二拖一燃气-蒸汽联合循环机组控制策略研究

张瑶

摘  要：随着国民经济的不断增长，科学技术的不断创新，我国电力行业建设发展得到了质的飞跃。二拖一燃气-蒸汽联合循环机组作为一种先进的发电技术，被广泛应用在电力行业中，创造出了眾多现时价值。二拖一燃气-蒸汽联合循环机组最为显著的特征就是其能够快速启停、高效安全运行，其可以帮助火力发电厂最大程度提升热效率，降低污染排放，实现生态经济建设和谐稳定的发展。针对二拖一燃气-蒸汽联合循环机组控制效果偏差的相关原因，文章将进一步展开深入研究和探讨，旨在为同行业者提供科学参考意见。

关键词：二拖一燃气-蒸汽联合循环机组;控制策略;系统

中图分类号：TM611.31 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）24-0053-02

Abstract： With the continuous growth of the national economy and the continuous innovation of science and technology， the construction and development of China's electric power industry has made a qualitative leap. "Two-on-One" gas-steam combined cycle unit， as an advanced power generation technology， when widely used in the power industry， has created a great value. The most remarkable feature of the "Two-on-One" gas-steam combined cycle unit is that it can start and stop quickly， efficiently and safely， which can help thermal power plants to maximize thermal efficiency， reduce pollution emissions， and realize the harmonious and stable development of ecological and economic construction. In view of the related reasons for the deviation of the control effect of the "Two-on-One" gas-steam combined cycle unit， this paper will further carry out in-depth research and discussion， in order to provide scientific reference for people in the same industry.

Keywords： "Two-on-One" gas-steam combined cycle unit; control strategy; system

引言

当前是一个科学技术创新时代，我国燃气轮机技术完善发展要与时俱进，跟上时代前进的脚步。二拖一燃气-蒸汽联合循环机组实质指的是将2套先进的燃气轮机、1台汽轮轮机有机结合在一起，基于余热锅炉系统运行作用下，帮助市场燃机电厂全面提升热效率，确保在最低成本下创造出最大的经济效益。与西方发达国家相比较，我国二拖一燃气-蒸汽联合循环机组性能控制水平较低，有待相关工作人员进行深入研究，科学有效采取优化措施，全面提升机组运行质量和效率，并且实现机组节能创新改造目标，为燃机电厂节能更多的能源。

1 二拖一燃气-蒸汽联合循环机组控制功能分析

1.1 并汽和退汽调节功能

二拖一燃气-蒸汽联合循环机组构成部分主要包括了燃气轮机、蒸汽轮机以及余热锅炉等，当二拖一燃气-蒸汽联合循环机组启动时，机组就会从一拖一运行模式逐渐切换至二拖一运行模式。而如果当二拖一燃气-蒸汽联合循环机组进行停运操作时，那么该机组就会从二拖以运行模式逐渐切换至一拖一模式，直到最后整个机组变成一个停机状态。在机组启动与停机操作过程中，工作人员需要进行2台机组的并汽与1台机组的退汽操作，同时还需运用到旁路系统展开配合控制作业。

1.2 保护功能

与传统单轴联合循环机组相比较，一旦发生汽轮机跳闸情况，现代多轴联合循环机组的绕汽轮机还是会处于正常稳定运行状态，而促使其能够持续运行的原因是机组内旁路系统阀门的快速响应开启指令。二拖一燃气-蒸汽联合循环机组旁路系统保护功能的控制策略主要可以划分为两种：（1）当机组旁路系统减温水设计余量保持充足状态时，汽轮机跳闸状况下旁路系统的调节阀能够自动切换至100%，然后在经过几秒钟后就能够顺利进入到正确的压力控制方式;（2）当机组旁路系统减温水设计余量处于一种不足状态时，汽轮机跳闸状况下旁路调节阀会自动将减温水流量数值切换至能够满足对应的开度要求，接着在经过几秒后同样能够顺利进入到正确的压力控制方式。工作人员要想防止发生旁路系统超温、减温水压力等保护动作[1]，就需要科学有效将高压旁路调节阀的开度上限设置为75%，而中压旁路调节阀开度上限则要设置为90%，而对于高中压旁路减温水调节阀则要将其保持在自动控制方式，确保他们能够自动快速响应机组系统的各项控制指令，充分保障机组的安全稳定持续运行。

2 二拖一燃气-蒸汽联合循环机组优化控制策略

2.1 科学协调控制系统

2.1.1 明确机组负荷要求

二拖一燃气-蒸汽联合循环机组在实践运行过程中，燃气轮机负荷和温度设定值，除了会受到其自身控制策略应用影响外，还会受到整个机组运行工作状况的限制。可以基于燃机IGV的協同作用，优化控制燃气轮机的实际排气流量，亦或者通过取小功能模块运行至次级控制器，以此来有控制燃气轮机的燃料量，确保能够帮助工作人员完成对燃气轮机负荷与温度指定目标的控制。燃气轮机在运行过程中，其排气温度和流量会受到余热锅炉和汽轮机的影响。比如，当机组汽轮机启动时，燃气轮机负荷需要一定程度适应汽轮机的温度上升曲线，为了达到预先控制效果目标，就必须提前优化设计好温度限制器，基于限制器作用下，一旦温度上升到限制数值时，就能够控制燃气轮机符合不在持续升高，避免影响到整个机组的正常稳定运行。

