安萨尔多AE94.3A型燃气轮机值班天然气控制浅析.pdfVIP

安萨尔多AE94.3A型燃气轮机值班天然

气控制浅析

摘要结合大唐肇庆热电公司安萨尔多AE94.3A燃气轮机运行情况，对燃机值

班天然气控制策略进行梳理和分析，并提出优化建议，以适应国内电力系统的要

求和发展形势。

关键词燃气轮机安萨尔多控制逻辑值班天然气

1前言

2015年，上海电气和欧洲燃气轮机巨头——意大利安萨尔多公司签署一系列

协议文本，上海电气计划出资4亿欧元参股后者40%股权，这意味着上海电气公

司成为我国第二家掌握重型燃气轮机制造核心技术的公司，近年来，上海电气携

手安萨尔多公司在国内上马了多个AE94.3A型燃机轮机（9F级）联合循环项目，

不过机组正式投产运行的时间都还较短，其中最早运行的中电四会项目也仅仅2

年，第一批次的大唐肇庆和周口项目也仅仅运行了1年。这三个项目是安萨尔多

9F级机组在国内的首批次项目，尚处于上海电气与安萨尔多公司的磨合期。由于

安萨尔多公司的设计理念和国内用户的需求有很大差异，使得在运行初期，三个

项目都发生过多起设备异常和非停事故，这其中机组主保护及主要辅机保护逻辑

部分的差异最大：厂家的控制逻辑苛刻，要求以保护设备为主；业主面对多次非

停和电网考核，要求优化主保护条件。因此，平衡双方需求，适当的优化部分控

制策略，以适应国内电力系统安全生产要求的工作显得尤为重要了。

2值班燃气与预混燃气

3值班燃气控制

安萨尔多燃机的值班燃气控制分为三部门组成，分别为最小流量控制、扩散

燃烧控制及值班燃气控制，三种控制分别作用于燃机启动的不同的时间段，且在

模式切换过程中也有相辅相成的补充和调整，从而达到保证燃机燃烧稳定的目的。

3.1最小流量控制

最小流量控制作用于燃机启动点火启动瞬间的值班燃气流量控制，以肇庆公

司1号机组为例，燃机点火瞬间的值班流量为固定值60g/s，值班阀根据该流量

提前开启相应的开度。当燃机顺控到达点火步序时，ESV阀开启，天然气开始逐

步进入燃机内部进行点火，由于此时燃机的转速在SFC的带动下仍然处于转速快

速上升的过程，使得燃机的进气量也在逐步上升，因此值班燃气的流量也必须跟

随进气量进行逐步上升，来确保燃烧室内空燃比达到点火需求，因此在控制策略

朱红，ESV阀开启5S后，值班燃气量也开始逐步得等速率增加，约6-8秒钟升至

380g/s，后保持稳定。燃机点火期间值班气流量的变化如图1。

3.2扩散燃料需求控制

在了解第二阶段扩散燃烧燃料需求控制之前，要先了解燃料需求的总体计算

方式，也就是燃机在当前状态下（点火启动、升转速、定速3000、升降负荷等）

所需要的总的燃料量，也就是燃机FUELCONTROL画面的LOWVALUEGATE算法，

即低值门（直译）算法。在机组实际运行中，低值门作为一个百分之比数字，在

控制策略中，它可以通过乘以0.187kg/s/%换算为燃料流量单位kg/s，实际上，

我们将画面的中的1号测点乘以0.187，得出的值将等于2+3测点。也就说，低

值门就代表着的燃机实时燃烧的总燃料量。低值门的算法过于复杂，此论文中就

暂不描述了。

燃机燃烧所需的燃料总量已经有了，接下来就该分配给预混阀和值班阀了。

3.2.1首先说机组正常运行状态，也就是燃机带负荷后的情况。正常运行时，

低值门根据负荷的变化增减数值，燃料也随即变化，但为保证负荷控制稳定，必

须采用预混燃烧的闭环控制，因此在算法中，首先要将总燃料量中的非参与调解

量算出来，刨去非参与调解的燃料后剩余的量就可以进入闭环控制了。

非参与调节量=值班气量+预混最小流量

非参与调节量中的第一路就是值班气量，值班气量当然作为最主要的部门，

燃机在每一个负荷下，值班气量都一个固定的值，这个值只有个别修正参数变化

时才有很微小的调整，值班气作为维持燃机稳定燃烧的基础，自己气量不可以参

与闭环调节。

非参与调节量中的第二路就是预混气量中一小部分，这一部分我们称之为预

混燃烧最小值，预混最小值的作用，就是在控制逻辑中将预混气的一小部分提取

出来，不让其参与调解，以保证燃机在甩负荷时，燃机会因为预混气源全断造成

火焰波动大甚至熄灭。预混最小值在控制策略中只与IGV的开度有关，最低为

0.45kg/s。

那么，将总燃料量中的非参与调节量做减法后，剩余的调