燃气机组大联锁方案的设计与应用

任建春

摘  要：该文阐述了机组大联锁在发电厂中的重要性，以某“五拖二”型燃气-蒸汽联合循环机组为例，介绍了“五拖二”联合循环机组的配置，结构特点，并对“五拖二”型联合循环机组大联锁逻辑构成进行重点描述。该机组大联锁基于传统“二拖一”型联合循环机组大联锁特点，按照排列组合规则划分，同时联动旁路联锁，从而实现该大联锁保护可靠应用。

关键词：“五拖二”;母管制;大联锁;排列组合;旁路控制

中图分类号：TM621.2                 文献标志码：A

0 引言

随着环境污染、能源短缺等问题越来越严重，绿色、集约生产作为城市发展的主选方向。燃气-蒸汽联合循环机组由于其污染少、噪声小、燃机模块化建设的特点，针对不同客户的需求，可以灵活布置建设，因此其越来越成为城市发电机组的首选。但随着燃机数目增加，布置形式多样化，控制相对就变得复杂，那么，机组大联锁保护就成为此类机组安全运行最重要的保障。该文重点阐述对某“五拖二”型燃气-蒸汽联合循环机组的大联锁保护方案的设计及实际应用，讨论并总结了一套可以在同类型机组投入应用的大联锁方案，此方案可以有效保证机组安全稳定运行。

1 机组概述

某“五拖二”型燃气-蒸汽联合循环机组为世界首次采用“五拖二”方式运行的发电机组，包括5台6FA燃气轮机（及其发电机）、5台无补燃型余热锅炉、2台蒸汽轮机发电机和相关的辅助设备。联合循环设计为母管制，每台燃机在带动自身发电的同时，尾部排气分别进入各自对应的余热锅炉，5台余热锅炉产生的蒸汽通过母管并汽后，同时为2台汽轮机提供蒸汽做功发电。旁路系统同样采用母管制，每台余热锅炉旁路系统设计为100%旁路，在机组启动、事故工况下，主蒸汽通过旁路母管会合后同时排入2台汽机凝汽器。旁路母管至每台汽机凝汽器设计一组隔离门，当一台汽机停机时，迅速关断另一台汽轮机旁路隔离门，以防止破坏运行汽轮机真空，影响运行汽轮机正常运行。机组布置示意图如图1所示。

2 大聯锁保护方案

2.1 “二拖一”型燃气-蒸汽联合循环机组大联锁保护方案

如图2所示，该方案为传统燃气-蒸汽联合循环机组大联锁保护方案，其保护和联锁根据多轴布置形式，依据单线双向原则，来触发的其他设备动作。

2.2 “五拖二”型燃气-蒸汽联合循环大联锁保护方案

如图3所示，该方案为某联合循环电站采用的“五拖二”型大联锁保护方案。此方案有4个特点。1）为提高电站稳定性，每台燃机设计旁路烟气挡板，当其对应余热锅炉停机时，关闭其旁路挡板，燃机排烟通过旁路烟囱排出，燃机由联合循环转为单循环发电模式，所以方案中燃机跳闸只联停余热锅炉，余热锅炉跳闸不联停燃机。2）汽轮机发电机跳闸联停对应汽轮机、燃机发电机跳闸联停对应燃机，与传统大联锁方案控制一致，都为单线双向联锁保护。3）汽轮机跳闸时，联关其主汽门，相应的蒸汽量通过蒸汽旁路阀快开泄流。#1汽轮机跳闸，将依正序“1、2、3、4、5”联跳余热锅炉，#2汽轮机跳闸，将依倒序“5、4、3、2、1”联跳余热锅炉。4）5台余热锅炉对应2台汽轮机，由于采用母管制，余热锅炉与汽轮机之间的联锁保护，依据排列组合规则，可以形成多种控制形式。

下面将结合旁路联锁动作，对其进行重点分析。1）5台余热锅炉运行，2台汽轮机运行状况下，1台汽轮机跳闸，联停2台余热锅炉，转为“三拖一”模式。当#1汽轮机跳闸，依序联停#1、#2余热锅炉。当#2汽轮机跳闸，依序联停#5、#4余热锅炉。2）4台余热锅炉运行，2台汽轮机运行状况下，1台汽轮机跳闸，联停2台余热锅炉，转为“二拖一”模式。当#1汽轮机跳闸，联关#2汽轮机旁路隔离阀，运行的4台余热锅炉中依正序联跳序号最小的2台。当#2汽轮机跳闸，联关#1汽轮机旁路隔离阀，运行余热锅炉中依倒序联跳序号最大的2台。3）3台余热锅炉运行，2台汽轮机运行状况下，1台汽轮机跳闸，联停1台余热锅炉，转为“二拖一”模式。当#1汽轮机跳闸，联关#2汽轮机旁路隔离阀，运行的3台余热锅炉中依正序联跳序号最小的1台。当#2汽轮机跳闸，联关#1汽轮机旁路隔离阀，运行的3台余热锅炉中依倒序联跳序号最大的1台。4）2台余热锅炉运行及2台汽轮机运行状况下，1台汽轮机跳闸，不联停余热锅炉，转为“二拖一”模式。当#1汽轮机跳闸，联关#2汽轮机旁路隔离阀。当#2汽轮机跳闸，联关#1汽轮机旁路隔离阀。5）1台汽轮机运行状况下，3台余热锅炉运行，1台汽轮机跳闸，联停所有运行余热锅炉，同时快开该汽轮机对应的旁路阀。6）2台余热锅炉运行，1台汽轮机运行状况下，1台汽轮机跳闸，联停所有运行余热锅炉，同时快开该汽轮机对应的旁路阀。7）1台余热锅炉运行，1台汽轮机运行状况下，1台汽轮机跳闸，联停所有运行余热锅炉，同时快开该汽轮机对应的旁路阀。8）有2台及2台以上余热锅炉运行，2台汽轮机运行状况下，如有余热锅炉跳闸，只要剩下运行余热锅炉总数不低于2台，汽轮机不跳闸。9）有2台及2台以上余热锅炉运行，2台汽轮机运行状况下，如果只剩1台余热锅炉运行，联停负荷小的汽轮机，同时快关负荷大的汽轮机旁路隔离阀。

3 结论

某“五拖二”型燃气-蒸汽联合循环机组在实际应用中，采用了该“五拖二”型大联锁保护方案，具体控制流程如图3所示。该大联锁保护方案在机组甩负荷试验、故障停机及日常启停中取得了设计的效果，对相同类型机组具有很好的借鉴作用。实践证明其安全、可靠。

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]杨顺虎.燃气-蒸汽联合循环发电设备及运行[M].北京：中国电力出版社，2006.

[3]苗青.燃气-蒸汽联合循环发电过程控制系统[J].电气时代，2004（11）：92-94.