文献标识码：B文章编号：1003-0492（2023）06-072-04中图分类号：TP273

★童振翔，陈海文，黄月丽，胡程斌，王博文，吕玥婷，胡孟文（华电浙江龙游热电有限公司，浙江龙游324400）

关键词：燃气轮机；负荷间冷却风机；国产化；自动停机；启停控制；优化

1　引言

某电厂建设有一套STAG209E燃气-蒸汽联合循环发电机组，由2台燃气轮机发电机组、2台余热锅炉、1台抽凝式蒸汽轮机发电机组和1台背压式蒸汽轮机发

电机组组成^[1]。燃气轮机控制系统采用GE公司的MarkVIe产品，余热锅炉、蒸汽轮机发电机组及其辅助控制系统均采用南自维美德DCS产品^[2]。

该电厂于2021年5月完成了其中一台燃气轮机控制系统国产化改造，将OEM厂商控制系统完整替换为全国产化的华电睿蓝maxCHD控制系统。机组改造后运行正常，达到了控制系统改造“无扰切换”的目标^[3]。

PG9171E型燃气轮机安装在密闭的罩壳内，通风冷却系统配置两台负荷间冷却风机的目的是确保运行过程中，负荷间室温保持在固定温度范围内，从而保证设备安全稳定运行^[4]。安装在负荷间顶部的冷却风机（88VG）将室外空气吹入负荷间进行强制通风冷却，将负荷间热量经两侧通道排至室外。

2　课题研究背景

2.1　现状介绍

PG9171E型燃气轮机的负荷间冷却风机（88VG）一共设置两台，互为备用，控制原理是基于设备运行良好的前提下（单台风机已能满足冷却通风效果），采用单一变量（转速）控制机理实现负荷间冷却风机的控制；燃机在全程运行过程中，采用了单一的转速控制参数。

在燃气轮机组未发生火灾的前提下，开机过程中转速大于额定转速的8.4%后，冷却风机投入运行；燃气轮机组在停机过程中，转速小于额定转速的3.2%，冷却风机退出运行。

负荷间排气间还设有三个温度传感器TT-IB-1/2/3对负荷间温度进行监测，这三个温度均接入燃机保护系统，当温度（三取中）达到430℉时会触发燃机自动降负荷，达到450℉时会触发自动停机。

2.2　问题与分析

当燃机长期运行之后，由于排气室炉墙板老化、排气室后墙与扩压器间膨胀护板变形、排气室与半圆间间隙较大（如图1所示）以及排气蜗壳保温性能降低等原因，负荷间温度会相应升高，单台风机运行无法满足冷却通风效果，当负荷间蜗壳温度达到一定值时会触发自动降负荷或自动停机，影响机组安全稳定运行。

针对燃机的备用负荷间冷却风机联锁启动未考虑负荷间蜗壳温度条件缺陷进行控制优化。

图1  排气室缺陷图

3　研究与实施

3.1　项目研究范围

对9E燃机负荷间冷却风机控制逻辑现存的问题进行分析，研究实现自动控制优化，主要范围与内容有：（1）梳理目前负荷间冷却风机的自动控制逻辑；（2）针对现有控制逻辑的缺陷，根据负荷间蜗壳温度在负荷间冷却风机自动控制逻辑中增加备用风机联锁启动、联锁停运以及触发最低技术出力功能；（3）解决燃机的备用负荷间冷却风机联锁启动未考虑负荷间蜗壳温度条件的缺陷和隐患。

3.2　方案研究与应用

3.2.1  方案的目标

9E燃机负荷间冷却风机控制优化的目标：（1）当负荷间蜗壳温度达到规定值时联锁启动备用冷却风机，加强负荷间通风冷却，保障机组安全稳定运行；（2）由于负荷间蜗壳温度高备用风机联锁启动后，在停机过程燃机解列后，同时当负荷间蜗壳温度低于某一定值时联锁停备用风机，保障机组安全的前提下实现备用风机的自动启停控制；（3）当负荷间蜗壳温度高备用风机联锁启动加强通风冷却后，负荷间蜗壳温度仍高，触发最低技术出力，进一步保障机组安全。