2.1.2 优化分配机组负荷

当二拖一燃气-蒸汽联合循环机组处于二拖一运行状态时，相关工作人员需要把总设定值优化平均分配给对应的2台燃气轮机和1台汽轮机，并且还需结合实际情况完成对设备的负荷二次分配，充分保障整个燃机电厂的总出力。二拖一燃气-蒸汽联合循环机组在实践运行工程中，因为燃气轮机的负荷升降会较快，而汽轮机的负荷升降则会偏慢，针对此种情况工作人员要优化分配它们的实际负荷[2]，科学合理采取以下控制方式。如图1所示，为二拖一燃气-蒸汽联合循环机组的负荷分配回路。燃气轮机负荷指令控制内容主要分为了两个部分，一部分是其负荷设定值，一部分是符合变动过程中PID控制器输出值。当二拖一燃气-蒸汽联合循环机组是处于启动运行状态时，工作人员要严格按照机组实际运行负荷指令减去汽轮机负荷，然后将负荷优化平均分配至2台燃气轮机。当机组是处于一拖一运行状态时，则需要按照机组实际负荷指令减去汽轮机负荷与另一台燃气轮机的负荷，最终的计算结果为运行燃气轮机的负荷指令。

2.2 机组并、退汽程序优化控制

2.2.1 机组并、退汽过程

当二拖一燃气-蒸汽联合循环机组处于二拖一运行状态时，其中一套燃气轮机必须及时退出运行，并有效解除AGC功能，接着需要优化降低燃气轮机的实际负荷，直到其符合数值来到指定值，执行自动退汽操作，关闭掉高中压并汽电动门，高中压旁路系统调节阀及见闻调节阀会根据压力设置值逐渐开启，这样一来就能够保障旁路后温度和压力始终维持在一个合理范围内。直到机组退汽操作完成后，待停机侧燃气轮机就能够继续展开停机操作，而另外一台燃气轮机则可以根据实际需求投入到机组AGC功能，并按照燃机电厂的发电要求进行控制运行[3]。

2.2.2 并汽过程优化控制

在二拖一燃气-蒸汽联合循环机组并汽实践操作过程中，相关工作人员需要将正在运行的燃气轮机负荷有效降低控制在100MW-210MW之间，这样一来就会造成整个机组的实际发电量呈现出下降趋势，并且低负荷段机组的工作效率会明显降低，还会排放出更多的污染物，不利于电力行业建设和谐健康的发展。针对于此，燃机电厂工作人员需要对二拖一燃气-蒸汽联合循环机组并汽过程进行负荷优化，确保能够最大程度提升机组的运行工作效率。首先，工作人员可以根据以往机组并汽操作时，不同余热锅炉主蒸汽温度和压力的历史数据展开深入研究分析，并且综合考虑到旁路后温度和压力不超限值因素，合理调整修改并退汽时不同燃气轮机的运行负荷。比如，当第一台燃气轮机处于启动或者停止运行状态时，并汽及退汽时，工作人员需要确保该台燃气轮机的负荷不能够低于120MW，而两台燃气轮机额负荷数值差则不能超出150MW;当第二台燃气轮机是处于启动或者停止运行状态时，并汽及退汽时，工作人员就需要将该台燃气轮机的实际负荷控制在低于120MW，与之前一样两台燃气轮机额负荷数值差不能超出150MW，工作人员可以严格按照下面的并汽过程操作方案进行执行：（1）科学有效将燃气轮机的负荷降低到245MW;（2）科学有效将待并汽燃机的负荷提升至125MW;（3）当两台余热锅炉蒸汽参数都能够达到并汽要求条件时，工作人员就能够开始执行并汽操作了。当燃机电厂工作人员在进行并汽操作时，其过程是由程控自动执行，执行流程是先代开并汽锅炉冷在蒸汽电动门，接着代开待并汽余热锅炉至汽机高压及中压主蒸汽电动门。在这个操作执行过程中，高中压旁路开启喷水减温[4]，这样能够确保始终保持旁路后温度和压力的稳定性。

3 结束语

综上所述，与传统火电机组相比，二拖一燃气-蒸汽联合循环机组更加具有优势，其具有热效率高、运行管理维护方便、污染排放少等优点，并且能够科学高效响应现代电网的调峰要求。因此，现代燃机电厂要充分发挥出该机组作用，采取优化控制措施，确保其能够适应各种运行状况。

参考文献：

[1]高明帅，高爱国，陈振山.二拖一燃气-蒸汽联合循环机组旁路系统控制策略优化[J].热力发电，2018（03）：54-56.

[2]孔羽.燃气-蒸汽联合循环机组性能分析与优化[J].机械工程，2016（05）：33-35.

[3]刘慧珍，李明忆，周作春，等.F级燃气-蒸汽联合循环机组供热性能分析[J].汽轮机技术，2017（8）：124-126.

[4]刘丹娜.M701F型燃气-蒸汽联合循环机组旁路控制系统调试中的问题及改进方法[J].广东电力，2017（2）：87-89.