M701F机组启动中汽机无法进汽分析与对策

摘要：文章通过对M701F燃气蒸汽联合循环机组在启动过程中由于汽轮机的状态不同，余热锅炉启动过程中蒸汽压力和温度的上升不同步，导致主汽阀前蒸汽的温度和压力不能和对应的金属温度相匹配，造成汽轮机无法进汽进行了分析，找出了影响蒸汽温度和压力上升的原因并提出有效的解决措施。

关键词：联合循环；调峰；机组启动；旁路阀；逻辑控制；温度匹配 文献标识码：A

中图分类号：TK267 文章编号：1009-2374（2015）04-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0322

1 M701F机组启动简介

惠州LNG电厂一期工程为三台390MW燃气蒸汽联合循环机组，运行方式为两班制调峰运行。机组启动过程是：燃机先由SFC带动吹扫后点火升速，2200RPM左右SFC脱扣，大轴自持升速至满转3000RPM并网后燃机升负荷至暖机负荷暖机，待汽机进汽条件满足后，汽机开始进汽带负荷。以后燃机汽机负荷继续升高，机组负荷升至200MW时，机组启动完成。

2 汽机启动过程特点

2.1 汽机进汽条件

汽轮机的状态按照高压缸内缸金属温度分为热态（温度大于400℃）、温态（温度在230℃与400℃之间）、冷态（温度低于230℃）。机组升负荷过程中，燃机负荷先升至暖机负荷（暖机负荷值根据汽轮机的状态来决定，热态、温态、冷态时暖机负荷分别为120MW、78MW、52MW）暖机，待汽机的进汽条件满足后，主汽门开启汽机进汽。汽机的进汽条件为：（1）高压与再热主蒸汽的过热度均大于56℃；（2）高压主蒸汽压力大于4.7MPa，再热主蒸汽压力大于1MPa；（3）高压金属匹配温℃介于-56℃至110℃之间或者高压金属匹配温度高于-56℃且高压主蒸汽温度低于430℃；（4）中压金属匹配温度高于-56℃。

2.2 汽轮机高压主蒸汽压力控制

机组启动过程中，控制系统主要通过两种方式来控制主蒸汽的升压率。

2.2.1 汽包升压率限制。机组并网3分钟后，若汽包升压率超过设定值，机组将发出“LOAD HOLD”指令，机组维持负荷；当汽包升压率降到设定值以下，“LOAD HOLD”报警复归，机组重新开始升负荷。

控制系统通过计算汽包压力对应的饱和温度的升温率来反映汽包升压率，高、中、低压汽包的限制值分别为3.5℃/min、16.5℃/min、22℃/min。

2.2.2 汽机旁路阀控制。汽机未进汽前，主汽压力由汽机旁路阀直接控制。机组点火前，高压旁路阀处于实际压力跟踪模式，其压力设定值为上次停机熄火时的高压主汽压力。因为停机期间高压主汽压力下降，该设定值大于启动初期的高压主汽压力，故高旁在点火前保持全关。

机组点火后，高压旁路阀转为最小压力控制模式，但只有当“HPTBV CONTROL ON”触发后，最小压力控制模式才起作用。“HPTBV CONTROL ON”触发的条件为高旁前主汽压力大于4.8MPa或高旁前主汽压力较点火时升高0.3MPa且压力值已高于0.5MPa。机组低温态点火时的主汽压力较低，需等到锅炉升温升压一段时间后“HPTBV CONTROL ON”才能触发。

机组点火后，若“HPTBV CONTROL ON”未触发，高旁压力设定值将由上次熄火时的高压主汽压力值转为跟踪实际高压主汽压力，高旁仍保持全关。

机组低温态启动，一般高压主汽升压至0.7MPa左右，“HPTBV CONTROL ON”触发，高旁设定值开始以最小压力设定值（燃机出力有关的函数与5.3MPa取高值）为目标值按一定的升压速率上升。当高旁设定值与实际压力的差值大于0.02MPa时，高旁设定值停止上升；当差值小于0.02MPa时，延时30秒后高旁设定值重新向目标值上升。这样就使高压主汽压力在高旁的控制下按设定升压速率上升。当机组启动完毕后，高旁全关，转为后备模式。

