摘要：本文首先阐述了某厂M701F联合循环机组正常停机过程，详细介绍了在停机过程中不同阶段中断停机操作方法分析，最后计算非正常停机过程中立即终止停机重新启动经济性分析。本文所述内容可作为同类型机组应对联合循环机组中断停机程序重新进入启动模式参考依据。
关键词：M701F；机组；停机；启动
0.背景
M701F燃气-蒸汽联合循环机组具有清洁、高效、启停方便快捷的优点，常用与电力系统负荷调峰，燃气轮机机组为了配合电网负荷调节，一般采用两班制运行，即晚上停机早上启机，并通过AGC实时自动调节机组负荷；但某些特殊情况时，机组在停机过程中需要中断停机重新启动以满足电网负荷调节需求或检修需求，这就要求运行人员熟悉燃气轮机停机程序和中断停机重新恢复启机过程的操作方法，以便及时做出正确判断和处理，本文简要介绍了M701F燃气轮机停机程序，并着重对停机过程中不同阶段中断停机操作方法进行分析阐述。
1、M701F燃气轮机正常停机程序分析
某厂M701F联合循环机组在发停机令后，机组ALR负荷设定值变为20MW，机组自动按停机程序减负荷至20MW后解列熄火，其停机程序按顺序主要包括如下几个阶段：
退AGC降负荷至240MW以下→发正常停机令或检修停机令→燃机负荷维持100MW左右，汽机低、高、中压主汽调门逐渐关闭，旁路逐渐开启，汽机开始减负荷→汽机高、中压调门全关，燃机开始减负荷→负荷降至20MW。机组解列→解列后额定转速冷却一分钟后燃机熄火降速直至投盘车。［1］
2、燃气轮机停机过程中不同阶段中断停机操作方法分析
燃气轮机停机过程中因某种原因需中断停机重新启动时，就现有控制系统而言，不同停机阶段中断停机程序的操作方法也不同，主要分为以下几个阶段：机组负荷在200MW以上、机组负荷小于200MW，高、中压调阀开始关闭且开度大于0%、机组负荷小于200MW，汽机高、中压调门已全关闭、机组已解列未熄火、检修停机需中断停机程序。下面就不同停机阶段中断停机程序操作方法进行分析
2.1 机组负荷在200MW以上
发停机令后，若机组负荷在200MW以上时，虽然ALR设定值变为20MW，但汽机停机信号“ST SHUT DOWN START”输出为“0”，汽机未进入停机程序，高、中压调门仍维持全开状态，机组只是按一定速率降负荷，而燃机熄火信号需在解列之后一分钟后才发出，因此燃机此时不可能熄火。若此时需中断停机程序，可立即点击“START”并确认，即可复归“NORMSTP”信号，中止停机过程，ALR设定值变为当时实际负荷，然后升负荷至240MW投入AGC；如图1（对应逻辑界面GT036 MASTER SIGNAL-2）
图1（对应逻辑界面GT036 MASTER SIGNAL-2）
2.2 机组负荷小于200MW，高、中压调阀开始关闭且开度大于0%
机组负荷小于200MW时，汽机停机信号“ST SHUT DOWN START”输出为“1”，进入汽机停机程序，如图2（对应DCS逻辑画面ALR CONTROL-3）；此时即使退出ALR，也不能阻止汽机调阀关闭，而且退出ALR后，随着汽机负荷的持续下降，引起燃机负荷不断上升，操作不当可能造成燃机热部件超温；
如图2（对应DCS逻辑画面GC030B ALR CONTROL-3）
从图1中可以看出，由于“ST SHUT DOWN START”信号的存在，此时仅发启动令并不能将 “NORMSTP”信号复归；所以，此阶段中止停机程序重新启动，需按如下步骤执行：
（1）在GC030B“ALR CONTROL-3”逻辑中，强制ST SHUT DOWN START信号为0；因为汽轮机已经进入停机程序，必须进行强制中断。
（2）在TCS-GT OPERATION界面上点击STRAT并确认（相当于复归NORMASTP信号），使机组中止停机，重新处于启机过程，之后汽机调门将维持该步操作时的开度不变；解除ST SHUT DOWN START信号强制；
（3）选择汽机启机模式：根据高压缸进口金属温度对应的启机模式，在逻辑图ST031中强制汽机以该模式启机（一般均为热态模式），而后汽机调门渐开至全开位，机组负荷大于202MW，机组启机完成，解除启机模式强制，升负荷至240MW投入AGC。
（4）高、中、低压旁路可能不会自动进入后备压力控制模式，需强制。（如果先发启动令，旁路控制逻辑中的GT RESTART信号可能过不来）如图1、图3（对应逻辑PCS-MCS HP TURBINE BYPASS CONTROL<MODE-2>）
图3（HP TURBINE BYPASS CONTROL<MODE-2>）
2.3 机组负荷小于200MW，汽机高、中压调门已全关闭
机组负荷小于200MW且汽机高、中压调门已全关闭时，从上图2可以看出此时汽机停机信号“ST SHUT DOWN START”输出为“0”，因此，此阶段要中断停机程序无需再强制ST SHUT DOWN START信号为0，仅需重发启动令即可复归“NORMSTP”信号；所以在此阶段中断停机程序重新启机具体操作方法如下：
