9F级燃气机组控制系统研究
9F燃机联合循环控制系统优化技术方案
附件:中国华电集团公司科技项目技术方案项目名称:9F燃机联合循环控制系统优化申请单位:杭州华电半山发电有限公司起止时间:2007年4月-2008年4月项目负责人:李勇辉通信地址: 浙江省杭州市拱北拱康路200号邮政编码:310015联系电话:(0571)85272105传真:(0571)85272104申请日期:2006年11月《9F燃机联合循环控制系统优化》技术方案一、目的和意义燃气轮机机组数量在我国呈快速发展的趋势,华电集团公司内部已安装近10套9FA 级燃机机组。
根据GE的初始设计,联合循环燃机主机岛部分的燃机和汽机由MARK VI 控制,可实现自启停功能;但HRSG及辅助系统在第三方DCS侧控制,二控制系统间协调性待完善,特别在开停机过程中运行人员手动干预点过多,不但影响启停速度,而且增加了出现误操作的可能。
从目前各燃机电厂运行情况看,机组运行方式有一定共性:1.燃机主要作为调峰机组,负荷变化大,运行工况不稳定;2.受天然气气量和电网影响,机组大部分时间无法满负荷运行;GE提供的控制方式特别是汽轮机和HRSG的控制都是针对机组长期运行于基本负荷来设计的,因此原有控制方式不能很好的适应现有的运行方式;3.机组日开夜停;如果不缩短机组启停时间,势必影响发电企业的经济性。
所以进行燃机联合循环机组控制系统优化的研究是必要而且迫切的。
本项目将在在理论计算的基础上综合考虑现场数据,结合GE公司资料、国外参考文献,并在有条件的情况下进行必要的试验,项目先期完成辅机系统的小顺控,然后完善MK6与DCS的控制逻辑,增加控制系统之间的联系信号,构架全站大顺控,最终实现燃机一键(或分几个步骤)自动启停,提高启停机的速度和安全性,规范操作,实现自动控制系统的优化。
本项目虽以半山电厂的三套9FA燃机单轴联合循环机组为主要研究对象,但是,其研究成果不仅可以应用于其它9FA单轴联合循环机组,同时对其它9FA级多轴GTCC机组以及其他同类型的机组也有一定的指导意义。
9F级燃气蒸汽联合循环机组参与电网自动发电控制的思考
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20 0 8年 9月 第 9卷 第 9期
电
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设
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9F级燃 气蒸汽联合 循环机 组参 与电网
自动 发 电控 制 的 思考
基准。同一时刻 只 有一 个 系统 的燃 料行 程 基准 通过 最 小 值 选 择 门 , 入 控 制 。 F R 最 小 值 选 择 门 保 证 了 进 S 上 述 各 控 制 系 统 的协 同配 合 。
机 组 并 网 运 行 后 , S S F RA C、 S S 手 动 F R U、 S C F R D、 FR S MAN 都 处 于 F RMAX, 而 处 于 退 出 状 态 。 可 能 S 因
关 键词 :燃 气蒸 汽联 合循 环机 组 ; 自动 发 电控制 ; 次调频 一
中图分 类 号 :M6 13 T l. 1
控 制 系 统 ( S S 、 速 控 制 系 统 ( S N) 加 速 控 制 F R U) 转 F R 、
近 几 年 来 , 气 轮 机 的 单 机 功 率 和 热 效 率 有 了 很 燃
A C试验 ( G 包括 A C试 投 、 负荷 、 负荷 ) G 升 降 。还介 绍 了燃 气蒸 汽联 合循 环 机 组参 与 电 网 A C调 节时存 在 的 问题 及 改进 G 设 想 。如 燃 气蒸 汽联 合循 环 机 组投 入 A C后 , G 负荷 上 限 值要 根 据 机 组 实 际运 行 情 况进 行 不 断修 正 , 能真 实反 应 G AC 才
