張克強(qiáng)

近年來(lái),隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排、能源綜合利用的需要,依靠天燃?xì)膺M(jìn)行發(fā)電越來(lái)越受到社會(huì)的重視,特別是西部大開(kāi)發(fā)進(jìn)程中,燃?xì)獍l(fā)電的裝機(jī)容量逐日增加[1～2]。蘇里格燃?xì)怆姀S的1#和2#燃機(jī)是美國(guó)GE公司生產(chǎn)的PG9171E型燃?xì)廨啓C(jī)。其控制系統(tǒng)是Mark VI控制系統(tǒng)。

Mark VI微機(jī)控制系統(tǒng)是美國(guó)GE公司開(kāi)發(fā)的全數(shù)字控制系統(tǒng),以微處理器為核心配置而成。主要的控制功能由三冗余的微機(jī)控制器,即三個(gè)獨(dú)立的、并完全相同的控制器來(lái)完成。三個(gè)控制器輸出的“連續(xù)”控制命令,如燃料流量命令,去三線圈電液伺服閥疊加平均。三個(gè)控制器輸出的邏輯控制命令經(jīng)2/3表決后執(zhí)行。這就提高了控制系統(tǒng)的可靠性。運(yùn)行中,當(dāng)一個(gè)控制器發(fā)生故障時(shí),另外兩個(gè)完好的控制器可繼續(xù)控制輪機(jī)連續(xù)運(yùn)行。發(fā)生故障的控制器修復(fù)后、可再投入控制、輪機(jī)繼續(xù)運(yùn)行,幾乎察覺(jué)不到什么大的波動(dòng)。

1燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)過(guò)程

第一階段:又稱(chēng)冷態(tài)加速階段。在這個(gè)階段中,起動(dòng)機(jī)把燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)到向燃燒室中噴入燃料點(diǎn)火的轉(zhuǎn)速。此時(shí)所需要的能量主要是用來(lái)加速機(jī)組的轉(zhuǎn)子和克服軸承的摩擦功。點(diǎn)火轉(zhuǎn)速大約等于額定轉(zhuǎn)速的15%～20%。

第二階段:這個(gè)階段是從機(jī)組點(diǎn)火成功到起動(dòng)機(jī)把機(jī)組轉(zhuǎn)子增速到起動(dòng)機(jī)脫扣轉(zhuǎn)速為止。脫扣轉(zhuǎn)速大約等于額定轉(zhuǎn)速的45%～60%。當(dāng)機(jī)組達(dá)到脫扣轉(zhuǎn)速時(shí),透平發(fā)出的功率不僅能夠帶動(dòng)壓氣機(jī)工作,還能有剩余的功率,即:可以不再需要起動(dòng)機(jī)的幫助而使轉(zhuǎn)子繼續(xù)加速了。此時(shí),允許起動(dòng)機(jī)與機(jī)組轉(zhuǎn)子脫扣并停止工作。在這個(gè)階段中,燃?xì)獬鯗匮杆僭龈?機(jī)組從冷態(tài)逐漸被加熱到一定程度,剛開(kāi)始時(shí)一般有一暖機(jī)階段,以減輕對(duì)機(jī)組的沖擊。為了避免在機(jī)體中產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力,應(yīng)根據(jù)機(jī)組結(jié)構(gòu)形式的不同,對(duì)第二階段的持續(xù)時(shí)間加以必要的控制。

第三階段:為繼續(xù)熱態(tài)加速階段。在這個(gè)階段中,起動(dòng)機(jī)已經(jīng)退出工作,機(jī)組完全靠透平發(fā)出的剩余功率來(lái)使轉(zhuǎn)子繼續(xù)升速,直到空載轉(zhuǎn)速為止。此時(shí)機(jī)組將進(jìn)一步被加熱,為了避免發(fā)生過(guò)大的熱應(yīng)力,也應(yīng)對(duì)這個(gè)階段的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行必要的控制。燃?xì)廨啓C(jī)的汽缸壁較厚,轉(zhuǎn)子尺寸大,需要較長(zhǎng)的時(shí)間加熱,否則機(jī)體的溫度常不均勻,會(huì)引起很大的熱應(yīng)力。

