M701F4型燃机单轴联合循环机组汽轮机主汽门控制分析

钱海飞，郭 力

（杭州华电江东热电有限公司，浙江杭州，311200）

M701F4型燃机单轴联合循环机组汽轮机主汽门控制分析

钱海飞，郭 力

（杭州华电江东热电有限公司，浙江杭州，311200）

汽轮机的主汽门在机组启停过程中起着重要的作用，本文通过分析M701F4型燃气—蒸汽联合循环机组汽轮机主汽门的控制逻辑，使运行人员更好的掌握机组运行中主汽门的动作过程和动态特性，以优化特殊工况下的操作并给事故处理和分析提供理论依据。

M701F4型燃机；单轴联合循环；主汽门

1 M701F4型燃机单轴联合循环机组主蒸汽系统

某厂采用的M701F4型燃气轮机，为有效利用余热提高效率，每台燃机配置有一台三压、再热、卧式、无补燃、自然循环NGM701F4-R型余热锅炉，并与之配套高中压合缸、双排汽、单轴再热凝汽式TC2F-35.4型汽轮机。燃机、汽机、发电机和余热锅炉为单轴布置。其主蒸汽系统如图1所示。

主蒸汽系统的作用是从余热锅炉向汽轮机供应蒸汽。由余热锅炉产生的蒸汽有三种压力，即高压蒸汽、中压蒸汽和低压蒸汽。高压过热蒸汽经高压主汽阀（以下简称HPSV）和高压调节阀(以下简称HPCV)进入汽轮机高压缸做功。然后从高压缸排出经高排逆止阀与中压过热蒸汽混合成冷再热蒸汽进入再热器加热成热再热蒸汽后，经过中压主汽阀（以下简称IPSV）和中压调节阀（以下简称IPCV）进入中压缸做功。从中压缸排出的蒸汽与经过低压主汽阀（以下简称LPSV）和低压调节阀（以下简称LPCV）的低压过热蒸汽混合再进入低压缸做功，最后排入凝汽器。

HPSV、HPCV、IPCV和LPCV是阀杆提升式阀门；IPSV和LPSV是扑板式止回阀门。HPSV、HPCV、IPCV和LPCV的开度由电气信号控制。

图1 M701F4型燃机单轴联合循环主蒸汽系统

2 启机过程中的主汽门控制

2.1 IPSV和LPSV

IPSV和LPSV不受电气信号控制，只当系统安全油建立后，阀门便在控制油的驱动下全开。因此IPSV和LPSV在机组降速至点火转速，跳闸电磁阀得电，安全油建立后全开。

2.2 HPSV

在机组并网前及并网后的300秒之内：HPSV保持全关。

并网300秒后：HPSV进入开度控制，对HPCV进行暖阀。HPSV的控制指令由-5%改为13.07%，延时10秒后，指令再逐步增长至32.68%。在这过程中若HPCV进口金属温度<260℃且进出口金属温差大于83℃，则HPSV将保持阀位，直至HPCV进口金属温度>260℃或进出口温差<20℃之后HPSV继续向上开阀。

并网3300秒后:若HPCV进口金属温度>260℃，HPSV保持阀位。否则HPSV将继续开大阀位直至指令增至65.36%或HPCV进口金属温度>260℃。

上述过程中，若HPCV阀位反馈>2%，HPSV则将全开。

2.3 HPCV、IPCV和LPCV

HPCV、IPCV和LPCV三个压力系统的进汽调节阀都有两组控制指令：程控指令和压力控制指令，两组指令取小值作为最终有效控制指令。

2.3.1 程控指令

汽轮机进汽条件满足之后：HPCV和IPCV程控指令，根据不同的启动模式，1分钟时间内指令增加至：冷态18.35%、温、热态36.7%；进汽1分钟之后：按照不同启动模式对应的速率指令增长至105%。

表1 程控指令增长速率（%/min）

LPCV程控指令在转速>2000rpm后逐步增长至冷却指令85.1%（速率为11.06%/min），阀门开至冷却开度，通入一定量的蒸汽，以对低压缸进行冷却，消除鼓风摩擦产生的热量；待进汽1分钟后按照不同启动模式对应的速率指令增长至105%。

2.3.2 压力控制指令（用于维持汽轮机最低进汽压力）

将进汽压力与压力控制参考值之差输入PID计算得到指令。

表2 压力控制参考值

3 停机过程中的主汽门控制

停机时各主汽调节阀（HPCV、IPCV和LPCV）也是由程控指令和压力控制指令取小值作为最终控制指令。但压力控制指令在主汽调节阀开始受程控指令关闭时即闭锁指令值，故在停机过程中压力控制指令始终大于程控指令，主汽调节阀其实是受程控指令控制。

3.1 正常停机

（1） IPSV和LPSV：由于IPSV和LPSV不受电气信号控制，故只当机组打闸熄火惰走安全油泄压时全关。

（2） HPSV：当安全油打闸机组熄火惰走时，HPSV控制指令由105%瞬变成-5%。同时阀门机械上也由于安全油泄压而全关。

（3） LPCV：LPCV程控指令在正常停机令发出后2秒从105%逐步递减为冷却指令85.1%（速率为5%/min），阀门关至冷却开度，维持低压缸冷却蒸汽量。当机组打闸阀门将因安全油泄压而全关。

（4）HPCV和IPCV：HPCV和IPCV程控指令在LPCV关闭到冷却开度后从105%逐步递减为-5%，速率为20%/min。

3.2 检修停机

检修停机可以冷却汽轮机，以缩短缸体冷却时间，以更快的开展检修工作。检修停机与正常停机不同在于HPCV和IPCV的控制不同。HPCV和IPCV程控指令在LPCV关闭到冷却开度后从105%逐步递减为36.7%，速率为0.9%/min。后直至机组机组打闸阀门才会因安全油泄压而全关。

4 结语

分析机组汽轮机主汽门控制逻辑的，利于运行人员深刻理解机组启停过程中的阀门动作过程，对应对特殊工况也有着较大的指导意义。例如在冷态开机为避免蒸汽品质合格前汽轮机自动进汽，将汽轮机进汽调门切至手动控制过程中，若运行人员不清楚HPCV和IPCV在进汽条件满足后的一分钟内存在一个快开的过程，则易导致机组的冷态启动时间比设计时间长一小时左右的情况。

[1]毛丹,诸粤珊. M701F型联合循环机组的汽轮机旁路控制系统分析[J].江西电力职业技术学院学报,2010,3(23): 25-26.

[2]孙承志,孙钰,李子冲.燃气轮机变工况运行时中压汽包水位波动原因及分析[J].热力发电,2008,3(33): 63-64.

Control Analysis of The Main Steam Valve of M701F4 Gas-steam Combined Cycle Turbine

Qian Haifei,Guo Li
（Hang Zhou Huadian Jiangdong Thermal Power Co Ltd,Hangzhou Zhejiang,311200）

The main steam valve of the steam turbine plays an important role in the process of starting and stopping the unit，in this paper, by analyzing the control logic of the main steam valve of M701F4 gas-steam combined cycle turbine, the operation personnel can master the operation process and dynamic characteristics of the main valve in the operation of the unit to optimize the operation under special working conditions and to provide theoretical basis of the accident Processing and analysis .

M701F4 Gas Turbine；Single - shaft Combined Cycle；Main Steam Valve