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西门子9F级燃气轮机排气温度控制研究与故障分析
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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。

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