M701F燃气-蒸汽联合循环机组中断停机重新启机方法分析

李焱宇

关键词：M701F3、燃机、联合循环、正常停机、检修停机、重新启动。

一、摘要

M701F燃气-蒸汽联合循环机组具有清洁、高效、启停方便快捷的优点，常用与电力系统负荷调峰，我厂燃气轮机为了配合电网负荷调节，一般采用两班制运行，即晚上停机早上启机，并通过AGC实时自动调节机组负荷；但某些特殊情况时，机组在停机过程中需要中断停机重新启动以满足电网负荷调节需求或检修需求，这就要求运行人员熟悉燃气轮机停机程序和中断停机重新恢复启机过程的操作方法，以便及时做出正确判断和处理，本文简要介绍了M701F燃气轮机停机程序，并着重对停机过程中不同阶段中断停机操作方法进行分析阐述。

二、M701F燃气轮机正常停机程序分析

M701F燃气轮机在发停机令后，机组ALR负荷设定值变为20MW，机组自动按停机程序减负荷至20MW后解列熄火，其停机程序按顺序主要包括如下几个阶段：退AGC降负荷至240MW以下→发正常停机令或检修停机令→燃机负荷维持100MW左右，汽机低、高、中压主汽调门逐渐关闭，旁路逐渐开启，汽机开始减负荷→汽机高、中压调门全关，燃机开始减负荷→负荷降至20MW。机组解列→解列后额定转速冷却一分钟后燃机熄火降速直至投盘车。

三、燃气轮机不同阶段中断停机程序重新启动操作方法分析

燃气轮机停机过程中因某种原因需中断停机程序重新启动时，就现有控制系统而言，视不同停机的阶段中断停机程序的操作方法也不同。下面就不同停机阶段中断停机程序操作方法进行分析：

1.机组负荷在200MW以上

发停机令后，若机组负荷在200MW以上时，虽然ALR设定值变为20MW，但汽机停机信号“STSHUTDOWNSTART”输出为“0”，汽机未进入停机程序，高、中压调门仍维持全开状态，机组只是按一定速率降负荷，而燃机熄火信号需在解列之后一分钟后才发出，因此燃机此时不可能熄火。若此时需中断停机程序，可立即点击“START”并确认，即可复归“NORMSTP”信号，中止停机过程，ALR设定值变为当时实际负荷，然后升负荷至240MW投入AGC；如图1（对应逻辑界面GT036MASTERSIGNAL-2）

图1（对应逻辑界面GT036MASTERSIGNAL-2）

2.机组负荷小于200MW，高、中压调阀开始关闭且开度大于0%

机组负荷小于200MW时，汽机停机信号“STSHUTDOWNSTART”输出为“1”，进入汽机停机程序，如图2（对应DCS逻辑画面ALRCONTROL-3）；此时即使退出ALR,也不能阻止汽机调阀关闭，而且退出ALR后，随着汽机负荷的持续下降，引起燃机负荷不断上升，操作不当可能造成燃机热部件超温；

如图2（对应DCS逻辑画面GC030BALRCONTROL-3）

从图1中可以看出，由于“STSHUTDOWNSTART”信号的存在，此时仅发启动令并不能将“NORMSTP”信号复归；所以，此阶段中止停机程序重新启动，需按如下步骤执行：

（1）在GC030B“ALRCONTROL-3”逻辑中，强制STSHUTDOWNSTART信号为0；因为汽轮机已经进入停机程序，必须进行强制中断。

（2）在TCS-GTOPERATION界面上点击STRAT并确认（相当于复归NORMASTP信号），使机组中止停机，重新处于启机过程，之后汽机调门将维持该步操作时的开度不变；解除STSHUTDOWNSTART信号强制；

（3）选择汽机启机模式：根据高压缸进口金属温度对应的启机模式，在逻辑图ST031中强制汽机以该模式启机（一般均为热态模式），而后汽机调门渐开至全开位，机组负荷大于202MW，机组启机完成，解除启机模式强制，升负荷至240MW投入AGC。

（4）高、中、低压旁路可能不会自动进入后备压力控制模式，需强制。（如果先发启动令，旁路控制逻辑中的GTRESTART信号可能过不来）如图1、图3（对应逻辑PCS-MCSHPTURBINEBYPASSCONTROL<MODE-2>）

