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文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1003-0492（2023）06-072-04中圖分類(lèi)號(hào)：TP273

★童振翔，陳海文，黃月麗，胡程斌，王博文，呂玥婷，胡孟文（華電浙江龍游熱電有限公司，浙江龍游324400）

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)；國(guó)產(chǎn)化；自動(dòng)停機(jī)；啟停控制；優(yōu)化

1　引言

某電廠(chǎng)建設(shè)有一套STAG209E燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，由2臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組、2臺(tái)余熱鍋爐、1臺(tái)抽凝式蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組和1臺(tái)背壓式蒸汽輪機(jī)發(fā)

電機(jī)組組成^[1]。燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)采用GE公司的MarkVIe產(chǎn)品，余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組及其輔助控制系統(tǒng)均采用南自維美德DCS產(chǎn)品^[2]。

該電廠(chǎng)于2021年5月完成了其中一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化改造，將OEM廠(chǎng)商控制系統(tǒng)完整替換為全國(guó)產(chǎn)化的華電睿藍(lán)maxCHD控制系統(tǒng)。機(jī)組改造后運(yùn)行正常，達(dá)到了控制系統(tǒng)改造“無(wú)擾切換”的目標(biāo)^[3]。

PG9171E型燃?xì)廨啓C(jī)安裝在密閉的罩殼內(nèi)，通風(fēng)冷卻系統(tǒng)配置兩臺(tái)負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)的目的是確保運(yùn)行過(guò)程中，負(fù)荷間室溫保持在固定溫度范圍內(nèi)，從而保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行^[4]。安裝在負(fù)荷間頂部的冷卻風(fēng)機(jī)（88VG）將室外空氣吹入負(fù)荷間進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)冷卻，將負(fù)荷間熱量經(jīng)兩側(cè)通道排至室外。

2　課題研究背景

2.1　現(xiàn)狀介紹

PG9171E型燃?xì)廨啓C(jī)的負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)（88VG）一共設(shè)置兩臺(tái)，互為備用，控制原理是基于設(shè)備運(yùn)行良好的前提下（單臺(tái)風(fēng)機(jī)已能滿(mǎn)足冷卻通風(fēng)效果），采用單一變量（轉(zhuǎn)速）控制機(jī)理實(shí)現(xiàn)負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)的控制；燃機(jī)在全程運(yùn)行過(guò)程中，采用了單一的轉(zhuǎn)速控制參數(shù)。

在燃?xì)廨啓C(jī)組未發(fā)生火災(zāi)的前提下，開(kāi)機(jī)過(guò)程中轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速的8.4%后，冷卻風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行；燃?xì)廨啓C(jī)組在停機(jī)過(guò)程中，轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速的3.2%，冷卻風(fēng)機(jī)退出運(yùn)行。

負(fù)荷間排氣間還設(shè)有三個(gè)溫度傳感器TT-IB-1/2/3對(duì)負(fù)荷間溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這三個(gè)溫度均接入燃機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)溫度（三取中）達(dá)到430℉時(shí)會(huì)觸發(fā)燃機(jī)自動(dòng)降負(fù)荷，達(dá)到450℉時(shí)會(huì)觸發(fā)自動(dòng)停機(jī)。

2.2　問(wèn)題與分析

當(dāng)燃機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行之后，由于排氣室爐墻板老化、排氣室后墻與擴(kuò)壓器間膨脹護(hù)板變形、排氣室與半圓間間隙較大（如圖1所示）以及排氣蝸殼保溫性能降低等原因，負(fù)荷間溫度會(huì)相應(yīng)升高，單臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行無(wú)法滿(mǎn)足冷卻通風(fēng)效果，當(dāng)負(fù)荷間蝸殼溫度達(dá)到一定值時(shí)會(huì)觸發(fā)自動(dòng)降負(fù)荷或自動(dòng)停機(jī)，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

針對(duì)燃機(jī)的備用負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)未考慮負(fù)荷間蝸殼溫度條件缺陷進(jìn)行控制優(yōu)化。

圖1  排氣室缺陷圖

3　研究與實(shí)施

3.1　項(xiàng)目研究范圍

對(duì)9E燃機(jī)負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)控制邏輯現(xiàn)存的問(wèn)題進(jìn)行分析，研究實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制優(yōu)化，主要范圍與內(nèi)容有：（1）梳理目前負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制邏輯；（2）針對(duì)現(xiàn)有控制邏輯的缺陷，根據(jù)負(fù)荷間蝸殼溫度在負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制邏輯中增加備用風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)、聯(lián)鎖停運(yùn)以及觸發(fā)最低技術(shù)出力功能；（3）解決燃機(jī)的備用負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)未考慮負(fù)荷間蝸殼溫度條件的缺陷和隱患。