中 的控 制 方 法 是 一 项 十 分 有 意 义 的 工 作 。 本 文 以 GE 公 司生 产 的 9 F级 燃 气 蒸 汽 联 合 循 环 机 组 为 例 , 绍 介 其 参 与 电 网 自动 发 电控 制 ( C) AG 的特 点 、 在 的 问 题 存
9F级燃气机组控制系统研究
9F级燃气机组控制系统研究【摘要】GE公司的9F级燃气轮机是目前国内新建联合循环机组中燃机的主力机型,其控制系统采用GE公司配套的新一代燃机控制系统MARK VI。
对燃机的主要控制功能进行了分析和研究,包括转速/负荷控制系统、温度控制系统以及干式低NOX燃烧控制系统等。
可为今后燃机的调试、运行和维护提供参考。
【关键词】9F级燃气轮机;燃烧控制系统;负荷控制系统作为“西气东输”工程的配套项目,国内新建了一批大型燃气—蒸汽联合循环电厂,目前正在进行紧张调试并陆续投入商业运行。
这批联合循环机组中共引进了13套GE公司的9F级燃气轮机。
以某电厂为例,该厂联合循环机组为多轴一拖一方案,燃机型号为PG9351FA,压气机为18级轴流式压气机,带可调进口导叶,燃机透平为3级,燃烧系统共有18个逆流环状燃烧室,型号为DLN2.0+。
燃机使用天然气为主燃料,轻油为备用燃料,ISO工况下燃用天然气时功率为253MW。
燃机控制系统由GE公司随设备配套供货,采用MARK VI三冗余数字控制系统。
现对其主要控制策略和功能进行的介绍,适用于同类型的燃气轮机。
1.燃气轮机主控制系统燃机主控制系统根据负荷指令、排气温度等控制要求来调节燃料量。
主控制系统包括转速/功率控制、温度控制、启动控制、停机控制、加速度控制、手动控制等子系统,各个子系统的输出通过低选环节选出最小值作为燃料控制基准。
以上子系统中启动、停机、加速度等控制仅在燃机并网前、解列后或甩负荷时起作用。
例如:启动子系统仅控制燃机从点火到并网过程中的燃料量。
启动过程的燃料量采用开环控制,根据启动工况对应的逻辑信号给出不同阶段的燃料设定值。
当变频启动系统控制发电机拖动燃机完成清吹具备点火条件时,燃料量置为点火值,燃机点火成功后,燃料量降低为暖机值,待暖机完成,燃料量按照一定的速率不断增加到最大值,最终退出控制。
燃机带负荷运行中起作用的是转速/功率控制和温度控制两个回路。
转速/功率调节回路的目标是调节燃料量,使燃机实发功率达到预设值,采用功率—转速串级调节。
浅谈9F燃机的全程给水控制
浅谈9F燃机的全程给水控制【摘要】江苏某电厂9F级天然气单轴联合循环发电机组的余热锅炉为三压再热自然循环卧式炉,每台机组配置2台100%容量给水泵。
高中压给水系统共用1台电动给水泵,简化了工艺过程,降低了设备投资及能耗,但给水系统耦合程度高,自动控制难度大。
通过采用合理的控制策略,优化顺序控制逻辑,实现了全程给水控制。
【关键词】全程;给水控制;9F燃机1.给水系统简介给水系统包含高、中、低压给水系统及给水泵组,低压给水取自旁路除氧后的凝结水,中压给水取自给水泵中间抽头,高压给水则由给水泵出口母管供给。
3个汽包的水位由各自对应的给水调节门进行控制,高压给水调节由旁路调节阀和主调节阀组成,旁路调节阀用于低负荷下的给水控制,在正常负荷下则由主调节门控制。
2台电动给水泵均为100%容量配置,正常运行时一用一备。
高压汽包中的饱和蒸汽经过高压过热器后进入汽机高压缸,中压过热蒸汽与高压缸排汽汇合经再热器后进入汽机中压缸,低压汽包的饱和蒸汽经过低压过热器后直接进入低压缸作功。
2.汽包水位控制策略2.1水位控制的难点由于高、中压汽包合用1台给水泵,高、中压给水之间存在较强的耦合性,因此如何顺利实现解耦是水位控制的难点。
根据机组特点,决定由给水泵液偶调节高压给水调节阀前后差压,其差值的设定值随负荷变化而变化,以此解决了系统的解耦问题。
