薛志敏，羅以勇

(中山嘉明電力有限公司，廣東中山528437)

1 IGV溫控基準(zhǔn)(TTRXGV)

IGV 溫控基準(zhǔn) TTRXGV［2］，從 Mark VI邏輯中可整理出以下的計(jì)算式:

式中，OUT為TTRXGV1對(duì)壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度、壓氣機(jī)排氣溫度和IGV角度修正后的基準(zhǔn)值，單位為℉;TTRXGV1為IGV溫控基準(zhǔn)1#，單位為℉;ctim為壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度，單位為℉;kctimo為IGV溫控基準(zhǔn)壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度偏置設(shè)定值，取常數(shù)59℉;kctimg為IGV溫控基準(zhǔn)壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度偏置系數(shù)，取常數(shù)0;ctda為壓氣機(jī)排氣溫度，單位為℉;ktcdo為IGV溫控基準(zhǔn)壓氣機(jī)排氣溫度偏置設(shè)定值，取常數(shù)765.242℉;ktcdg為IGV溫控基準(zhǔn)壓氣機(jī)排氣溫度偏置系數(shù)，取常數(shù)0.65;csgv為IGV角度，單位為°;kgvo為IGV溫控基準(zhǔn)IGV角度偏置設(shè)定值，取常數(shù)42°;kgvg為IGV溫控基準(zhǔn)IGV角度偏置系數(shù)，取常數(shù)0。

式(1)中后3項(xiàng)是對(duì)TTRXGV1的修正，實(shí)質(zhì)上對(duì)壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度和IGV角度的修正量為0，所以只是對(duì)壓氣機(jī)排氣溫度進(jìn)行修正，目前國(guó)內(nèi)9FA機(jī)組都只修正這一項(xiàng)。因此對(duì)式(1)簡(jiǎn)化后代入相關(guān)系數(shù)有:

IGV溫控基準(zhǔn)1#(TTRXGV1)與壓氣機(jī)壓比CPR的關(guān)系曲線如圖1所示，表1表示壓氣機(jī)壓比CPR與TTRXGV1對(duì)應(yīng)所在直線中的關(guān)系值。

圖1 IGV溫控基準(zhǔn)#1(TTRXGV1)與壓比CPR的關(guān)系

根據(jù)式(3)與表2，從計(jì)算IGV溫控排氣溫度最小選擇(TTGVP)中，溫度控制壓比CPR拐點(diǎn)ttk_c［n］與溫控線壓比CPR偏置斜率ttk_s［n］的系數(shù)關(guān)系可以看出，TTGVP與不考慮其他修正的CPR偏置溫控基準(zhǔn)(TTRXP)的算式和系數(shù)是一樣的。不同的是CPR偏置溫控TTRXP中的等溫線TTK_I［n］可以設(shè)置為每段區(qū)間不是定值1 200℉(648.9℃)，而某臺(tái)S109FA機(jī)組的CPR偏置溫度控制基準(zhǔn)TTRXP中的TTK_I［n］都為1 200℉(648.9℃)。因此，TTGVP可以看成是CPR偏置溫控基準(zhǔn)TTRXP。

表1 壓氣機(jī)壓比CPR與TTRXGV1對(duì)應(yīng)所在直線中的關(guān)系值

表2 計(jì)算TTGVP中ttk_c［n］與ttk_s［n］的系數(shù)關(guān)系

圖2 IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV

從圖2中可以看出:TTRXGV為120:OUT與TTGVP兩者中的最小值。從式(1)和式(2)中可以看出:TTRXGV主要考慮了壓氣機(jī)排氣溫度的修正，而壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度和IGV角度的修正都為0。從考慮壓氣機(jī)排氣溫度修正可以看出:一般情況下，兩臺(tái)壓氣機(jī)在相同的進(jìn)氣溫度下，壓氣機(jī)等熵效率高，則壓氣機(jī)排氣溫度較低，那么TTRXGV從1 200℉(648.9℃)開始下降時(shí)，IGV的角度提前，即燃?xì)廨啓C(jī)維持TTXM為1 200℉(648.9℃)的IGV角度區(qū)域變小。然而參與計(jì)算120:OUT的CTDA的最大值只能輸入765.242℉(407.4℃)，而壓氣機(jī)排氣溫度CTDA的顯示值在-80℉(-62.2℃)與850℉(454.4℃)之間，當(dāng)壓氣機(jī)排氣溫度CTDA大于或等于765.242℉(407.4℃)時(shí)，TTRXGV的壓氣機(jī)排氣溫度修正都為0，只要從壓氣機(jī)壓比CPR就能計(jì)算出TTRXGV。一般來說，當(dāng)壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度較高或壓氣機(jī)等熵壓縮效率偏低時(shí)較容易出現(xiàn)壓氣機(jī)排氣溫度CTDA大于或等于765.242℉(407.4℃)的情況。