3.2　方案研究與應(yīng)用

3.2.1  方案的目標(biāo)

9E燃機(jī)負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)控制優(yōu)化的目標(biāo)：（1）當(dāng)負(fù)荷間蝸殼溫度達(dá)到規(guī)定值時(shí)聯(lián)鎖啟動(dòng)備用冷卻風(fēng)機(jī)，加強(qiáng)負(fù)荷間通風(fēng)冷卻，保障機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行；（2）由于負(fù)荷間蝸殼溫度高備用風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)后，在停機(jī)過(guò)程燃機(jī)解列后，同時(shí)當(dāng)負(fù)荷間蝸殼溫度低于某一定值時(shí)聯(lián)鎖停備用風(fēng)機(jī)，保障機(jī)組安全的前提下實(shí)現(xiàn)備用風(fēng)機(jī)的自動(dòng)啟停控制；（3）當(dāng)負(fù)荷間蝸殼溫度高備用風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)加強(qiáng)通風(fēng)冷卻后，負(fù)荷間蝸殼溫度仍高，觸發(fā)最低技術(shù)出力，進(jìn)一步保障機(jī)組安全。

3.2.2  提煉現(xiàn)有負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)（88VG）控制邏輯

（1）硬回路啟允許條件：無(wú)消防跳閘報(bào)警信號(hào)（火災(zāi)保護(hù)盤(pán)）；

（2）控制命令條件，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 機(jī)組未發(fā)生火災(zāi)；

· 燃機(jī)轉(zhuǎn)速TNH≥8.4%（L14HT≥8.4%，復(fù)歸

≤3.2%）。

（3）主風(fēng)機(jī)順控啟動(dòng)條件，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)控制命令條件觸發(fā)；

· 負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)選擇主風(fēng)機(jī)；

· 機(jī)組未發(fā)生火災(zāi)；

· 負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)沒(méi)有故障報(bào)警。

（4）備用風(fēng)機(jī)順控啟動(dòng)條件，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)控制命令條件觸發(fā)；

· 負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)選擇備用；

· 以下任一條件滿(mǎn)足：

· 主風(fēng)機(jī)出現(xiàn)電氣故障；

· 主風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)條件觸發(fā)后15s主風(fēng)機(jī)未運(yùn)行或主風(fēng)機(jī)出口擋板在關(guān)位置。

（5）運(yùn)行風(fēng)機(jī)自動(dòng)停運(yùn)條件，以下任一條件滿(mǎn)足：

· 機(jī)組發(fā)生火災(zāi)；

· 停機(jī)過(guò)程，燃機(jī)轉(zhuǎn)速TNH≤3.2%。

3.2.3  負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)（88VG）控制邏輯優(yōu)化

（1）硬回路啟允許條件：無(wú)消防跳閘報(bào)警信號(hào)（火災(zāi)保護(hù)盤(pán)）；

（2）控制命令條件，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 機(jī)組未發(fā)生火災(zāi)；

· 燃機(jī)轉(zhuǎn)速TNH≥8.4%（L14HT≥8.4%，復(fù)歸≤3.2%）。

（3）主風(fēng)機(jī)順控啟動(dòng)條件，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

①負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)控制命令條件觸發(fā)；

②負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)選擇主風(fēng)機(jī)；

③機(jī)組未發(fā)生火災(zāi)；

負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)沒(méi)有故障報(bào)警。

（4）備用風(fēng)機(jī)順控啟動(dòng)條件1，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)控制命令條件觸發(fā)；

· 負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)選擇備用；

· 以下任一條件滿(mǎn)足：

· 主風(fēng)機(jī)出現(xiàn)電氣故障；

· 主風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)條件觸發(fā)后15s主風(fēng)機(jī)未運(yùn)行或主風(fēng)機(jī)出口擋板在關(guān)位置。

（5）備用風(fēng)機(jī)順控啟動(dòng)條件2，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)控制命令條件觸發(fā)；