水位控制需要综合考虑整个系统,从多方面入手,提高给水的动态调节品质。
中低压系统参数相对较低,当燃机处于可变导叶IGV温控区域之外时,进入余热锅炉的烟气温度随负荷波动而变化的幅度较大,对于在低参数下运行的中低压汽包而言,烟气温度的变化对其产生的相对影响较大,导致虚假水位现象异常严重,而中低压系统的固有特性又决定了系统惯性较大。
以上因素都导致汽包水位调节难度增加,尤其是在启动阶段及低负荷阶段。
汽包水位调节品质的好坏直接影响到机组运行的稳定性,设计一套合理高效的控制策略显得尤为必要。
2.2高压汽包水位控制高压汽包水位调节从机组启动至带满负荷将经历旁路阀流量控制、旁路阀单冲量液位控制、旁路阀三冲量液位控制、主调节阀三冲量液位控制4种模式。
9F燃机天燃气系统介绍
2×390MW燃气蒸汽联合循环机组燃气系统介绍江苏华电戚墅堰发电有限公司贡文明关键词:天燃气输送天然气流量检测流量计算机声谱分析仪表GPS 计算机监控前言:江苏华电戚墅堰发电有限公司的2台390MW燃气蒸汽联合循环机组采用的是美国GE公司的9F级燃机,是国家西气东输的配套重点工程之一。
本文介绍了该公司的燃气机组天燃气输送系统的配置和使用情况。
1、系统简介江苏华电戚墅堰发电有限公司位于江苏省常州市,厂址距离常州天然气分输站18公里。
公司在分输站边建有一套天燃气输送系统(简称首站),在电厂内部也建有一套天燃气输送系统(简称末站),在距离末站500米的地方建有一套燃气调压系统(简称调压站),从调压站从来的天然气输送到燃机供发电用。
图一末站流程图图二首站流程图首末站和调压站的设备均为上海飞奥公司成套提供,首末站的阀门全部采用英国ROTORK原装电动执行器控制,调压站全部采用气动调节执行器控制。
2、控制系统简介首末站控制系统分别采用一套美国Rockwell公司的ControlLogix PLC和Intellution iFix上位机监控软件组成的计算机监控系统,两套PLC均配置了热备冗余和UPS系统,首末站通过光纤进行连接,调压站由主机的DCS系统进行控制,末站和主机DCS系统之间采用MODBUS 485进行通讯。
在末站还配置了一套Intellution历史数据库系统。
天然气系统的流量测量在整个系统中非常关键,该系统在首站和燃机控制室各安装了一台美国得克萨斯州休斯敦DANIEL 测量与控制公司生产的Daniel FloBoss S600流量计算机来测量天燃气流量。
2.1 流量计算机介绍Daniel FloBoss S600是一种精密的、建立在微处理器基础上的流量计算机,其设计和制造过程中使用了成熟的设计技术和方法。
Daniel FloBoss S600可以独立地作为单回路/多回路流量计算机使用,可以作为一个综合的计量站和计量回路的流量计算机来使用,同时也可以做为一个外部上位机的从属设备。
浅谈9F燃机安装及其质量安全控制对策
浅谈 9F燃机安装及其质量安全控制对策摘要:伴随着我国经济蒸蒸日上,我国社会主义现代化建设事业取得了举世瞩目的成果。
工程项目如火如荼地在全国各地开展建设。
各大企业也陆续将各种先进的信息技术手段用于机械设备当中,实现了施工生产的高效性。
在电力方面得到了广泛地应用。
因此本文在9F燃机轴系构成入手,对9F燃机热控安装问题进行了深入探究。
关键词:9F燃机;安装;质量控制引言随着现代经济社会的发展,电力工程行业也随之迎来了极大的变革,最主要技术呈现机电一体化设备的发明和生产,以及电气自动化技术的广泛应用,由于9F燃机燃气轮机结构上采用轴向排气,排气阻力小,而且便于余热锅炉布置。
燃气轮机均采用压气机冷端拖动发电机,便于安装运行和维护。
因而F级燃气轮机是建设大型联合循环电厂的首选机型。
