2017 电力设备管理智能化研讨会 - 532 - 西门子 9F 级燃气轮机排气温度控制 研究与故障分析 北京京桥热电有限责任公司, 张伟东、王月龙、尹征 摘 要：西门子SGT5-4000F型燃气轮机控制系统中燃机的闭环控制均在FM458控制器内实现，该控制器具备快速处理 功能，主要实现燃机的重要保护及闭环控制功能，本篇文章主要阐述燃机排气温度控制的原理及在工程上的应用效果。 关键词：OTC闭环控制器；燃机排气温度；IGV角度传感器；TSMAX温度 随着国内经济社会的高速发展，燃气发电行业 面临着电网和热网负荷频繁变化，燃气供应组份多 变，环保要求日益严峻等问题，对国内燃气轮机用 户的专业素养提出了更高的要求。但是目前由于燃 气轮机从设计制造到调试等过程由外方主导，燃气 轮机控制逻辑作为其中关键技术环节，始终是国内 用户的技术瓶颈。同时燃机的闭环控制是整个控制 系统的最核心部分，燃机从快速启动、并网带负荷 到燃烧控制等重要过程均在闭环控制系统内实现， 内容层次设计较为复杂，设置了大量“黑匣子”对 重要参数和逻辑关系进行加密。为更好的消化理解 其核心控制技术，本篇文章针对西门子9F级燃机排 气温度控制的原理进行了论述与总结。 西门子SGT5-4000F型燃气轮机控制系统中燃机 的闭环控制均在FM458控制器内实现，该控制器具备 快速处理功能，主要实现燃机的重要保护及闭环控 制功能，此部分相当于汽轮机的DEH控制系统。在 FM458控制器中主要设计有以下几方面控制：启动升 速控制、负荷控制、转速控制、最大负荷限制、压 气机压比限制、排气温度控制、IGV温度控制、甩负 荷控制、一次调频功能控制、燃气轮机控制系统故 障报警。 燃气轮机控制系统将机组由SFC装置拖动到清 吹转速、点火，再把机组转速提升到额定工作转速， 并控制同期并网，最终将燃气轮机的负荷提升至目 标值，并通过设置一定的负荷变化率减少燃气轮机 热通道部件和辅助部件的热应力，这一系列过程均 由FM458控制器具自动完成。现本篇文章紧针对燃机 排气温度控制的原理进行了论述与总结，其余控制 回路暂不进行论述。 燃烧室内及透平入口的温度对于机组安全运行 非常重要，由于制造工艺及高温限制，燃烧室内温 度不能进行直接测量，实际该温度控制是通过排气 温度 TOT进行间接控制的。排气温度控制器的功能 就是通过一个最大排气温度设定值来限制燃气轮机 出现燃烧超温现象，该设定值在机组启动和正常运 行阶段有着不同的设定规则（具体详见下文中的设 定值说明）。TOT温度由均匀分布在透平出口的 24 个三支热电偶测得（实际使用两支，另一支备用）， 并经过压气机进口温度，燃机转速和大气环境露点 温度修正后得出最终的排气温度控制过程值。由于 对排气温度的限制间接地对燃机负荷进行了限制， 因此排气温度控制器的作用就是在保证透平入口温 度不超温的情况下，最大限度的提高排气温度，在 机组安全的前提下的提高燃气轮机经济性。