（1）在TCS-GT OPERATION界面上点击STRAT并确认，使机组中止停机，重新处于启机过程；
（2）选择汽机启机模式：根据高压缸进口金属温度对应的启机模式，在逻辑图ST031中强制汽机以该模式启机（一般均为热态模式），而后汽机调门渐开至全开位，机组负荷大于202MW，机组启机完成，解除启机模式强制，升负荷至240MW投入AGC。
2.4 机组已解列未熄火
机组刚解列未熄火燃机处于冷却阶段时，由于停燃机信号在解列一分钟后才发出，所以此时要中断停机，仅需在机组解列后一分钟内重新发启动令，燃机便可维持3000r/min的额定转速运行，如需并网，则按正常并网启动程序执行即可。
2.5 检修停机需中断停机程序
机组大小修之前检修停机，中间往往需要进行加十八胺的操作，这种情况下的正常操作方法如下：
（1）退出AGC，手动减负荷至150MW左右，使得蒸汽温度、流量满足加十八胺的要求；
（2）加药完毕，发检修停机令“MAINTENANCE STOP”，按照正常检修停机程序走。
严禁使用先发检修停机令“MAINTENANCE STOP”降负荷至150MW左右，再退出ALR ON的方法进行加十八胺的操作，因为上文说的此时汽轮机已经进入停机程序（ST SHUT DOWN START），高、中压调阀已经进入关闭程序，发启动令、退出ALR ON都无法终止该程序。此时退出ALR ON，高中压主调阀将继续关闭，汽机负荷将不断减少，燃机负荷不断增加以维持ALR ON退出时的总负荷。这时候可能会导致：
a、锅炉压力不断上升超过正常运行值；高压旁路阀将会开启。
b、主蒸汽不匹配度不够，低于进汽要求值-56。主蒸汽过热度也需要留意。
c、主蒸汽温度较高，很难满足加十八胺要求。
d、此时应手动打开高中压旁路阀控制压力，但是较难控制。
因此，严禁使用先发检修停机令的方法中断停机程序。
中断停机程序改进措施分析：
从上文分析可以看出燃机仅在负荷小于200MW且高、中压调门开始关闭且开度大于0%时，要想中断停机程序的操作捎繁琐，在执行过程中包括找逻辑界面、强制逻辑，这些操作会拖延中断停机的及时性，为此对相关逻辑加以优化很有必要；上文分析中可以得出影响中断停机程序的关键因素是汽机停机信号“ST SHUT DOWN START”，所以只要在逻辑里实现重发启动令就可将“ST SHUT DOWN START”信号和“NORMSTP”信号一同复归便可使燃气轮机在任何停机阶段中断停机程序，具体逻辑优化图如下：将GT036 MASTER SIGNAL-2逻辑界面中“ST SHUT DOWN START”信号逻辑（图4红色圈框内）删除即可。
图4（GT036 MASTER SIGNAL-2）
3、非正常停机过程中立即终止停机重新启动经济性分析
虽然燃气轮机具有启停方便快捷的优点，但因某种特殊原因在停机过程中需终止停机重新启动时，若按正常停机程序待燃机完全停止再重新按正常启机程序启机，则一方面会延迟机组重新启动的及时性，另一方面会造成大量天然气浪费及SFC拖动燃机升速时浪费厂用电，因此若在燃机未完全停止过程中及时中断停机具有可观经济性；下面仅以#1燃机从解列降速开始至盘车投入后再按正常启机程序至额定转速进行分析。
图5（燃机从解列降速开始至盘车投入后再按正常启机程序至额定转速经济计算）
从上图可得，若按正常启停程序
P总电耗=P厂用电耗+PSFC电耗 =6000+1000=7000（KWH）
N气耗=3000Nm3
按电价0.533元/度，气价1.6元/标方算，若不按正常启停程序，直接在停机过程中立即中断停机程序则至少可节省8531元。
另外，在考虑热通道部件成本的情况下，根据统计结果，热态启动的平均等效收益约为－3.5万元。因此，减少一次启停，能省下3.5万元，并且延长了机组的运行时间。同时节能减排，由于三菱M701F型燃气轮机直接在停机过程中立即中断停机程序操作的实现，实质上减少了机组的启停次数一次，则NOx、CO₂等的排放量也相应的得到了减少，能有效降低环境污染。
4、总结
燃气轮机停机过程中若因电网负荷变动需求重新启动时，与正常启停机相比，若在停机过程中直接中断停机程序不仅可快速响应调度负荷需求，还可以节省天然气和电耗，具有较好经济性；此外，立即中断停机程序重新启动，还可有效降低燃机本体热通道部件、汽轮机缸体、锅炉受热模块温度变化，从而减小金属热应力，起到保护设备的作用。
参考文献：
［1］广东惠州天然气发电有限公司.M701F型燃气—蒸汽联合循环机组运行规程.2018.
作者简介：
曹裕灵（1990--），男，广东人，热能与动力工程助理工程师，从事燃气轮机发电运行工作。
论文作者:曹裕灵
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/5
标签：机组论文; 汽机论文; 负荷论文; 程序论文; 燃气轮机论文; 调门论文; 信号论文; 《电力设备》2018年第22期论文;