1、9F燃机轴系构成单轴布置的9F燃气机组由高压缸(HP)、中压低缸(IP-LP)、燃机(GT)、发电机(GEN)构成,其轴系由燃机前后两个内置式轴承,高压缸前后两个落地式轴承,滑环短轴后有一轴长(可倾),发电机转子前后两个落地式内置式轴承,中低压缸后一内置轴承组合成;滑环轴及高压转子间为SSS联轴器连接。
其中,燃机,中间轴、SSS联轴器、发电机滑环轴为现场散装供货。
1.燃机轴系的安装及调整要点2.1 SSS联轴器连接根据轴系找中图纸,高压缸、中低压缸及其转子、复测发电机、SSS联轴器的轴向尺寸:将SSS联轴器吊装就位,拆除外部吊装环,带上螺栓;将SSS联轴器的对轮螺栓分别与高压转子与滑环轴连接,按照设计要求拧紧力矩;安装SSS 联轴器同心度测量工具;SSS联轴器同心度测量:根据图纸要求,在SSS联轴器的5个端面,搭设5个百分表。
将SSS联轴器的外圆端面分成8个等份。
盘动转子,分别在1-8位置记录5个百分表的数值,计算出同心度。
同心度需要测量2次,分别在SSS联轴器齿轮齿合和断开时测量;SSS联轴器齿轮齿合深度及开度测量,如图1所示:通过深度尺,分别在SSS联轴器齿轮齿合断开时测量A及开度B。
9F燃气轮机进气系统优化改造分析
9F燃气轮机进气系统优化改造分析发布时间:2022-08-15T01:12:55.649Z 来源:《中国科技信息》2022年7期作者:刘慧帆[导读] 进气系统的主要功能是过滤空气尘土、初步分离空气中的液滴,从而得到较为清洁的空气,为9F燃气轮机刘慧帆广东能源茂名热电厂有限公司,广东茂名 525000摘要:进气系统的主要功能是过滤空气尘土、初步分离空气中的液滴,从而得到较为清洁的空气,为9F燃气轮机运行提供基本条件。
为此,首先分析了9F燃气轮机进气系统主要运行问题,其次总结了9F燃气轮机进气系统优化改造方式,以期为9F燃气轮机进气系统设计及改造提供参考,进而确保燃气轮机整体性能。
关键词:进气系统;9F燃气轮机;优化改造方式引言:空气是9F燃气轮机运行的基础要素,如果空气质量较差,便会对燃气轮机运行可靠性和安全性造成不利影响。
想要确保9F燃气轮机运行质量和效率,便需要依靠进气系统展开对燃气轮机进入空气的有效处理,一方面去除空气中的杂质,另一方面实现对进气系统运行压力的科学控制,改善燃气轮机运行效果。
1.9F燃气轮机进气系统主要运行问题1.1入口滤网堵塞当前,我国有很多地区的空气质量较低,并且春季风沙较多、秋季和冬季雾霾较为严重,在这样的自然环境下,9F燃气轮机很容易在长期、连续运行过程中出现入口滤网堵塞问题。
一旦进气系统入口滤网被堵塞,入口滤网的前后压差便会扩大,不但会对9F燃气轮机运行空气处理工作造成阻碍,还会损坏机组设备及零部件,降低了燃气轮机运行效果和应用质量[1]。
1.2机组热耗率提高入口滤网堵塞会进一步导致机组热耗率提高问题,这是因为被堵塞的入口滤网会阻挡外界空气进入燃烧室内,降低了9F燃气轮机燃料的燃烧率,减少了燃气轮机排烟量,从而降低燃气轮机热效率及发电负荷,提高机组运行热量消耗。
当机组热耗率提高到一定临界值后,便会大幅度增加9F燃气轮机运行所需要的燃料量,如果不能及时解决入口滤网堵塞问题,可能会导致比较严重的安全事故及机组故障。
9F燃气系统
9F燃油系统气体燃料系统气体燃料系统设计手册………………………………………………SDM320 气体燃料系统图纸…………………………………….见Tab25的320B7506 液体燃料系统液体燃料系统设计手册………………………………………………SDM318 液体燃料系统图纸…………………………………….见Tab25的320B7397第一节气体燃料系统目录I.系统介绍 (3)A.概述 (3)B.燃气系统装置 (4)1.速比截止阀组件 (4)2.#1气体控制阀组件 (4)3.#2气体控制阀组件 (4)4.#3气体控制阀组件 (5)5.气体预混分离阀组件 (5)6.燃气测量系统 (5)7.其余装置 (5)C.相关设计标准 (6)1.