S109FA燃气-蒸汽联合循环机组通风系统界面设计

2015-06-05刘晟

综合智慧能源 2015年5期

关键词：燃气轮机风量蒸汽

刘晟

（杭州华电半山发电有限公司，杭州 310015）

S109FA燃气-蒸汽联合循环机组通风系统界面设计

刘晟

（杭州华电半山发电有限公司，杭州 310015）

以杭州华电半山发电有限公司为例，介绍了S109FA重型燃气-蒸汽联合循环机组冷却通风系统的特点，分析了原来设计的不足。在借鉴同类电厂的基础上，在风道内增加了测量元件，并制作了一张全新的监视、报警页面，且修改了相关逻辑，实现了实时监控、实时处理，取得了良好的效果。

S109FA燃气轮机；通风系统；监视界面；逻辑修改；设计

0 引言

从传热学观点来看，燃气轮机的启动过程是一个逐步加热的过程，同时属于不稳定导热过程。不论燃气-蒸汽联合循环机组冷态或者热态启动，蒸汽温度都是有严格要求的，当蒸汽进入汽轮机后，蒸汽以对流方式将热量传给汽缸内壁和转子外表面，然后再传至汽缸外壁和转子中心。由于金属壁存在热阻，因而在汽缸内、外壁间和转子半径方向会出现温差。透平间内若空气流通不畅，会造成汽缸局部过热。每经受一次交变应力循环，转子和汽缸表面都会产生非常大的拉伸应力。拉伸应力比压应力更易使金属产生疲劳而引发裂纹。若任其发展，最终会引起汽缸变形，通流处轴向间隙消失，动静部分发生摩擦，影响机组安全［1］。

1 9F燃气轮机冷却通风系统概述

在燃气轮机机组启动、运行乃至停机过程中，各冷却风机按照逻辑依次启停。燃气轮机控制系统会监控冷却和密封空气系统，操作员不需要采取什么措施，只要监控冷却和密封空气系统的系统参数即可。假如透平内外空气的流动合理，就能够保持气缸四周温度均衡，有助于维持间隙控制［2］，防止温度积聚而导致局部过热；同时，燃气轮机间的通风系统还提供了稀释泄漏气体（烟气和燃料气）和连续吹扫积聚在室内泄漏气体的功能。

风机具体位置如图1所示，图中清晰标明了负荷轴间冷却风机、透平间冷却风机、排气间冷却风机和排气框架冷却风机相对于机组的位置。

由图1可知，燃料气模块包括2个空间加热器（23VS-1／3）。23VS-1加热器包括1台轴流风机，它为模块加压并使空气通过出口挡板流入燃气轮机透平间，最终由88BT抽出排到厂房外。当二氧化碳火灾保护系统动作时，进口和出口挡板会自动关闭，燃料气模块随即被密闭。

现阶段国内主流燃气轮机是S109FA型燃气-蒸汽联合循环机组。按照原先设计，燃料气模块位于燃气轮机透平间正下方，空气首先通过燃料气模块，接着进入透平间，最后被透平间冷却风机88BT抽出［3］，存在导致跳机的危险。

2012年7月，＃2燃气轮机机组开机前，由于人员巡检的疏忽，透平间北侧门未关闭，机组点火88BT风机启动后，大量冷空气未经过燃料气小室而通过敞开的门直接进入透平间，燃料气小室内部温度积聚，FSR伺服阀过热，反馈值与给定值偏差超过2.5%，机组随即跳闸。

2 实施过程

为了防止启机时再次发生此类事故，方便运行人员时时监视机组各台风机的运行状况，各个封闭空间内门的开关限位以及透平间、燃料气小室内的温度分布，参考同类型电厂燃气轮机操作系统通风与加热界面，确定在风道内增加测量元件，并制作一张全新的监视、报警页面来实现。

由于不同机组界面迥异，内部逻辑的动作设定值也不同。针对实际运行需要，必须按现场实际情况进行再设计。

首先将燃料气小室内D5，PM1，PM4 3个喷嘴及其布置、管线简化。加上透平间，燃料气小室间门的开关限位，并用风管将2个空间连接，标注上空气的大致流向，使之看起来是相互连接的整体。

图1 燃气轮机透风系统图

接着将图与系统连接，添加内部逻辑，使数据能够跟踪机组状态变化。机组的普通状态参数均可沿用原数据，右侧界面切换开关在“AUX”辅助栏增加“Ventil”通风页面，添加进新的界面。原有数据均可从逻辑内部读取，新增加的点主要有6扇门的限位、4个热电偶信号及3个风量探头传输的信号。界面中新增参数动作逻辑如下：透平间、燃料气小室内的空间温度通过比较逻辑，只要测量值高于设定值就能在报警页面中显示温度高报警；95BT-1／2／3 3个风量传感器，任意两个测量值低于75%，动作切换88BT风机。6个门的限位由于只是一个表征，不对机组状态切换起作用，只需设置为BOOL位，仅显示开或关就足够了。

明确了各数据间的逻辑关系后，利用Toolbox 11.7软件将逻辑添加进系统，具体操作步骤如下。

（1）添加新的逻辑点，采用英文首字母大写方式命名，同时选择点的属性。

（2）先添加风量探头测量值对风机切换造成的影响，找到88BT风机的控制模块，在原模块中添加1个95BT-1／2／3风量比较模块。鼠标左键双击新的模块，修改输入／输出量，通过分别比较LEVEL1／ 2／3 3个输入值与75之间的大小，输出1或者0给下一个比较器，设定风量传感器信号“3取2”，任意两个低于75%，比较器输出1。

（3）查找到新的超温报警模块，更改输入量。

（4）在Mark VI控制柜内找到有空余端子位的板卡，将信号接入。

（5）信号接入后，编译下桩后检查监视界面，数据动作正常。

通过一段时间的运行观察，该监视界面数据工作正常，各门的限位动作与风量传感器输出的数值均反映了机组真实的状况。此次改造同时带来另一个优点，运行人员在启机前可通过监视界面很快知道各个空间是否正常，缩短了检查时间，优化了机组启动。