(浙江大唐国际绍兴江滨热电 浙江绍兴 312300)
摘要：介绍了M701F4型燃气-蒸汽联合循环单轴机组冷态启动过程中，高压旁路阀压力设定值变化过程，以及机组启动过程中汽轮机进汽条件的影响因素，对高压旁路阀逻辑优化情况进行了说明，并对逻辑优化后的节能效果进行了分析。
关键词：M701F4；高压旁路阀；暖机；冷态
0 引言
M701F4型燃气-蒸汽联合循环单轴机组在冷态启动过程中，汽轮机旁路阀的配合动作，可以有效控制蒸汽压力变化速率，同时使余热锅炉产生相对大流量蒸汽快速提升蒸汽温度，以快速满足汽轮机的进汽条件。通过对以往机组冷态启动情况进行分析发现，汽轮机进汽的条件中高压主蒸汽压力均是最后一个满足，并且相对其它条件延后较长时间。如果在保证机组安全的前提下，使高压主蒸汽压力可以较快的提高则能使汽轮机进汽的条件较快满足，缩短机组暖机时间，降低启动所用天然气量，节约启动成本。
1 机组运行概况介绍
某电厂一期工程建有两台M701F4型燃气-蒸汽联合循环单轴机组，燃气轮机、蒸汽轮机、发电机布置在同一根轴上。机组冷态启动过程中，蒸汽轮机和燃气轮机共同升速。从机组启动升速、点火到机组转速2000rpm前蒸汽轮机不进蒸汽，随着机组转速持续升高，汽轮机叶片空转产生鼓风损失逐渐增加，致使叶片温度继续上升，机械性能逐渐下降。由于低压缸叶片较长，叶片温度上升最快，因此，在机组启动转速大于2000rpm后，需要有低参数的辅助蒸汽进入低压缸，对低压缸叶片进行冷却，中、低压缸正常进汽后退出。机组并网后燃气轮机自动升负荷至设定暖机负荷，蒸汽轮机空载，等待余热锅炉升温、升压，蒸汽参数满足要求后汽轮机进汽，与燃气轮机共同带动发电机运行。汽轮机启动完成，高、中压主汽调节阀全开，后汽轮机随燃机负荷的增减滑参数运行。
2 机组冷态启动过程中高压旁路阀控制参数优化
2.1机组冷态启动过程中高压旁路阀的压力设定值变化过程
高压旁路阀设定压力逻辑如图所示
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高压旁路阀设定压力逻辑图
机组停运后，高压旁路阀的控制模式处于实际压力跟踪模式。高压旁路阀手动模式下压力设定值显示为当前实际高压主蒸汽压力。将高压旁路阀的控制投入自动，则高压旁路阀的设定值为上一次机组停运汽轮机高、中压调阀开始关闭时的高压旁路阀的设定值，因此高压旁路阀的压力设定值由当前主蒸汽压力升高至此设定值。
发出机组启动令，清吹程序结束后完成点火，高压旁路阀的控制从实际压力跟踪模式退出，进入初始压力设定跟踪模式，同时高压旁路阀的控制逻辑记录此时的高压主蒸汽实际压力，同时高压旁路阀的实际压力设定PASS投入运行。进入此模式后，高压旁路阀的压力设定值瞬间变更为当前主蒸汽压力值。随着燃烧的增强，由于高压旁路阀在关闭状态，高压主蒸汽压力逐渐升高，当大于其点火时的压力加上0.3MPa后，高压旁路阀的控制进入最小压力设定模式。
进入最小压力设定模式时，高压旁路阀的压力设定值仍为当前主蒸汽压力值，但以一定的速率增加。高压旁路阀的压力设定值的增加速率是高压主蒸汽压力值的函数（如图所示）
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随着主蒸汽压力升高，高旁压力设定值增加速率也逐渐提高。此外高压旁路阀压力设定值增加的速率也与汽轮机的状态（冷态、温态、热态）有关。当高压旁路阀的压力设定值高于6.2MPa后，高压旁路阀的压力设定值变为燃机负荷的函数（如图所示）
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在暖机结束后，汽轮机开始进汽时，HP CV 逐渐开启，高压旁路阀随之逐渐关闭以保证最小压力设定值。在高、中压旁路阀全关后，机组负荷大于50%额定负荷时，高压旁路阀的控制转换为后备压力控制模式，同时高压旁路阀最小压力设定模式退出。此时高压旁路阀的压力设定值取决于高压主蒸汽的实际压力。
2.2 机组冷态启动汽轮机进汽条件
（1）负荷条件：机组负荷58 MW
（2）高压缸的进汽条件：高压主汽阀前蒸汽过热度≥56℃；高压主汽阀前蒸汽压力≥4.7MPa；高压主蒸汽温度与高压缸入口金属温度差值在110℃和-56℃之间，或者冷态启动时高压主蒸汽温度＜430℃。