燃气控制系统 (6)(a)速比阀 (6)(b)气体控制阀 (8)(c)气体预混分配阀 (9)(d)燃气排气电磁阀 (9)(e)燃气压力开关 (9)(f)燃气阀内压力传感器 (9)(g)燃气系统清吹 (9)2.系统运行 (10)(a)初始阶段 (10)(b)LEAN-LEAN模式 (10)(c)预混切换 (10)(d)先行预混 (10)(e)预混 (10)(f)第三空载阶段 (10)3.事故运行 (11)(a)出口开关跳开................... (11)(b)机组遮断 (11)(c)启动故障 (11)I.系统介绍A.概述燃气流量是由燃气速比阀,#1气体控制阀,#2气体控制阀,#3气体控制阀和气体预混截止阀组件来控制的。
速比阀(SRV)和气体控制阀(GCVS)一起工作来调节分配到燃机的整个燃气流量。
气体控制阀也配合着燃气预混分配阀(PMSV)一起来控制到多喷嘴燃烧系统的燃气的分配。
气体控制阀(GCVS)通过燃料计算基准FSR来控制合适的燃气量,气体控制阀内燃料量的反馈命令是由预先设定好的GCVS前的压力P2来实现的。
根据透平转速TNH和从P2压力变送器(96FG-2A,B,C)过来的反馈信号来调节速比阀,这样就达到了控制气体控制阀前压力P2的目的。
9FA燃机介绍
9FA燃机介绍9FA燃机介绍9FA燃机介绍9FA燃机的研发历程美国GE公司于二十世纪八十年代中期投入了大量资金,进行F型燃气轮机的开发研制,主要是将飞机发动机的先进技术和部件移植到工业和发电用燃气轮机上,从而使其性能大幅度提高。
GE公司于1987年制成了首台60Hz的型燃气轮机发电机组,输出功率135.7MW,发电效率32.8%。
接着,GE公司与GECAlsthom公司联合开发,通过型燃气轮机的模化放大,模化系数1.2,制成了50Hz的型燃气轮机发电机组,输出功率212.2MW,发电效率34.1%。
其燃气轮机的所有部件,除轴承和燃烧室以外,都是按1.2的比例进行模化放大。
第一台型燃气轮机发电机组于1991年8月在美国南卡罗莱纳州的格林维尔(Greenville)厂制造成功并满意地运行。
接着,GE公司又将其A型燃气轮机模化缩小,模化比2/3,于1995年末研制成70MW等级的A型燃气轮机,通过齿轮箱减速,用于50Hz/60Hz发电。
GE 公司还与其意大利的伙伴新庇隆公司联合开发了50Hz的9EC型燃气轮机发电机组,该机组结合了9E燃气轮机的设计和9F型燃气轮机的透平段技术,使9E型燃气轮机发电机组的性能有了较大幅度的提高。
烧天然气时,9EC型机组的额定功率达169MW,发电效率35%,首台9EC型发电机组于1996年秋天制成。
9F 型燃气轮机的结构和性能1.9FA型燃气轮机的结构点击查看清晰大图以上是9FA型燃气轮机的纵剖面图。
该机组为典型的单轴结构,与传统的9E型燃气轮机相比较,省去了一个中间轴承,三支承变成了双支承。
动力输出由透平排气端(热端)改变为压气机进气端(冷端)。
透平改变为轴向排气,有利于与余热锅炉的连接。
其控制系统应用GE公司的SpeedtronicMKV,有三冗余度,由3台计算机分担燃气轮机的控制职能,三冗余的计算机或传感器之一发生故障时,内部的表决逻辑将透平控制重新定向于两台能工作的计算机和传感器,因而有较高的可靠性。
9F.03 (原9FA) 燃机 — 成熟可靠的大型联合循环发电技术
9F.03 (原9FA) 燃机—成熟可靠的大型联合循环发电技术
作为世界上最富经验的、高效的、大型的50HZ发电机组群的代表,9F.03 燃机主要优点是较高的出力和燃料灵活性。
9F.03燃机配置了干式低氮燃烧系统DLN2.6+,这是一款具有GE绿色创想(Ecomagination)证书的燃烧系统,可以实现15ppm NOx的排放水平,并且扩展了在更低负荷下的排放达标(最小负荷能力)。
9F.03燃机是联合循环发电或热电联产电厂广受欢迎的选择之一,因为运行灵活性和性能最大化是主要的考量因素。
