1 PG9171E 型燃气轮机温度控制分析 深圳钰湖电力有限公司，富兆龙、刘志勇、张琨鹏、谢梅芳 摘 要：燃气轮机进气温度影响燃机的输出功率和热效率，温度控制最终在于控制燃气轮机进气温度。利用燃气轮 机进气温度和排气温度的关系，测量燃气轮机排气温度，间接求得燃气轮机进气温度，引入控制逻辑对燃气轮机排气温 度的各项保护和控制曲线作了分析。并且研究了外部环境条件对温度控制的影响，基于实际工作数据，对温度控制参数 的调整给出说明。分析表明：PG9171E 型燃气轮机主要参数测点的准确性和工作环境的变化对其温度控制有着重要影响。 关键词：PG9171E 燃气轮机; 温度控制; 燃气轮机进气温度; 燃气轮机排气温度; MarkⅥe 系统 0 引言 继汽轮机和内燃机问世之后，燃气轮机吸取了二者之长而被设计出来，它的应用发展迅速成为当前世界 节能技术的主要发展方向之一，而燃气轮机的发展围绕其性能的不断升级进行。目前，国内 PG9171E 型燃气 轮机已普遍进行了干式低氮燃烧(DLN1.0)改造 [1]和 MarkⅥe 控制系统的升级优化 [2]， 它的温度控制系统也得到 了相应的补充和增强。 燃气轮机的透平叶轮和叶片在高温、高速下工作，随着温度的升高，这些受热零部件的材料强度会显著 降低 [3]，超温会使透平受热部件寿命大大降低，腐蚀程度加重，严重的话还会引起叶片断裂等恶性事故。所 以燃气轮机在运行中要确保透平进气温度不超过各受热部件的热应力承受上限，则需对其透平进气和排气温 度进行适当控制，使之保持在许可范围内。该温度控制将通过调节送入燃烧室的燃料供给量和压气机进气可 转导叶 IGV 的开度来实现 [4]。 1 燃机温度控制原理 燃机的输出功率和燃机透平进气温度是正比关系，透平进气温度越高，燃机输出功率就越高，热效率也 得到提高 [5]。但是，如果透平内部温度超过了燃机热通道受热部件的承受范围，会严重折损受热部件的使用 寿命，造成一定的经济损失。所以，在实际应用中，需要对透平进气温度进行适当的调控，使其温度保持为 一个适当的数值或范围 [6]。 对燃机透平的进气温度进行控制，首先遇到的难题是，无法直接测量燃机透平的进气温度 T3 *。原因有二： (1) 当燃机在简单循环的基本负荷模式下运行， T3 * 可达 2055°F， 远超过现有的温度测量仪器的承受范围； (2) 燃烧排气分别从 14 个不同位置的燃烧室经过渡段导出，且在透平前缸参入冷却空气，形成分散度 很高（约 10%）的气体汇流，燃烧室出口处燃气的温度场和速度场都很不均匀。在此情况下，测得温度值的 准确性难于保证。 基于以上原因，燃机透平进气温度控制原理的实质是通过测量较容易获取的透平排气温度 T4 *，来间接计 算和控制透平进气温度 T3 *，即燃烧室后的燃烧温度。 1.1 燃机透平进气温度的间接控制算法 在理想工况下， 即排除环境温度变化、 燃料热值变化等外因。 根据气体膨胀公式得到温度 T3 * 和 T4 * 的关系式： = T K K T T T 1 * 3 * 4 1 1 1 (1-1)