负荷的过程中，前馈控制起主要作用，反馈控制用于监控排气温度，防止超温。定负荷运行中，前馈控制的输出保持不变，主要是反馈控制调节IGV的开度，从而控制排气温度，防止超温。部分负荷运行时（n>98n0至燃机负荷<108MW），IGV保持34度的最小开度（空气流量为70%），这样可以提高排烟温度，使余热锅炉产生的蒸汽量上升，提高部分负荷运行时联合循环的效率。IGV从中间开度到最小开度的切换瞬间完成，切换的时间取决于IGV机械机构的动作时间。当燃机负荷>108MW时，随着燃机负荷的上升，IGV的开度逐渐开大，在燃机负荷等于243MW时，IGV达到5度的最大开度。燃机负荷>243MW时，负荷继续增大，IGV前馈控制的输出保持不变，反馈控制监控燃机排气温度。3结论上述可见，三菱M701F机组的进口导叶控制系统，既能在启停时很好的防止机组喘振，又能在带负荷阶段调节燃机排气温度，提高联合循环的效率，具有一