視物模糊是由于光學(xué)系統(tǒng)受到污染，首先要判斷出污物存在的位置，才能有效排除。視野中出現(xiàn)異物有3種情況：物鏡上、目鏡上和載玻片上。（1）移動(dòng)載玻片異物不動(dòng)，說明污物不在載玻片上；（2）轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，換上高倍鏡后，仍可觀察到，說明污物不在物鏡上，只可能存在于目鏡上；（3）如果轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡頭，污物也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，則說明在目鏡頭上。

2 壓氣機(jī)模型

在熱工計(jì)算中，工程中常用的氣體如O2、H2、N2、CO2、CO等，及其混合物都可看作理想氣體。對(duì)于包含在大氣或燃?xì)庵械纳倭克羝蚱浞謮毫ι跣?，分子濃度很低，也可?dāng)作理想氣體處理［3］。

空氣在壓氣機(jī)內(nèi)為絕熱壓縮過程壓縮比:

式中，p2為壓氣機(jī)排氣總壓，p1為壓氣機(jī)進(jìn)氣總壓。

壓氣機(jī)進(jìn)口的空氣比焓i1(kJ/kg):

式中，T1為壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度，單位為K。

壓氣機(jī)進(jìn)口空氣熵函數(shù)值e1(kJ/(kg·K)):

壓氣機(jī)出口的空氣比焓i2(kJ/kg):

式中，T2為壓氣機(jī)排氣溫度，單位為K。

空氣在壓氣機(jī)的壓縮過程為可逆絕熱壓縮過程，文獻(xiàn)［4］中提出，熵函數(shù)表征了絕熱過程的壓比與該絕熱過程所對(duì)應(yīng)的等熵過程函數(shù)值間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如式(8):

式中，R 為氣體常數(shù)，8.314J/(mol·K)。

由式(8)轉(zhuǎn)化為式(9)可求出壓氣機(jī)排氣熵函數(shù)值e2(kJ/(kg·K)):

由e2=e( T2s) =f2( T2s)求得壓氣機(jī)等熵壓縮后排氣溫度T2s，再通過公式求得壓氣機(jī)絕熱壓縮后的排氣比焓i2s(kJ/kg):

壓氣機(jī)絕熱壓縮效率η:

文中已知壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM和壓氣機(jī)絕熱壓縮效率η，利用上述公式可計(jì)算出不同壓比CPR下的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV。

3 IGV溫控基準(zhǔn)曲線化

3.1 啟用VB軟件將IGV溫控基準(zhǔn)程序化

通過空氣熱力性質(zhì)計(jì)算方法、相關(guān)的擬合算式和壓氣機(jī)模型分析，結(jié)合IGV溫控基準(zhǔn)的計(jì)算，應(yīng)用VB軟件將IGV溫控基準(zhǔn)程序化。在VB程序界面輸入各種壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度和壓氣機(jī)效率，計(jì)算不同壓氣機(jī)壓比CPR下的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV。圖3所示為VB程序化IGV溫控基準(zhǔn)優(yōu)化計(jì)算界面，界面中“IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV優(yōu)化”為計(jì)算命令按鈕，輸入壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度、壓比CPR、壓氣機(jī)等熵效率后，點(diǎn)擊該計(jì)算命令按鈕即可計(jì)算出圖3中其他3個(gè)參數(shù)值;取消為退出該計(jì)算模型命令按鈕。