3.2.2  提炼现有负荷间冷却风机（88VG）控制逻辑

（1）硬回路启允许条件：无消防跳闸报警信号（火灾保护盘）；

（2）控制命令条件，以下条件同时满足：

· 机组未发生火灾；

· 燃机转速TNH≥8.4%（L14HT≥8.4%，复归

≤3.2%）。

（3）主风机顺控启动条件，以下条件同时满足：

· 负荷间冷却风机控制命令条件触发；

· 负荷间冷却风机选择主风机；

· 机组未发生火灾；

· 负荷间冷却风机没有故障报警。

（4）备用风机顺控启动条件，以下条件同时满足：

· 负荷间冷却风机控制命令条件触发；

· 负荷间冷却风机选择备用；

· 以下任一条件满足：

· 主风机出现电气故障；

· 主风机自动启动条件触发后15s主风机未运行或主风机出口挡板在关位置。

（5）运行风机自动停运条件，以下任一条件满足：

· 机组发生火灾；

· 停机过程，燃机转速TNH≤3.2%。

3.2.3  负荷间冷却风机（88VG）控制逻辑优化

（1）硬回路启允许条件：无消防跳闸报警信号（火灾保护盘）；

（2）控制命令条件，以下条件同时满足：

· 机组未发生火灾；

· 燃机转速TNH≥8.4%（L14HT≥8.4%，复归≤3.2%）。

（3）主风机顺控启动条件，以下条件同时满足：

①负荷间冷却风机控制命令条件触发；

②负荷间冷却风机选择主风机；

③机组未发生火灾；

负荷间冷却风机没有故障报警。

（4）备用风机顺控启动条件1，以下条件同时满足：

· 负荷间冷却风机控制命令条件触发；

· 负荷间冷却风机选择备用；

· 以下任一条件满足：

· 主风机出现电气故障；

· 主风机自动启动条件触发后15s主风机未运行或主风机出口挡板在关位置。

（5）备用风机顺控启动条件2，以下条件同时满足：

· 负荷间冷却风机控制命令条件触发；

· 燃机已并网；

· 以下任一条件满足：

· 蜗壳温度三取中温度>410℉，且蜗壳3个温度没有全部故障；

· 蜗壳3个温度全部故障。

（6）运行风机自动停运条件，以下任一条件满足：

· 机组发生火灾；

· 停机过程，燃机转速TNH≤3.2%。

（7）备用风机联锁启动后自动停运条件，以下条件同时满足：

· 燃机未并网；

· 负荷间冷却风机选择备用；

· 以下任一条件满足：

· 蜗壳温度三取中温度>410℉，且蜗壳3个温度没有全部故障；

· 蜗壳3个温度全部故障。

（8）自动降负荷至89MW（触发最低技术出力）并报警，以下条件同时满足：

· 两台负荷间冷却风机运行；

· 负荷间蜗壳温度（三取中）＞400℉。

备注：“备用风机顺控启动条件2”触发后自保持，“备用风机联锁启动后自动停运条件”满足后，复位“备用风机顺控启动条件2”的自保持。

3.2.4  负荷间冷却风机（88VG）控制优化后原理图

（1）负荷间冷却风机（88VG）控制原理图，如图2所示。

图2  负荷间冷却风机（88VG）控制原理图

（2）负荷回路控制优化原理图，如图3所示。

图3  负荷回路控制优化原理图

3.3　应用效果

GE公司原负荷间冷却风机的自动控制对机组安全运行存在极大的安全隐患^[5]。在进行分析后对负荷间冷却风机进行控制优化，提升了燃机运行的稳定性和可靠性，降低了负荷间蜗壳温度高发生燃机自动降负荷以及自动停机的概率，超越了燃机原厂商的负荷间冷却风机控制品质。

4　结束语

基于国内首台替代重型燃机的全国产化控制系统改造项目，运用华电睿蓝maxCHD控制系统平台强大、便捷与功能丰富的逻辑自编译功能，根据负荷间蜗壳温度在负荷间冷却风机自动控制逻辑中增加备用风机联锁启动、联锁停运以及触发最低技术出力功能。

通过对此项目的应用，机组安全经济运行有了极大的提升与保障。

作者简介：

童振翔（1991-），男，浙江衢州人，工程师，学士，现就职于华电浙江龙游热电有限公司，主要从事机务相关工作。

陈海文（1979-），男，浙江杭州人，高级工程师，学士，现就职于华电浙江龙游热电有限公司，主要从事热控相关工作。

黄月丽（1990-），女，广东湛江人，工程师，学士，现就职于华电浙江龙游热电有限公司，主要从事热控相关工作。

胡程斌（1987-），男，浙江东阳人，高级工程师，硕士，现就职于华电浙江龙游热电有限公司，主要从事热控相关工作。

王博文（1997-），男，浙江衢州人，学士，现就职于华电浙江龙游热电有限公司，主要从事运行值班员相关工作。

吕玥婷（1989-），女，浙江东阳人，高级工程师，硕士，现就职于华电浙江龙游热电有限公司，主要从事机务相关工作。

胡孟文（1989-），女，浙江衢州人，工程师，学士，现就职于华电浙江龙游热电有限公司，主要从事机务相关工作。

参考文献：

[1] 童振翔, 黄月丽, 曹鑫, 等. STAG209E燃气-蒸汽联合循环机组疏水自动控制的研究与应用[J]. 仪器仪表用户, 2021, 28 (04) : 91 - 95.

[2] 徐龙魏, 陈海文, 黄月丽, 等. 基于9E燃机国产化控制系统的启停自动解并列与无功控制逻辑优化[J]. 机电信息, 2022, (18) : 64 - 67.

[3] 黄月丽, 陈海文, 徐龙魏, 等. 基于9E燃气轮机国产化控制系统的燃料速比截止阀控制优化[J]. 燃气轮机技术, 2022, 35 (02) : 68 - 72.

[4] 赵光锋, 余亮, 陈攀峰, 等. PG9171E型燃气轮机透平间冷却风机控制回路优化[J]. 今日制造与升级, 2022, (03) : 108 - 110.

[5] 洪亚光, 殷春宏, 陈思同. PG9171E燃气轮机排气框架冷却风机国产化研究及应用[J]. 发电设备, 2019, 33 (03) : 209 - 212.

摘自《自动化博览》2023年6月刊