· 燃機(jī)已并網(wǎng)；

· 以下任一條件滿(mǎn)足：

· 蝸殼溫度三取中溫度>410℉，且蝸殼3個(gè)溫度沒(méi)有全部故障；

· 蝸殼3個(gè)溫度全部故障。

（6）運(yùn)行風(fēng)機(jī)自動(dòng)停運(yùn)條件，以下任一條件滿(mǎn)足：

· 機(jī)組發(fā)生火災(zāi)；

· 停機(jī)過(guò)程，燃機(jī)轉(zhuǎn)速TNH≤3.2%。

（7）備用風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)后自動(dòng)停運(yùn)條件，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 燃機(jī)未并網(wǎng)；

· 負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)選擇備用；

· 以下任一條件滿(mǎn)足：

· 蝸殼溫度三取中溫度>410℉，且蝸殼3個(gè)溫度沒(méi)有全部故障；

· 蝸殼3個(gè)溫度全部故障。

（8）自動(dòng)降負(fù)荷至89MW（觸發(fā)最低技術(shù)出力）并報(bào)警，以下條件同時(shí)滿(mǎn)足：

· 兩臺(tái)負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行；

· 負(fù)荷間蝸殼溫度（三取中）＞400℉。

備注：“備用風(fēng)機(jī)順控啟動(dòng)條件2”觸發(fā)后自保持，“備用風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)后自動(dòng)停運(yùn)條件”滿(mǎn)足后，復(fù)位“備用風(fēng)機(jī)順控啟動(dòng)條件2”的自保持。

3.2.4  負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)（88VG）控制優(yōu)化后原理圖

（1）負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)（88VG）控制原理圖，如圖2所示。

圖2  負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)（88VG）控制原理圖

（2）負(fù)荷回路控制優(yōu)化原理圖，如圖3所示。

圖3  負(fù)荷回路控制優(yōu)化原理圖

3.3　應(yīng)用效果

GE公司原負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行存在極大的安全隱患^[5]。在進(jìn)行分析后對(duì)負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制優(yōu)化，提升了燃機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，降低了負(fù)荷間蝸殼溫度高發(fā)生燃機(jī)自動(dòng)降負(fù)荷以及自動(dòng)停機(jī)的概率，超越了燃機(jī)原廠(chǎng)商的負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)控制品質(zhì)。

4　結(jié)束語(yǔ)

基于國(guó)內(nèi)首臺(tái)替代重型燃機(jī)的全國(guó)產(chǎn)化控制系統(tǒng)改造項(xiàng)目，運(yùn)用華電睿藍(lán)maxCHD控制系統(tǒng)平臺(tái)強(qiáng)大、便捷與功能豐富的邏輯自編譯功能，根據(jù)負(fù)荷間蝸殼溫度在負(fù)荷間冷卻風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制邏輯中增加備用風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)、聯(lián)鎖停運(yùn)以及觸發(fā)最低技術(shù)出力功能。

通過(guò)對(duì)此項(xiàng)目的應(yīng)用，機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有了極大的提升與保障。

作者簡(jiǎn)介：

童振翔（1991-），男，浙江衢州人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事機(jī)務(wù)相關(guān)工作。

陳海文（1979-），男，浙江杭州人，高級(jí)工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事熱控相關(guān)工作。

黃月麗（1990-），女，廣東湛江人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事熱控相關(guān)工作。

胡程斌（1987-），男，浙江東陽(yáng)人，高級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事熱控相關(guān)工作。

王博文（1997-），男，浙江衢州人，學(xué)士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事運(yùn)行值班員相關(guān)工作。

呂玥婷（1989-），女，浙江東陽(yáng)人，高級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事機(jī)務(wù)相關(guān)工作。

胡孟文（1989-），女，浙江衢州人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于華電浙江龍游熱電有限公司，主要從事機(jī)務(wù)相關(guān)工作。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 徐龍魏, 陳海文, 黃月麗, 等. 基于9E燃機(jī)國(guó)產(chǎn)化控制系統(tǒng)的啟停自動(dòng)解并列與無(wú)功控制邏輯優(yōu)化[J]. 機(jī)電信息, 2022, (18) : 64 - 67.

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[5] 洪亞光, 殷春宏, 陳思同. PG9171E燃?xì)廨啓C(jī)排氣框架冷卻風(fēng)機(jī)國(guó)產(chǎn)化研究及應(yīng)用[J]. 發(fā)電設(shè)備, 2019, 33 (03) : 209 - 212.

摘自《自動(dòng)化博覽》2023年6月刊