9F.03燃机可以多轴(分轴)布置–可以实现一台燃机或两台燃机配一台汽轮机,输出403MW或811MW的电力。
对于更新老电厂,若受场地的限制,9F.03燃机可以做成与发电机、汽轮机单轴(同轴)的联合循环。
在简单循环中,9F.03燃机可输出265MW电力。
9F.03燃机的应用的场合包括基本负荷、部分负荷、尖峰负荷。
9F.03燃机也可以用于诸如铝厂、或一体化海水淡化及发电厂等热电联产场合。
9F.03燃机简单循环性能
9F.03燃机主要特点
●18级轴流压气机,带进气可调导叶(IGV),压比为17:1。
转子装配由螺栓压紧连接
在一起。
●3级透平,透平转子组件由螺栓压紧连接在一起。
●整个压气机—透平转子由两个轴承支撑。
●燃机透平及压气机为水平中分面法兰连接,易于拆装。
●18支分管燃烧器,安装于压气机排气缸上。
●功率输出轴在冷端,燃机为轴向排气。
●燃机额定转速为3,000rpm,可直接驱动50Hz发电机。
对9F级燃机排气温度控制参数优化研究
对 9F级燃机排气温度控制参数优化研究摘要:本文将围绕9F级燃机排气温度控制参数优化方法进行分析讨论,解决燃气机轮燃烧室温度难以直接测定的不足之处,进一步完成排气温度的合理推算,实现装置负荷能力的大幅度提升,加强能源转化效率,从而保证燃气机轮各项机组能够稳定、安全的运行。
关键词:9F级燃气轮机;排气温度;控制参数引言:9F级燃气轮机是指将流动气体作为能量传递介质,带动轮片快速旋转,从而将燃料能量转化为机械能动力的机械装置,属于热力发动机的一种,而排气温度则是测温元件在燃烧室排烟段的实际位置,用以间接完成机组元件的温度测量。
为了确保相关控制参数优化方式更合理、更科学,首先要对9F级燃机的工作原理与内部结构进行深入分析。
一、9F级燃机的深入研究(一)工作原理9F级燃机的工作原理为:压缩机从空气中抽取大量气体并完成压缩处理,之后将其传递至燃烧室与燃料充分混合燃烧,形成高温燃气流入到燃气涡轮中完成膨胀做功,进一步推动轮叶与压缩机叶轮一同旋转,当高温燃气进行加热后其做功效果得到大幅度增强,能够带动燃气涡轮与压缩机一同工作,余下的动作便作为燃机的机械功。
燃机的工作方式相对简易,属于开式循环模式,其工作效率由燃气初温和空气压缩比两个因素决定,因此想要保证燃气轮机的运行功率得到切实提升,便需要适当优化压缩比、提高燃气初温[1]。
(二)主要特点9F级燃机的优势相对明显,包括:一,能够完成旋转运动的直接输出,因此适用于不需进行往复运动转换的应用场景;二,由于设备的热能转换效率较高,即使不安装暖机也不会产生过多的冷启动故障,甚至在部分低温地区可以省略防冻液的添加;三,机械适用性较强,能够支持不同类型的燃料。
如汽油、煤油等。
虽然燃机的经济性、使用效率较高,但也存在一定不足之处,即是:应用条件受限,在怠速状态下油耗较高;污染度较高,不仅会在运行过程中产生高分贝噪音,还会释放氮氧化物,并随着温度的提升,污染气体的产量会越来越高;由于燃烧室长时间处于高温状态,因此对材料的耐高温性要求较高,导致材料的造价成本相对高昂,并且一旦设备运行时间超过安全标准,会造成压缩机管道发生结垢现象,影响空气传递效率,使排气温度迅速提升至温控值。
9F级燃气机组控制系统研究
如: 启动 子系 统仅 控制 燃机 从点 火到 并 网过程 中的燃 料量 。启动 空气 系数下进行 . 降低燃烧温度 . 从而抑制 N X的生成 但正因为预 O 过程 的燃 料量 采用 开环控 制 . 据启 动工 况对 应 的逻 辑 信号 给 出 热燃 烧在燃 烧前进行 了均匀 混和 , 的可燃 范围有限 , 根 它 在低 负荷时燃 不 同阶段 的燃料设 定值 当变频启 动系 统控制 发 电机拖动 燃机 完 烧稳定性和效率都 比较差 成清 吹具 备点 火条 件 时 . 料量 置为 点火 值 . 燃 燃机 点火 成 功后 , 燃 针 对两种燃烧方式 的不同特点 . E公 司先 后开发 了几代 干式低 G O DN DL 1 D N一 D N一 +, N一 . L 料 量 降低 为 暖机值 . 暖机 完 成 . 料量 按 照 一定 的 速率 不 断增 N X ( L )燃 烧 室 : N一 , L 2, L 2 DL 26以及 D N一 待 燃
