薛志敏，罗以勇

(中山嘉明电力有限公司，广东中山528437)

1 IGV温控基准(TTRXGV)

IGV 温控基准 TTRXGV［2］，从 Mark VI逻辑中可整理出以下的计算式:

式中，OUT为TTRXGV1对压气机进气温度、压气机排气温度和IGV角度修正后的基准值，单位为℉;TTRXGV1为IGV温控基准1#，单位为℉;ctim为压气机进气温度，单位为℉;kctimo为IGV温控基准压气机进气温度偏置设定值，取常数59℉;kctimg为IGV温控基准压气机进气温度偏置系数，取常数0;ctda为压气机排气温度，单位为℉;ktcdo为IGV温控基准压气机排气温度偏置设定值，取常数765.242℉;ktcdg为IGV温控基准压气机排气温度偏置系数，取常数0.65;csgv为IGV角度，单位为°;kgvo为IGV温控基准IGV角度偏置设定值，取常数42°;kgvg为IGV温控基准IGV角度偏置系数，取常数0。

式(1)中后3项是对TTRXGV1的修正，实质上对压气机进气温度和IGV角度的修正量为0，所以只是对压气机排气温度进行修正，目前国内9FA机组都只修正这一项。因此对式(1)简化后代入相关系数有:

IGV温控基准1#(TTRXGV1)与压气机压比CPR的关系曲线如图1所示，表1表示压气机压比CPR与TTRXGV1对应所在直线中的关系值。

图1 IGV温控基准#1(TTRXGV1)与压比CPR的关系

根据式(3)与表2，从计算IGV温控排气温度最小选择(TTGVP)中，温度控制压比CPR拐点ttk_c［n］与温控线压比CPR偏置斜率ttk_s［n］的系数关系可以看出，TTGVP与不考虑其他修正的CPR偏置温控基准(TTRXP)的算式和系数是一样的。不同的是CPR偏置温控TTRXP中的等温线TTK_I［n］可以设置为每段区间不是定值1 200℉(648.9℃)，而某台S109FA机组的CPR偏置温度控制基准TTRXP中的TTK_I［n］都为1 200℉(648.9℃)。因此，TTGVP可以看成是CPR偏置温控基准TTRXP。

表1 压气机压比CPR与TTRXGV1对应所在直线中的关系值

表2 计算TTGVP中ttk_c［n］与ttk_s［n］的系数关系

图2 IGV温控基准TTRXGV

从图2中可以看出:TTRXGV为120:OUT与TTGVP两者中的最小值。从式(1)和式(2)中可以看出:TTRXGV主要考虑了压气机排气温度的修正，而压气机进气温度和IGV角度的修正都为0。从考虑压气机排气温度修正可以看出:一般情况下，两台压气机在相同的进气温度下，压气机等熵效率高，则压气机排气温度较低，那么TTRXGV从1 200℉(648.9℃)开始下降时，IGV的角度提前，即燃气轮机维持TTXM为1 200℉(648.9℃)的IGV角度区域变小。然而参与计算120:OUT的CTDA的最大值只能输入765.242℉(407.4℃)，而压气机排气温度CTDA的显示值在-80℉(-62.2℃)与850℉(454.4℃)之间，当压气机排气温度CTDA大于或等于765.242℉(407.4℃)时，TTRXGV的压气机排气温度修正都为0，只要从压气机压比CPR就能计算出TTRXGV。一般来说，当压气机进气温度较高或压气机等熵压缩效率偏低时较容易出现压气机排气温度CTDA大于或等于765.242℉(407.4℃)的情况。

视物模糊是由于光学系统受到污染，首先要判断出污物存在的位置，才能有效排除。视野中出现异物有3种情况：物镜上、目镜上和载玻片上。（1）移动载玻片异物不动，说明污物不在载玻片上；（2）转动转换器，换上高倍镜后，仍可观察到，说明污物不在物镜上，只可能存在于目镜上；（3）如果转动目镜头，污物也随之转动，则说明在目镜头上。

2 压气机模型

在热工计算中，工程中常用的气体如O2、H2、N2、CO2、CO等，及其混合物都可看作理想气体。对于包含在大气或燃气中的少量水蒸汽，因其分压力甚小，分子浓度很低，也可当作理想气体处理［3］。

空气在压气机内为绝热压缩过程压缩比:

式中，p2为压气机排气总压，p1为压气机进气总压。

压气机进口的空气比焓i1(kJ/kg):

式中，T1为压气机进气温度，单位为K。

压气机进口空气熵函数值e1(kJ/(kg·K)):

压气机出口的空气比焓i2(kJ/kg):