另外,在第一階段中,要在起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)機(jī)組轉(zhuǎn)子達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行2或12分鐘,以吹走燃?xì)馔ǖ乐锌赡艽嬖诘臍怏w燃料,避免點(diǎn)火時(shí)發(fā)生爆燃,這稱(chēng)為“清吹”,是燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)點(diǎn)火前不可缺少的程序。

2啟動(dòng)過(guò)程的程序控制

燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)過(guò)程是在程序控制和起動(dòng)控制系統(tǒng)共同作用下完成的。程序控制系統(tǒng)的控制要點(diǎn)是:通過(guò)操作接口指令下達(dá)起動(dòng)命令后,程控系統(tǒng)(及有關(guān)保護(hù)系統(tǒng))檢查準(zhǔn)備起動(dòng)允許條件、遮斷閉鎖的復(fù)位、開(kāi)動(dòng)輔助設(shè)備(如液壓油泵、燃料供給等),根據(jù)程序去開(kāi)關(guān)相應(yīng)的閥、馬達(dá)、使起動(dòng)機(jī)把燃?xì)廨啓C(jī)帶到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速、繼而點(diǎn)火、再判斷點(diǎn)火成功與否。隨后進(jìn)行暖機(jī)、關(guān)閉起動(dòng)機(jī)等一系列動(dòng)作,直到燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)到運(yùn)行轉(zhuǎn)速才完成起動(dòng)程序。而起動(dòng)控制僅控制從點(diǎn)火開(kāi)始直到起動(dòng)程序完成這一過(guò)程中燃料量。

起動(dòng)程序控制也就是燃?xì)廨啓C(jī)整個(gè)起動(dòng)過(guò)程的順序邏輯控制。從起動(dòng)機(jī)88CR帶動(dòng)燃機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)、燃機(jī)點(diǎn)火、轉(zhuǎn)子加速直至達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。起動(dòng)程序安全地控制燃機(jī)從零轉(zhuǎn)速加速到額定運(yùn)行轉(zhuǎn)速,在這個(gè)過(guò)程中要求燃機(jī)熱通道部件的低周疲勞為最小,既保證較迅速的起動(dòng)又不能產(chǎn)生太大的熱應(yīng)力。起動(dòng)程序還涉及到一系列輔機(jī)、起動(dòng)機(jī)和燃料控制系統(tǒng)的順序控制命令。因?yàn)榘踩?、迅速的起?dòng)還取決于燃?xì)廨啓C(jī)各有關(guān)設(shè)備的適時(shí)運(yùn)作,所以程序必須及時(shí)的查驗(yàn)各有關(guān)設(shè)備所處的狀態(tài)。這些程序的順序邏輯不僅與實(shí)施控制的設(shè)備有關(guān)還要和保護(hù)電路有關(guān)。起動(dòng)程序發(fā)出的各控制指令首先要依賴(lài)于現(xiàn)時(shí)燃機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一系列關(guān)鍵值時(shí)將發(fā)出一系列控制指令使相應(yīng)電磁閥和泵動(dòng)作。啟動(dòng)控制程序流程圖如圖1所示。

3結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)蘇里格燃?xì)怆姀S的燃?xì)鈾C(jī)組啟動(dòng)控制進(jìn)行了研究。啟動(dòng)過(guò)程分三個(gè)階段進(jìn)行,而且啟動(dòng)控制功能由三冗余的微機(jī)控制器組成,三個(gè)控制器輸出的邏輯控制命令經(jīng)2/3表決后執(zhí)行,提高了整個(gè)啟動(dòng)控制的可靠性,最后給出了簡(jiǎn)要的啟動(dòng)控制程序流程圖

參考文獻(xiàn)

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