应 的温 控基准 , 温 控基准= 即: 等温 常数一压 比一 ( 交点压 比) 斜率 。但 ×
实质 上 曲线 的斜率和交点 坐标并非定 值 . 而是 一个包 括 8 元素 的 个 数组 . 以根 据不 同的运行条件选 择不 同的值 . 可 例如 : 比修 正 曲线 压 可根据 压 比的大小来选择 数组元素 。此外 . 在实 际的温控计算 中, 还
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9 F级燃气机组控制系统研究
潘胜 勤 ( 张家港华兴电力有 限公司 江苏
张家港
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【  ̄ ]E公 司的 9 级燃气轮机是 目 国内新建联合循 环机组 中燃机的主力机型 , 制 系统采用 G 摘 -G F 前 其控 E公 司配套的新一代燃机控制 系 统 MA K V 。 R I 对燃机 的主要控制功能进行 了分析和研 究, 包括转速/ 负荷控制 系统、 温度控制 系统以及 干式低 N X 燃烧控制 系统等 。 O 可为今 后燃机 的调试 、 运行和维护提供参考 。 【 关键词 】F 9 级燃气轮 机; 燃烧控制 系统 ; 负荷控制系统
9FA燃机介绍
9FA燃机介绍9FA燃机的研发历程美国GE公司于二十世纪八十年代中期投入了大量资金,进行F型燃气轮机的开发研制,主要是将飞机发动机的先进技术和部件移植到工业和发电用燃气轮机上,从而使其性能大幅度提高。
GE公司于1987年制成了首台60Hz的MS7001 F 型燃气轮机发电机组,输出功率135.7MW,发电效率32.8%。
接着,GE公司与GECAlsthom公司联合开发,通过MS7001 F型燃气轮机的模化放大,模化系数1.2,制成了50Hz的MS9001 F型燃气轮机发电机组,输出功率台接着,50Hz的9EC型发电机组于9F1.9FA以上是冗余的计算机或传感器之一发生故障时,内部的表决逻辑将透平控制重新定向于两台能工作的计算机和传感器,因而有较高的可靠性。
其辅机安装在分开的底盘上,也有一定的冗余度。
9FA型燃气轮机主要部件的结构、性能和材料的情况如下:压气机:18级轴流式,压比15.4∶1,空气质量流量645kg/s。
头两级为跨音速级,带可调进口导叶,用于调节透平的排气温度,提高运行效率。
第9级和第13级开有排气口,以配合起动过程。
其转子是由单个叶轮用多根IN738合金钢轴向拉杆连接成的刚性转子,末级叶轮上附有一向心式透平槽道,将压缩空气引入中心孔,用于透平段的冷却。
转子的一阶临界转速高于同步转速20%。
燃烧室:有18个逆流管环形燃烧室,直径350mm,每个燃烧室有6个燃料喷嘴,共108个燃料喷嘴。
可烧天然气、蒸馏油和中热值气体燃料。
两只高能点火器分装在两个燃烧室上点火,各燃烧室之间用联馅管联馅。
可以注蒸汽或注水抑NOx的形成,或应用干式低NOx(DLN)燃烧室。
9FA采用的DLN-2.6燃烧室主要由火焰筒、过滤段、导流衬套、帽罩、喷嘴、端盖、前外壳和后外壳等部件构成。
其中,端盖、每个燃烧室的53级第1、2点击查看清晰大图轴承:由拉杆组装的整体转子支承在两个可倾瓦支持轴承上,轴向推力由双销轴推力瓦轴承自行平衡。
9F燃气-蒸汽联合循环机组热态启停经济性分析及优化