（3）中压缸的进汽条件：中压主汽阀前蒸汽过热度≥56℃；中压主汽阀前压力≥1.0MPa；中压主汽阀前蒸汽温度与中压缸的叶片的持环金属温度之差≥-56℃。
以上三个条件同时满足时，汽轮机开始进汽。
通过对以往机组冷态启动过程的观察发现，汽轮机进汽的条件中最后满足的是高压主汽阀前蒸汽压力，此条件决定了冷态启动的暖机时间。
2.3 高压旁路阀逻辑优化
从高压旁路阀的压力设定逻辑可以看出，高压旁路阀的控制进入最小压力控制模式后，高压旁路阀的压力设定值的影响因素主要有两个：最小压力设定的目标值和高压旁路阀的压力设定增加速率。最小压力设定的目标值由燃机负荷决定；高压蒸汽的实际压力，汽轮机的状态（冷态、温态、热态），汽轮机高压主汽调节阀的状态和高压旁路的设定压力与高压蒸汽实际压力的偏差四个条件决定了高压旁路压力设定增加速率。
通过对机组冷态启动过程中汽轮机高压旁路阀的动作情况及逻辑的分析，发现高压旁路阀的设定压力和高压蒸汽实际压力的偏差及其反向延时时间，对于高压旁路的压力设定值影响较大。合理的对高压旁路阀的逻辑进行修正，将高压旁路阀的设定压力和高压蒸汽实际压力的偏差值及其反向延时时间修改，可以较快提高高压旁路阀的设定压力，减少汽轮机进汽等待时间。
逻辑修改前，当高压旁路的设定压力与高压蒸汽实际压力的偏差值大于0.03MPa时高压旁路的设定压力保持不变，当差值逐渐减小至小于0.03MPa时高压旁路的设定压力在30秒内仍保持不变，后设定压力再逐渐增加。通过对以往机组冷态启动过程中数据分析，发现对高压旁路阀设定压力与高压蒸汽实际压力的差值大小，及其反向延时时间对高压旁路压力影响很大。
通过分析研究，将高压旁路阀设定压力与高压蒸汽实际压力的差值由0.03Mpa修改为0.06Mpa，将高压旁路设定压力与高压蒸汽实际压力的差值反向作用时间由30s修改为1s。逻辑修改后，机组冷态启动时机组的暖机时间明显缩短了，每次缩短时间约为11.6分钟左右，并且暖机时间也更加接近了。逻辑修改前后冷态启动暖机时间如下表，如下表所示。
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2.4 高压旁路阀逻辑优化的优点
（1）缩短了机组冷态启动时的暖机时间。经逻辑修改前后数据分析，逻辑修改后冷态暖机时间缩短了约11.6分钟/次左右。通过各次冷态启动暖机时间更加接近，能够更好的判断机组冷态启动时间。
（2）低压缸冷却蒸汽可以提前约11.6分钟切换，减少了启动锅炉供应低压缸冷却蒸汽的时间，减少启动锅炉的天然气耗量，同时进入凝汽器的蒸汽量减少，其水位更好控制。
3 经济性分析
机组冷态启动暖机负荷58MW，暖机时天然气瞬时流量约35000 Nm³/h，则603 Nm³/MW。机组满负荷452MW，天然气瞬时流量85500 Nm³/h，则189 Nm³/MW。由此分析缩短暖机时间11.6分钟相对满负荷可节约天然气量约为4642Nm³；低压缸冷却蒸汽提前11.6分钟切换，供应低压缸冷却蒸汽35t/h启动炉约需要天然气2600Nm³/h，多消耗天然气量502 Nm³。机组冷态启动过程中可节约天然气量为5144 Nm³。此外11.6分钟暖机负荷与满负荷相比厂用电量也可节约674度。
4 结束语
通过对M701F4型燃气-蒸汽联合循环单轴机组冷态启动过程中高压旁路阀控制参数的修正，可以有效的缩短机组暖机时间，起到一定的节能效果。
参考文献：
[1] 毛丹，诸粤珊．M701F型联合循环机组的汽轮机旁路控制系统分析［J］．江西电力职业技术学院学报，2010，23（3）:22-26
[2] 广东惠州天然气发电有限公司．大型燃气-蒸汽联合循环发电设备与运行：机务分册［M］.北京：机械工业出版社，2013.5.
[3] 浙江大唐国际绍兴江滨热电有限公司.集控运行规程（第四版）.浙江大唐国际绍兴江滨热电有限公司，2019.
作者简介：彭苏阳（1989-），男，汉族，大学本科学历，毕业于华北电力大学，浙江大唐国际绍兴江滨热电，从事燃气轮机运行工作。
论文作者:彭苏阳
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/9
标签：旁路论文; 高压论文; 压力论文; 蒸汽论文; 机组论文; 汽轮机论文; 设定值论文; 《电力设备》2019年第19期论文;