3 问题的提出

2013年7月份机组在低温态启动过程中多次出现汽机无法进汽的情况，其直接原因是在汽机的进汽条件不能同时满足而无法进汽。该条件是高压主蒸汽的压力和高压金属的匹配温度，当高压主蒸汽缓慢升压至进汽条件4.7MPa时，高压主蒸汽温度已超过430℃，高压金属匹配温度亦已超过110℃。

3.1 事件详情

某次的事件详情：#1机停运4天，高压缸入口金属温度300℃，高、中、低压汽包压力为零，机组为低温态启动。#1机组启机后07∶25达到3000rpm，07∶32机组并网，07∶52中压蒸汽压力及温度匹配进汽条件满足，08∶12高压主蒸汽压力达到4.7MPa，高压主蒸汽压力满足条件，但高压主蒸汽温度升高已超过430℃且高压金属匹配温度超过110℃，致使进汽条件不能全满足而无法进汽。

3.2 汽机进汽条件不满足原因分析

机组启动过程曲线如图1所示。该曲线显示了主蒸汽压力的变化情况、主蒸汽温度的变化情况、主蒸汽金属匹配变化情况以及旁路阀的动作情况。

图1 机组启动过程图

通过对启动曲线及高压主蒸汽压力控制逻分析得出如下结论：（1）机组启动过程中，高压主蒸汽的温度只有汽包蒸汽升温速度快使机组维持负荷（LOADHOLD）的限制，没有其他方面的自动调节，基本由燃机排气温度和流量决定；（2）机组并网后，燃机排气温度高、排气流量大，因主蒸汽的升压率小使相对少量蒸汽被较多燃机排气热量不断加热，高压主蒸汽温度上升快，导致主蒸汽压力上升严重滞后；（3）当汽机变为温态时余热锅炉汽包压力基本为0，此时机组启动蒸汽升压速度较慢；（4）汽机高压旁路阀控制的高压主蒸汽升速率设定值偏小，旁路阀开度较大，致使锅炉产生的蒸汽被大量泄掉。

4 解决问题的措施

通过对机组汽机进汽条件不满足的各种情况的分析和总结，为了避免机组再次发生汽机不能进汽情况，根据长期实践和探索提出以下应对措施：（1）在高压主蒸汽温度上升较快时，可适当关小高压旁路阀的开度，使高压主蒸汽温度上升减缓，主蒸汽压力升高加快，以机组不发出LOADHOLD为参考；（2）优化操作，在冷态、低温态启机过程中，锅炉、汽机系统在保证充分疏水的情况下，尽量减少系统蒸汽的外泄，以保证蒸汽的升压速率；（3）在主蒸汽温度上升较快时，可适当开启高过减温水调节阀，调节高压主蒸汽的温度上升速度，通过金属匹配温度的上升率，估算在金属匹配温度满足进汽条件前，高压主蒸汽的温度低于430℃或者金属匹配值高限值低于110℃；（4）如果以上措施仍不能遏制高压主蒸汽温度上升较快的趋势，则可让机组延迟并网、维持负荷和降低负荷等措施来降低高压主蒸汽的温度。

5 结语

惠州LNG电厂机组为调峰机组，机组的负荷由电网根据全网总负荷的情况灵活调配，机组不能长期连续运行，在电网用电负荷较低的季节，机组可能间歇性停机备用。机组停机几天后再次启动时，已处于冷态或者低温态，机组启动时就有可能出现汽机无法自动进汽的情况。本文通过对汽机无法进汽情况的全面详细的分析，找出导致问题的原因，并提出了有效的解决措施，为同类型机组提供了宝贵的经验。

参考文献

[1] 焦树建.燃气-蒸汽联合循环[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2] 蔡青春.大型燃气-蒸汽联合循环发电设备与运行

[M].北京：机械工业出版社，2013.

作者简介：黄发安（1977-），女，广东惠州人，广东惠州天然气发电有限公司热动助理工程师，研究方向：电厂运行。

（责任编辑：黄银芳）