劉晟

（杭州華電半山發(fā)電有限公司，杭州 310015）

S109FA燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組通風系統(tǒng)界面設(shè)計

劉晟

（杭州華電半山發(fā)電有限公司，杭州 310015）

以杭州華電半山發(fā)電有限公司為例，介紹了S109FA重型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組冷卻通風系統(tǒng)的特點，分析了原來設(shè)計的不足。在借鑒同類電廠的基礎(chǔ)上，在風道內(nèi)增加了測量元件，并制作了一張全新的監(jiān)視、報警頁面，且修改了相關(guān)邏輯，實現(xiàn)了實時監(jiān)控、實時處理，取得了良好的效果。

S109FA燃氣輪機；通風系統(tǒng)；監(jiān)視界面；邏輯修改；設(shè)計

0 引言

從傳熱學(xué)觀點來看，燃氣輪機的啟動過程是一個逐步加熱的過程，同時屬于不穩(wěn)定導(dǎo)熱過程。不論燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組冷態(tài)或者熱態(tài)啟動，蒸汽溫度都是有嚴格要求的，當蒸汽進入汽輪機后，蒸汽以對流方式將熱量傳給汽缸內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子外表面，然后再傳至汽缸外壁和轉(zhuǎn)子中心。由于金屬壁存在熱阻，因而在汽缸內(nèi)、外壁間和轉(zhuǎn)子半徑方向會出現(xiàn)溫差。透平間內(nèi)若空氣流通不暢，會造成汽缸局部過熱。每經(jīng)受一次交變應(yīng)力循環(huán)，轉(zhuǎn)子和汽缸表面都會產(chǎn)生非常大的拉伸應(yīng)力。拉伸應(yīng)力比壓應(yīng)力更易使金屬產(chǎn)生疲勞而引發(fā)裂紋。若任其發(fā)展，最終會引起汽缸變形，通流處軸向間隙消失，動靜部分發(fā)生摩擦，影響機組安全［1］。

1 9F燃氣輪機冷卻通風系統(tǒng)概述

在燃氣輪機機組啟動、運行乃至停機過程中，各冷卻風機按照邏輯依次啟停。燃氣輪機控制系統(tǒng)會監(jiān)控冷卻和密封空氣系統(tǒng)，操作員不需要采取什么措施，只要監(jiān)控冷卻和密封空氣系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)即可。假如透平內(nèi)外空氣的流動合理，就能夠保持氣缸四周溫度均衡，有助于維持間隙控制［2］，防止溫度積聚而導(dǎo)致局部過熱；同時，燃氣輪機間的通風系統(tǒng)還提供了稀釋泄漏氣體（煙氣和燃料氣）和連續(xù)吹掃積聚在室內(nèi)泄漏氣體的功能。

風機具體位置如圖1所示，圖中清晰標明了負荷軸間冷卻風機、透平間冷卻風機、排氣間冷卻風機和排氣框架冷卻風機相對于機組的位置。

由圖1可知，燃料氣模塊包括2個空間加熱器（23VS-1／3）。23VS-1加熱器包括1臺軸流風機，它為模塊加壓并使空氣通過出口擋板流入燃氣輪機透平間，最終由88BT抽出排到廠房外。當二氧化碳火災(zāi)保護系統(tǒng)動作時，進口和出口擋板會自動關(guān)閉，燃料氣模塊隨即被密閉。

現(xiàn)階段國內(nèi)主流燃氣輪機是S109FA型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組。按照原先設(shè)計，燃料氣模塊位于燃氣輪機透平間正下方，空氣首先通過燃料氣模塊，接著進入透平間，最后被透平間冷卻風機88BT抽出［3］，存在導(dǎo)致跳機的危險。

2012年7月，＃2燃氣輪機機組開機前，由于人員巡檢的疏忽，透平間北側(cè)門未關(guān)閉，機組點火88BT風機啟動后，大量冷空氣未經(jīng)過燃料氣小室而通過敞開的門直接進入透平間，燃料氣小室內(nèi)部溫度積聚，F(xiàn)SR伺服閥過熱，反饋值與給定值偏差超過2.5%，機組隨即跳閘。

