燃机变工况运行时中压汽包水位波动原因及分析.pdf

中国电机工程学会第十届青年学术会议 ·吉林 燃机变工况运行时中压汽包水位波动原因及分析 孙承志 （妈湾大道北前湾燃机电厂 深圳市 南山区 518054 ） 摘要：三菱M701F燃气－蒸汽联合循环机组，所配套使用的余热锅炉中压汽包容量较小，在燃机变工况运行时，中压汽 包水位易产生较大的波动。而对水位波动分析的关键在于把握汽轮机高/中压旁路阀的动作情况。本文依据旁路阀的控制逻 辑，结合机组调试运行中的实际情况，分析了在燃机变工况运行时，中压汽包水位波动的原因并给出了对策。 关键词：燃气轮机；汽包水位；变动分析 1、引言 我厂燃气－蒸汽联合循环机组采用三菱公司 M701F 燃机，余热锅炉采用杭州锅炉厂三压、再热、无 补燃、卧式、自然循环余热锅炉锅炉。其系统流程大致如下： 燃机燃烧做功，排出的烟气进入余热锅炉。余热锅炉分高、中、低压三个系统。其中，高压主汽进入 汽轮机高压缸做功后进入冷再管道，冷再蒸汽与汽包中压过热器来的蒸汽汇合（因为有逆止门，冷再蒸汽 不会进入中压过热器）后进入再热器，然后进入汽轮机中压缸做功。其中，高、中压均有旁路系统，高压 主汽旁路至冷再，中压主汽旁路至凝汽器。 在机组变工况运行时，高、中、低三个汽包的水位均有所波动。由于中压汽包容量非常小，内直径只 有 1250mm，运行时的高二值与低二值分别为＋200mm 与－350mm 。在某些运行状况下，中压汽包水位波 动相对比较剧烈，甚至有可能水位低低导致跳机，因此，在工作中必须予以足够重视。 由于机组运行时，中压汽包的水位与高压旁路阀及中压旁路阀动作过程密切相关，本文首先依据控制 逻辑，分析了汽机高、中压旁路阀动作过程。然后结合运行中的实际现象，对变工况条件下中压汽包水位 波动的原因给予分析说明。 2、汽机高压旁路阀及中压旁路阀动作过程的逻辑分析 由于汽机高压旁路阀及中压旁路阀动作过程的逻辑相同，只是参数有所不同，现以高压旁路阀为例。 旁路阀开度指令y 的函数模型如下： 1 y Kx (t) + x (t)dt ，且y ∈[L , H] ……………………式（1） T ∫ 这里 K、T、L、H 为常数；通常 K＝1.2，T=2，L=-2，H=102； x (t) P (t) ?Ps (t) ， P (t) 为高压旁路阀前高压主蒸汽压力，Ps (t) 为高压旁路阀前高压主蒸汽压力 的设定值，两者是时间 t 的函数。 在三菱 M701F 燃机的控制系统中，其旁路阀一共有三种控制模式：最小压力模式、后备压力模式、实 际压力模式（或称作压力跟踪模式）。不同的模式，Ps (t) 的算法不同，见下表： 机组启动阶段 机组停机阶段 阶段 点火至旁路阀全关前 旁路阀全关后 高压主汽调门开 高压主汽调门开始关之 (汽机启动结束时) 始关之前 后 控制模式 最小压力模式（ Ps (t) 后备压力模式 后备压力模式 Ps (t) 实际压力模式（ 维 是机组负荷的函数） 持常数） 旁路阀工作在最小压力模式时，汽包水位扰动比较小，这里不作进一步讨论。 在后备压力模式下，Ps (t) 与P (t) 有如下关系式： Ps (t) 5.9 P (t) ∈[0,4.9] ； Ps (t) 0.911P (t) +1.44 P (t) ∈[4.9,10.5] ； Ps (t) 11