图3（HPTURBINEBYPASSCONTROL<MODE-2>）

3.机组负荷小于200MW，汽机高、中压调门已全关闭

机组负荷小于200MW且汽机高、中压调门已全关闭时，从上图2可以看出此时汽机停机信号“STSHUTDOWNSTART”输出为“0”，因此，此阶段要中断停机程序无需再强制STSHUTDOWNSTART信号为0，仅需重发启动令即可复归“NORMSTP”信号；所以在此阶段中断停机程序重新启机具体操作方法如下：

（1）在TCS-GTOPERATION界面上点击STRAT并确认，使机组中止停机，重新处于启机过程；

（2）选择汽机启机模式：根据高压缸进口金属温度对应的启机模式，在逻辑图ST031中强制汽机以该模式启机（一般均为热态模式），而后汽机调门渐开至全开位，机组负荷大于202MW，机组启机完成，解除启机模式强制，升负荷至240MW投入AGC。

4.机组已解列未熄火

机组刚解列未熄火燃机处于冷却阶段时，由于停燃机信号在解列一分钟后才发出，所以此时要中断停机，仅需在机组解列后一分钟内重新发启动令，燃机便可维持3000r/min的额定转速运行，如需并网，则按正常并网启动程序执行即可。

5.检修停机需中断停机程序

机组大小修之前检修停机，中间往往需要进行加十八胺的操作，这种情况下的正常操作方法如下：

（1）退出AGC，手动减负荷至150MW左右，使得蒸汽温度、流量满足加十八胺的要求；

（2）加药完毕，发检修停机令“MAINTENANCESTOP”，按照正常检修停机程序走。

严禁使用先发检修停机令“MAINTENANCESTOP”降负荷至150MW左右，再退出ALRON的方法进行加十八胺的操作，因为上文说的此时汽轮机已经进入停机程序（STSHUTDOWNSTART），高、中压调阀已经进入关闭程序，发启动令、退出ALRON都无法终止该程序。此时退出ALRON，高中压主调阀将继续关闭，汽机负荷将不断减少，燃机负荷不断增加以维持ALRON退出时的总负荷。这时候可能会导致：

a、锅炉压力不断上升超过正常运行值；高压旁路阀将会开启。

b、主蒸汽不匹配度不够，低于进汽要求值-56。主蒸汽过热度也需要留意。

c、主蒸汽温度较高，很难满足加十八胺要求。

d、此时应手动打开高中压旁路阀控制压力，但是较难控制。

中断停机程序改进措施分析：

从上文分析可以看出燃机仅在负荷小于200MW且高、中压调门开始关闭且开度大于0%时，要想中断停机程序的操作捎繁琐，在执行过程中包括找逻辑界面、强制逻辑，这些操作会拖延中断停机的及时性，为此对相关逻辑加以优化很有必要；上文分析中可以得出影响中断停机程序的关键因素是汽机停机信号“STSHUTDOWNSTART”，所以只要在逻辑里实现重发启动令就可将“STSHUTDOWNSTART”信号和“NORMSTP”信号一同复归便可使燃气轮机在任何停机阶段中断停机程序，具体逻辑优化图如下：将GT036MASTERSIGNAL-2逻辑界面中“STSHUTDOWNSTART”信号逻辑（图4红色圈框内）删除即可。

图4(GT036MASTERSIGNAL-2)

四、总结

燃气轮机停机过程中若因电网负荷变动需求重新启动时，与正常启停机相比，若在停机过程中直接中断停机程序不仅可快速响应调度负荷需求，还可以节省天然气和电耗，具有较好经济性；此外，立即中断停机程序重新启动，还可有效降低燃机本体热通道部件、汽轮机缸体、锅炉受热模块温度变化，从而减小金属热应力，起到保护设备的作用，因此，虽然每年非正常停机次数很少，但分析燃气轮机非正常停机操作方法在经济性和设备维护方面均具有一定意义。本项目截止至目前已在惠州天然气发电有限公司三台运行机组上施行。并在三菱M701F同类型燃气轮机机组上得到广泛的应用和推广。

作者简介

李焱宇，男，25岁，热动助理工程师，广东惠州天然气发电有限公司。