劉晟

摘 ?要：9F燃機(jī)系統(tǒng)中，天然氣前置模塊內(nèi)的性能加熱器設(shè)備，對(duì)DLN內(nèi)燃燒穩(wěn)定至關(guān)重要。若燃料氣熱值與比重發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)換熱器后的氣體溫度也會(huì)發(fā)生變化，為了保證韋伯指數(shù)變化率在5%之內(nèi)，就需要對(duì)性能加熱器溫度調(diào)節(jié)閥精確控制。

關(guān)鍵詞：燃?xì)鉄嶂?韋伯指數(shù);溫度調(diào)節(jié)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）32-0109-02

Abstract： In the 9F gas turbine system， the performance heater equipment in the natural gas prepositive module is very important to the DLN internal combustion stability. If the heat value and specific gravity of the fuel gas change， the gas temperature after the heat exchanger will also change. In order to ensure that the Weber Index change rate within 5%， it is necessary to accurately control the temperature control valve of the performance heater.

Keywords： heat value; Weber Index; temperature control

9F燃?xì)廨啓C(jī)中，燃料氣溫度是影響燃燒方式的重要參數(shù)，只有預(yù)先將天然氣溫度提高使之滿足切換條件，燃機(jī)在燃燒模式切換過(guò)程中才能縮短等待時(shí)間，為了進(jìn)一步提高天然氣溫度控制的自動(dòng)化程度，某燃機(jī)電廠生計(jì)部、熱控班做了大量細(xì)致的研究。

針對(duì)性能加熱器以往常發(fā)生超溫跳閘的故障，查找歷年跳機(jī)事故，可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致性能加熱器跳閘的主要原因如下：

（1）加熱器水位高LSHH4222A，LSHH4222B，LSHH4222C，信號(hào)三選二。

（2）兩個(gè)中壓給水泵都停止運(yùn)行延時(shí)35s跳閘。

（3）天然氣出口溫度>193℃，延時(shí)30s跳閘。

（4）性能加熱器所在MCC柜電源開(kāi)關(guān)跳閘。

（5）如果檢測(cè)到水管存在泄漏，加熱器跳閘，并報(bào)警。

打開(kāi)性能加熱器內(nèi)部控制邏輯圖，如圖1所示。

性能加熱器投入運(yùn)行的允許信號(hào)SP取決于SP1（端差控制設(shè)定值）、SP2（正常運(yùn)行設(shè)定值）、SP3（最小開(kāi)度和最大開(kāi)度設(shè)定），三者之間的最小值。

三者動(dòng)作邏輯為：

SP1：進(jìn)水溫度（TE4210）和性能加熱器天然氣出口溫度（TE4223）之差控制在25℃以內(nèi)，防止兩臺(tái)中壓給水泵均停役，造成管道內(nèi)無(wú)流量。