式中，T2为压气机排气温度，单位为K。

空气在压气机的压缩过程为可逆绝热压缩过程，文献［4］中提出，熵函数表征了绝热过程的压比与该绝热过程所对应的等熵过程函数值间的对应关系，如式(8):

式中，R 为气体常数，8.314J/(mol·K)。

由式(8)转化为式(9)可求出压气机排气熵函数值e2(kJ/(kg·K)):

由e2=e( T2s) =f2( T2s)求得压气机等熵压缩后排气温度T2s，再通过公式求得压气机绝热压缩后的排气比焓i2s(kJ/kg):

压气机绝热压缩效率η:

文中已知压气机进气温度CTIM和压气机绝热压缩效率η，利用上述公式可计算出不同压比CPR下的IGV温控基准TTRXGV。

3 IGV温控基准曲线化

3.1 启用VB软件将IGV温控基准程序化

通过空气热力性质计算方法、相关的拟合算式和压气机模型分析，结合IGV温控基准的计算，应用VB软件将IGV温控基准程序化。在VB程序界面输入各种压气机进气温度和压气机效率，计算不同压气机压比CPR下的IGV温控基准TTRXGV。图3所示为VB程序化IGV温控基准优化计算界面，界面中“IGV温控基准TTRXGV优化”为计算命令按钮，输入压气机进气温度、压比CPR、压气机等熵效率后，点击该计算命令按钮即可计算出图3中其他3个参数值;取消为退出该计算模型命令按钮。

图3 VB程序化IGV温控基准优化计算界面

由于IGV温控基准TTRXGV考虑了压气机排气温度CTDA的修正，故很难把IGV温控基准TTRXGV与压比CPR的关系曲线化。文中从压气机绝热压缩效率出发，提出假设压气机进口温度CTIM和压气机绝热效率η已知条件下，利用VB程序化IGV温控基准计算出不同压比CPR下的IGV温控基准TTRXGV。考虑到某台S109FA机组实际运行数据:压气机进气温度在40～100℉(4.4～37.8℃)之间，压气机绝热效率为87%左右(利用变比热法从各种工况下计算得到)。文中利用VB程序化IGV温控基准计算出压气机进气温度CTIM、压气机绝热效率η在实际运行数据范围内不同压比CPR下的IGV温控基准TTRXGV。表3所示为压气机进气温度CTIM=40℉(4.4℃)，4种压气机效率η下不同压比CPR下的TTRXGV;表4所示为压气机进气温度CTIM=68℉(20℃)，4种压气机效率η下不同压比CPR下的TTRXGV;表5所示为压气机进气温度CTIM=100℉(37.8℃)，4种压气机效率η下不同压比CPR下的TTRXGV。

表3 压气机进气温度CTIM=40℉，4种压气机效率η下不同压比CPR下的TTRXGV

表4 压气机进气温度CTIM=68℉，4种压气机效率η下不同压比CPR下的TTRXGV

表5 压气机进气温度CTIM=100℉，4种压气机效率η下不同压比CPR下的TTRXGV

3.2 IGV温控基准曲线

利用OriginPro 7.5三次多项式拟合，将表3、表4和表5中的IGV温控基准TTRXGV曲线化，可得如图4所示的不同工况下的IGV温控基准TTRXGV曲线。

图4 不同工况下的IGV温控基准TTRXGV曲线

如图4所示:压气机进气温度CTIM越高、绝热效率η越低，IGV温控基准TTRXGV越靠近温控基准TTRX;而压气机进气温度CTIM越低、绝热效率η越高，IGV温控基准TTRXGV越远离温控基准TTRX。

4 IGV温控基准优化

4.1 IGV温控基准优化的背景

某台S109FA机组在夏天运行(260～390 MW)时，燃气轮机排气温度TTXM(IGV温控基准TTRXGV)太靠近温度控制基准TTRX，经常出现IGV还没全开时就瞬间进入温控，调节裕度偏小，不利于燃料量的调节。冬天运行(260～390 MW)时，燃气轮机排气温度TTXM(IGV温控基准TTRXGV)太远离温度控制基准TTRX，甚至出现燃气轮机排气温度TTXM小于1 100℉(593.3℃)而报警的情况，影响主蒸汽、再热蒸汽温度，偏离余热锅炉最佳设计温度工作点。

4.2 IGV温控基准优化

针对某台S109FA机组投产以来(260～390 MW)的运行数据，结合当地历史的天气数据，且考虑调节裕度，可得IGV温控基准优化的压气机进气温度CTIM的范围为40～100℉(4.4～37.8℃)。采用变比热法计算统计压气机在不同工况下的压气机绝热效率η，可知机组大、中修对压气机叶片进行干冰清洗(国内多台同类型机组在压气机揭缸检修时都采用干冰清洗以提高叶片的清洗效果)和离线水洗后压气机绝热效率最高约为90.46%;而机组运行一段时间后(考虑到机组的连续运行性，一年大概离线水洗两次)，到下一次离线水洗前的压气机绝热效率最低约为85.39%。因此文中考虑到裕度因素，把IGV温控基准优化的压气机进气温度CTIM的范围定为40～100℉(4.4～37.8℃)，压气机绝热效率η定为84%～92%。