2 實施過程

為了防止啟機時再次發(fā)生此類事故，方便運行人員時時監(jiān)視機組各臺風機的運行狀況，各個封閉空間內(nèi)門的開關(guān)限位以及透平間、燃料氣小室內(nèi)的溫度分布，參考同類型電廠燃氣輪機操作系統(tǒng)通風與加熱界面，確定在風道內(nèi)增加測量元件，并制作一張全新的監(jiān)視、報警頁面來實現(xiàn)。

由于不同機組界面迥異，內(nèi)部邏輯的動作設(shè)定值也不同。針對實際運行需要，必須按現(xiàn)場實際情況進行再設(shè)計。

首先將燃料氣小室內(nèi)D5，PM1，PM4 3個噴嘴及其布置、管線簡化。加上透平間，燃料氣小室間門的開關(guān)限位，并用風管將2個空間連接，標注上空氣的大致流向，使之看起來是相互連接的整體。

圖1 燃氣輪機透風系統(tǒng)圖

接著將圖與系統(tǒng)連接，添加內(nèi)部邏輯，使數(shù)據(jù)能夠跟蹤機組狀態(tài)變化。機組的普通狀態(tài)參數(shù)均可沿用原數(shù)據(jù)，右側(cè)界面切換開關(guān)在“AUX”輔助欄增加“Ventil”通風頁面，添加進新的界面。原有數(shù)據(jù)均可從邏輯內(nèi)部讀取，新增加的點主要有6扇門的限位、4個熱電偶信號及3個風量探頭傳輸?shù)男盘?。界面中新增參?shù)動作邏輯如下：透平間、燃料氣小室內(nèi)的空間溫度通過比較邏輯，只要測量值高于設(shè)定值就能在報警頁面中顯示溫度高報警；95BT-1／2／3 3個風量傳感器，任意兩個測量值低于75%，動作切換88BT風機。6個門的限位由于只是一個表征，不對機組狀態(tài)切換起作用，只需設(shè)置為BOOL位，僅顯示開或關(guān)就足夠了。

明確了各數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系后，利用Toolbox 11.7軟件將邏輯添加進系統(tǒng)，具體操作步驟如下。

（1）添加新的邏輯點，采用英文首字母大寫方式命名，同時選擇點的屬性。

（2）先添加風量探頭測量值對風機切換造成的影響，找到88BT風機的控制模塊，在原模塊中添加1個95BT-1／2／3風量比較模塊。鼠標左鍵雙擊新的模塊，修改輸入／輸出量，通過分別比較LEVEL1／ 2／3 3個輸入值與75之間的大小，輸出1或者0給下一個比較器，設(shè)定風量傳感器信號“3取2”，任意兩個低于75%，比較器輸出1。

（3）查找到新的超溫報警模塊，更改輸入量。

（4）在Mark VI控制柜內(nèi)找到有空余端子位的板卡，將信號接入。

（5）信號接入后，編譯下樁后檢查監(jiān)視界面，數(shù)據(jù)動作正常。

通過一段時間的運行觀察，該監(jiān)視界面數(shù)據(jù)工作正常，各門的限位動作與風量傳感器輸出的數(shù)值均反映了機組真實的狀況。此次改造同時帶來另一個優(yōu)點，運行人員在啟機前可通過監(jiān)視界面很快知道各個空間是否正常，縮短了檢查時間，優(yōu)化了機組啟動。

3 結(jié)束語

經(jīng)過此次優(yōu)化、整合，杭州華電半山發(fā)電有限公司9F燃氣輪機Ⅰ，Ⅱ期6臺機組均不同程度地縮短了啟動時間。借助設(shè)備自動化程度的提高與操作界面的不斷人性化修改，運行人員在機組啟動階段人工干預(yù)的程度進一步降低，取得了良好的效果。參考文獻：

［1］陳福湘.大型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)叢書 設(shè)備及系統(tǒng)分冊［M］.北京：中國電力出版社，2009：5-6.

［2］鄧臘兵.M701型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組縮短熱態(tài)啟動暖機時間的分析及改進［J］.科技咨詢，2010（6）：72.

［3］劉晟.9E燃氣輪機停機盤車中擦缸轉(zhuǎn)速至零事故原因淺析及處理［J］.燃氣輪機發(fā)電技術(shù)，2013（6）：44-48.

（本文責編：白銀雷）

TM 611.3

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：1674-1951（2015）05-0061-02

劉晟（1983—），男，浙江杭州人，工程師，工學(xué)碩士，從事電廠熱工控制方面的工作（E-mail：okbo-23＠163.com）。

2014-09-09；

2015-03-15