圖3 VB程序化IGV溫控基準(zhǔn)優(yōu)化計(jì)算界面

由于IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV考慮了壓氣機(jī)排氣溫度CTDA的修正，故很難把IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV與壓比CPR的關(guān)系曲線化。文中從壓氣機(jī)絕熱壓縮效率出發(fā)，提出假設(shè)壓氣機(jī)進(jìn)口溫度CTIM和壓氣機(jī)絕熱效率η已知條件下，利用VB程序化IGV溫控基準(zhǔn)計(jì)算出不同壓比CPR下的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV?？紤]到某臺(tái)S109FA機(jī)組實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù):壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度在40～100℉(4.4～37.8℃)之間，壓氣機(jī)絕熱效率為87%左右(利用變比熱法從各種工況下計(jì)算得到)。文中利用VB程序化IGV溫控基準(zhǔn)計(jì)算出壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM、壓氣機(jī)絕熱效率η在實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)范圍內(nèi)不同壓比CPR下的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV。表3所示為壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM=40℉(4.4℃)，4種壓氣機(jī)效率η下不同壓比CPR下的TTRXGV;表4所示為壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM=68℉(20℃)，4種壓氣機(jī)效率η下不同壓比CPR下的TTRXGV;表5所示為壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM=100℉(37.8℃)，4種壓氣機(jī)效率η下不同壓比CPR下的TTRXGV。

表3 壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM=40℉，4種壓氣機(jī)效率η下不同壓比CPR下的TTRXGV

表4 壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM=68℉，4種壓氣機(jī)效率η下不同壓比CPR下的TTRXGV

表5 壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM=100℉，4種壓氣機(jī)效率η下不同壓比CPR下的TTRXGV

3.2 IGV溫控基準(zhǔn)曲線

利用OriginPro 7.5三次多項(xiàng)式擬合，將表3、表4和表5中的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV曲線化，可得如圖4所示的不同工況下的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV曲線。

圖4 不同工況下的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV曲線

如圖4所示:壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM越高、絕熱效率η越低，IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV越靠近溫控基準(zhǔn)TTRX;而壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM越低、絕熱效率η越高，IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV越遠(yuǎn)離溫控基準(zhǔn)TTRX。

4 IGV溫控基準(zhǔn)優(yōu)化

4.1 IGV溫控基準(zhǔn)優(yōu)化的背景

某臺(tái)S109FA機(jī)組在夏天運(yùn)行(260～390 MW)時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度TTXM(IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV)太靠近溫度控制基準(zhǔn)TTRX，經(jīng)常出現(xiàn)IGV還沒全開時(shí)就瞬間進(jìn)入溫控，調(diào)節(jié)裕度偏小，不利于燃料量的調(diào)節(jié)。冬天運(yùn)行(260～390 MW)時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度TTXM(IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV)太遠(yuǎn)離溫度控制基準(zhǔn)TTRX，甚至出現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度TTXM小于1 100℉(593.3℃)而報(bào)警的情況，影響主蒸汽、再熱蒸汽溫度，偏離余熱鍋爐最佳設(shè)計(jì)溫度工作點(diǎn)。

4.2 IGV溫控基準(zhǔn)優(yōu)化

針對(duì)某臺(tái)S109FA機(jī)組投產(chǎn)以來(260～390 MW)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史的天氣數(shù)據(jù)，且考慮調(diào)節(jié)裕度，可得IGV溫控基準(zhǔn)優(yōu)化的壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM的范圍為40～100℉(4.4～37.8℃)。采用變比熱法計(jì)算統(tǒng)計(jì)壓氣機(jī)在不同工況下的壓氣機(jī)絕熱效率η，可知機(jī)組大、中修對(duì)壓氣機(jī)葉片進(jìn)行干冰清洗(國(guó)內(nèi)多臺(tái)同類型機(jī)組在壓氣機(jī)揭缸檢修時(shí)都采用干冰清洗以提高葉片的清洗效果)和離線水洗后壓氣機(jī)絕熱效率最高約為90.46%;而機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后(考慮到機(jī)組的連續(xù)運(yùn)行性，一年大概離線水洗兩次)，到下一次離線水洗前的壓氣機(jī)絕熱效率最低約為85.39%。因此文中考慮到裕度因素，把IGV溫控基準(zhǔn)優(yōu)化的壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM的范圍定為40～100℉(4.4～37.8℃)，壓氣機(jī)絕熱效率η定為84%～92%。