根据图4所示的不同工况下的IGV温控基准TTRXGV曲线，结合式(1)可知:若压气机进气温度CTIM越高且压气机绝热效率η越低，则IGV温控基准TTRXGV稍偏离温度控制基准TTRX;而压气机进气温度CTIM越低且压气机绝热效率η越高，则IGV温控基准TTRXGV稍靠近温度控制基准TTRX，要尽量避免出现因燃气轮机排气温度TTXM小于1 100℉(593.3℃)而报警的情况。文中采取的简单快捷方法是IGV温控基准TTRXGV考虑压气机进气温度CTIM的修正(现在的修正系数为0，相当于没考虑)，优化后IGV温控基准TTRXGV小于1 200℉(648.9℃)的压比CPR拐点，要比温度控制基准TTRX小于1 200℉(648.9℃)的压比CPR拐点13.603 9提前，将式(1)修改为:

将式(12)用VB软件程序化，可计算出优化后的IGV温控基准TTRXGV。把文中IGV温控基准优化的压气机进气温度CTIM的范围定为40～100℉(4.4～37.8℃)，压气机绝热效率η定为84% ～92%，输入不同压比CPR，通过软件计算优化前后的IGV温控基准TTRXGV，如表6和表7所示。

表6 压气机进气温度CTIM=40℉，压气机效率η为84%和92%优化前后下不同压比CPR下的TTRXGV

表7 压气机进气温度CTIM=100℉，压气机效率η为84%和92%优化前后下不同压比CPR下的TTRXGV

利用OriginPro 7.5三次多项式拟合，将表6和表7中的IGV温控基准TTRXGV曲线化，可得如图5所示的IGV温控基准TTRXGV优化前后对比曲线。

图5 IGV温控基准TTRXGV优化前后对比曲线

由IGV控制基准可知，机组进入IGV温度控制后，燃气轮机排气温度TTXM≤1 200℉(648.9℃)。由图5可知:优化后，压气机进气温度CTIM低时燃气轮机排气温度TTXM=1 200℉(648.9℃)的IGV角度区域变宽;压气机进气温度CTIM高时燃气轮机排气温度TTXM=1 200℉(648.9℃)的IGV角度区域变窄。一般情况下，温控基准TTRX≤1 200℉(648.9℃)时，由压比CPR偏置温控基准TTRXP决定，可计算出当压比CPR＞17.05时，温控基准TTRX＜1 100℉(593.3℃)。优化前，压气机进气温度CTIM较高和压气机绝热效率较低时，IGV温度控制阶段(IGV接近全开时)容易出现瞬间进入温度控制的情况;压气机进气温度CTIM较低和压气机绝热效率达到90%以上时，IGV温度控制阶段出现燃气轮机排气温度TTXM小于1 100℉(593.3℃)报警的压比CPR区域较宽。优化后，压气机进气温度CTIM较高和压气机绝热效率较低时，IGV温控基准TTRXGV较远离温控基准TTRX;压气机进气温度CTIM较低和压气机绝热效率达到90%以上时，IGV温控基准TTRXGV较靠近温控基准TTRX，即使压气机绝热效率高至能使燃气轮机排气温度TTXM小于1 100℉(593.3℃)报警，这个区域比优化前也减小很多。

5 结束语

通过VB软件将Mark VI中的IGV温控基准TTRXGV的算法程序化，并计算出不同工况下的IGV温控基准TTRXGV，然后利用OriginPro 7.5三次多项式拟合，将不同工况下的 IGV温控基准TTRXGV曲线化。最后根据曲线图结合IGV温控基准逻辑，提出了IGV温控基准TTRXGV的优化方法，通过对优化前后的IGV温控基准TTRXGV曲线进行对比，理论上达到了IGV温控基准TTRXGV优化的目的。

［1］ 章噙，任鑫.S109FA联合循环燃气轮机温度控制分析［J］.燃气轮机技术，2010，(1):36.

［2］ 薛志敏.浅谈S109FA机组IGV控制与运行［J］.燃气轮机发电技术，2012，(3/4):253-254.

［3］ 薛志敏.S109FA燃气-蒸汽联合循环机组压气机改造与性能分析［D］.广州:华南理工大学，2013.

［4］ 蔺文涛.燃气-蒸汽联合循环在线热力性能监测软件开发［D］.北京:华北电力大学，2008.