SP2：如果天然氣出口溫度設(shè)定值大于52℃，燃?xì)廨啓C(jī)透平內(nèi)部邏輯允許，性能加熱器投入。

SP3：如果發(fā)生甩負(fù)荷，SP3在15s內(nèi)設(shè)定為SP1和SP2的最小限制值，然后恢復(fù)到100%。

性能加熱器溫控閥的動(dòng)作邏輯，如圖2所示。

從圖2中可知，通過(guò)將加熱器入口水溫與出口燃料氣溫度的差值輸入PID1，和其原設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算。PID2的作用是將熱電偶測(cè)得的出口燃料溫度與其原設(shè)定值185℃進(jìn)行比較運(yùn)算。PID1與PID2運(yùn)算出的結(jié)果取小的那個(gè)值，用于調(diào)節(jié)溫控閥的開(kāi)度。在啟機(jī)過(guò)程中，加熱器入口水溫一般情況下低于200℃，PID1起作用;正常運(yùn)行入口水溫高于220℃后，PID2調(diào)節(jié)器起作用。若按圖2所示的簡(jiǎn)單控制回路，在啟機(jī)過(guò)程中，運(yùn)行工況突發(fā)變化后，入口水溫就不可能恒定，有時(shí)波動(dòng)范圍可以達(dá)到30℃，等加熱器出口燃料氣溫發(fā)生變化后，再通過(guò)PID1來(lái)調(diào)節(jié)溫控閥改變給水流量，其遲延特性更加明顯，很容易引起調(diào)節(jié)過(guò)程的震蕩，因此這樣的調(diào)節(jié)是不可靠的。在2017年4月18日，某燃機(jī)電廠1號(hào)燃機(jī)即將結(jié)束啟動(dòng)過(guò)程時(shí)，就發(fā)生了水溫的突變致使出口燃料氣溫度高于193℃，30s后給水的溫度調(diào)節(jié)閥仍不能修正到正確開(kāi)度，導(dǎo)致該發(fā)電機(jī)組解列，機(jī)組甩負(fù)荷至全速空載。由于原設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮到該類(lèi)情況，所以在2018年5月技改之前發(fā)生的概率是很高的，為了進(jìn)一步控制住加熱器出口的燃?xì)鉁囟?，使得性能加熱器中壓給水溫度控制閥調(diào)整更靈敏，該電廠在OVATION系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)其溫控閥的控制邏輯作出改動(dòng)。

由于入口水溫的變化實(shí)際上是流經(jīng)性能加熱器的水焓值產(chǎn)生了變化。而在穩(wěn)定工況下，機(jī)組所需天然氣量基本不變，只要加熱器入口燃?xì)鉁囟炔蛔?，則將其加熱到185℃所需的焓值就應(yīng)該不變即燃料氣焓升基本恒定。該燃機(jī)電廠熱控部經(jīng)研究后認(rèn)為增加一只PID的調(diào)節(jié)器，命名為PID3，通過(guò)性能加熱器進(jìn)口給水，出口排水的壓力、溫度、流量這些數(shù)據(jù)，精確算出性能加熱器進(jìn)水焓值差，與天然氣的焓值增加量進(jìn)行比較，最終確定進(jìn)水溫控閥的開(kāi)度，它的作用相當(dāng)于增加了一個(gè)閥門(mén)動(dòng)作的提前量，改變其調(diào)節(jié)特性，避免因溫控閥調(diào)節(jié)遲滯導(dǎo)致的天然氣超溫，進(jìn)而防止性能加熱器頻繁跳閘，避免機(jī)組快速減負(fù)荷情況的出現(xiàn)。具體邏輯圖見(jiàn)圖3。

從圖3可以看出， PID2的功能沒(méi)有改變，由于增加了PID3，相當(dāng)于引入了燃料氣流量變化引起的焓升⊿H1、給水焓降⊿H2兩個(gè)變量（此設(shè)計(jì)考慮到了機(jī)組負(fù)荷對(duì)該溫控閥的影響）。這樣在穩(wěn)定工況下，當(dāng)熱水溫度變化時(shí)，水的焓值也會(huì)發(fā)生變化，PID3隨之改變，溫度調(diào)節(jié)閥也跟著發(fā)生變化。相比原先的設(shè)計(jì)溫控閥的調(diào)節(jié)有了提前量，減少了給水溫突變帶來(lái)的控制滯后。

小結(jié)

技改結(jié)束之后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，性能加熱器出口天然氣溫度變化變小，閥位的調(diào)節(jié)幅度也大為減少，目前燃機(jī)所需燃料氣溫度基本實(shí)現(xiàn)可控，應(yīng)該說(shuō)增加的PID3控制是成功的。這對(duì)接下去熱工控制人員如何更精確的測(cè)量出加熱器進(jìn)、出口燃料氣的熱值變化，換算成焓值的上升量對(duì)溫控閥的控制精度會(huì)很有幫助。如此進(jìn)入性能加熱器的給水流量也能更精確?？梢哉f(shuō)該項(xiàng)目作為一項(xiàng)創(chuàng)新已經(jīng)取得了良好的效果，值得同類(lèi)型機(jī)組參考借鑒。

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