根據(jù)圖4所示的不同工況下的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV曲線，結(jié)合式(1)可知:若壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM越高且壓氣機(jī)絕熱效率η越低，則IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV稍偏離溫度控制基準(zhǔn)TTRX;而壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM越低且壓氣機(jī)絕熱效率η越高，則IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV稍靠近溫度控制基準(zhǔn)TTRX，要盡量避免出現(xiàn)因燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度TTXM小于1 100℉(593.3℃)而報(bào)警的情況。文中采取的簡(jiǎn)單快捷方法是IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV考慮壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM的修正(現(xiàn)在的修正系數(shù)為0，相當(dāng)于沒考慮)，優(yōu)化后IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV小于1 200℉(648.9℃)的壓比CPR拐點(diǎn)，要比溫度控制基準(zhǔn)TTRX小于1 200℉(648.9℃)的壓比CPR拐點(diǎn)13.603 9提前，將式(1)修改為:

將式(12)用VB軟件程序化，可計(jì)算出優(yōu)化后的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV。把文中IGV溫控基準(zhǔn)優(yōu)化的壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM的范圍定為40～100℉(4.4～37.8℃)，壓氣機(jī)絕熱效率η定為84% ～92%，輸入不同壓比CPR，通過軟件計(jì)算優(yōu)化前后的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV，如表6和表7所示。

表6 壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM=40℉，壓氣機(jī)效率η為84%和92%優(yōu)化前后下不同壓比CPR下的TTRXGV

表7 壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM=100℉，壓氣機(jī)效率η為84%和92%優(yōu)化前后下不同壓比CPR下的TTRXGV

利用OriginPro 7.5三次多項(xiàng)式擬合，將表6和表7中的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV曲線化，可得如圖5所示的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV優(yōu)化前后對(duì)比曲線。

圖5 IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV優(yōu)化前后對(duì)比曲線

由IGV控制基準(zhǔn)可知，機(jī)組進(jìn)入IGV溫度控制后，燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度TTXM≤1 200℉(648.9℃)。由圖5可知:優(yōu)化后，壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM低時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度TTXM=1 200℉(648.9℃)的IGV角度區(qū)域變寬;壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM高時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度TTXM=1 200℉(648.9℃)的IGV角度區(qū)域變窄。一般情況下，溫控基準(zhǔn)TTRX≤1 200℉(648.9℃)時(shí)，由壓比CPR偏置溫控基準(zhǔn)TTRXP決定，可計(jì)算出當(dāng)壓比CPR＞17.05時(shí)，溫控基準(zhǔn)TTRX＜1 100℉(593.3℃)。優(yōu)化前，壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM較高和壓氣機(jī)絕熱效率較低時(shí)，IGV溫度控制階段(IGV接近全開時(shí))容易出現(xiàn)瞬間進(jìn)入溫度控制的情況;壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM較低和壓氣機(jī)絕熱效率達(dá)到90%以上時(shí)，IGV溫度控制階段出現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度TTXM小于1 100℉(593.3℃)報(bào)警的壓比CPR區(qū)域較寬。優(yōu)化后，壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM較高和壓氣機(jī)絕熱效率較低時(shí)，IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV較遠(yuǎn)離溫控基準(zhǔn)TTRX;壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度CTIM較低和壓氣機(jī)絕熱效率達(dá)到90%以上時(shí)，IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV較靠近溫控基準(zhǔn)TTRX，即使壓氣機(jī)絕熱效率高至能使燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度TTXM小于1 100℉(593.3℃)報(bào)警，這個(gè)區(qū)域比優(yōu)化前也減小很多。

5 結(jié)束語

通過VB軟件將Mark VI中的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV的算法程序化，并計(jì)算出不同工況下的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV，然后利用OriginPro 7.5三次多項(xiàng)式擬合，將不同工況下的 IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV曲線化。最后根據(jù)曲線圖結(jié)合IGV溫控基準(zhǔn)邏輯，提出了IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV的優(yōu)化方法，通過對(duì)優(yōu)化前后的IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV曲線進(jìn)行對(duì)比，理論上達(dá)到了IGV溫控基準(zhǔn)TTRXGV優(yōu)化的目的。

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