106研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2023.06 (上)燃气-蒸汽联合循环机组在电网中主要承担调峰运行任务,运行方式多为两班制调峰运行。
早启晚停的运行模式下,机组生产成本较额定负荷稳定运行时明显增高。
本文以某9F 燃气-蒸汽联合循环机组为例,通过分析机组热态启停各阶段耗能、总结操作经验,提出运行人员操作及机组运行方式优化措施,提高9F 型燃气-蒸汽联合循环机组热态启动和停机阶段的经济性。
1 背景与现状某厂1#机组为9F 型燃气-蒸汽联合循环机组。
9F 型燃气轮机由美国GE 公司生产,型号为PG9351FA。
锅炉为东方日立锅炉厂生产的三压、再热、卧式、无补燃、自然循环余热锅炉,型号为BHDB-PG9351FA-Q。
蒸汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的三压、再热、三缸两排汽、反动抽凝式汽轮机,型号为LC85/N130-13.0/3.30/0.420。
燃机发电机额定出力252.45MW,汽机发电机额定出力135MW。
该厂1#机组在73%日负荷下两班制运行时,发电煤耗达235.9g/kWh,较同负荷下连运时发电煤耗233.2g/kWh 高2.7g/kWh。
且1#机组热态启动设计耗时为80min,但实际运行中,机组启动时间偏长,无法满足该要求。
故需要对热态启动过程进行优化,提高机组运行经济性。
2 机组热态启动经济性分析及优化燃机自启动至带满负荷过程中,操作员只需在并网操作、设定负荷时人为干预,其余阶段均为MARK VIe 系统自动控制;汽机、锅炉侧需要较多人为操作。
故本文将从燃机、锅炉、汽机自动控制逻辑,以及锅炉、汽机侧操作方式、参数选择方面进行分析优化,缩短机组启动准备至带满负荷的时长,降低该阶段辅机耗能。
2.1 自动逻辑分析及优化(1)缩短燃机清吹时间。
燃机发启动令后,LCI 系统将燃机冷拖升速至714rpm,并维持该转速进行15min 清吹计时,吹扫积聚或漏入机组或锅炉的天然气,防止发生爆燃。
重型9F燃机热控安装优化及关键点质量控制-最新年精选文档
重型9F燃机热控安装优化及关键点质量控制1.引言近年来,随着全球经济的发展,能源和动力需求不断增加,同时,环境保护的压力对能源转换机动力获得的方式提出了更高的要求,先进的燃气轮机发电机技术以其具有的热效率高、污染低、工程总投资低、建设周期短、占地和用水量少、启动灵活、自动化程度高等特点,逐步成为了当今世界继蒸汽轮机后清洁、可靠、高质的电力能源的最佳提供方式之一。
杭州半山燃气轮机由哈尔滨动力设备XX公司HPEC/美国通用电气公司GE供货,型号为PG9351FA 型,额定转速3000 r/min,燃机透平3级,轴流式压气机18级、压比为15.4(ISO工况),燃烧系统DLN2.6+,燃烧室型式分管式回流。
通过对半山燃机热控安装中关键质量控制点及部分安装过程的优化实践,取得一定的效果。
2.9F重型燃机热控安装优化及关键质量控制点2.1 CDM动压监测探头安装中优化及关键质量控制点杭州半山燃机#7机组的燃烧系统为9FA+e2.6,在热控安装上与以往常规2.0燃烧系统相比最大的改变在于动压监测监视系统CDM。
燃烧室喷嘴共计18个,每个燃烧室上都要监视天然气压力在燃烧期间的压力值,根据华电半山一期#1,#2,#3机组动压设计为压力变送器由燃烧室接口处分别引Φ8仪表管至仪表架上的18个变送器,对安装和燃机罩壳内部管路敷设难度工艺和质量控制上比较困难,半山#7机组采用压力探头配套等电阻延长导线成套设备测量动压。
整套系统的安装相对简单,增加了模块式的动压监测探头及接线盒及探头前置器等设备,见图(1)动压监测探头的布置和安装图纸所示,现场将18只探头的延长导线最后布置到厂供前置器箱内如此安装既节省了空间也便于透平间内设备的布置和安装。
根据设备安装图纸所示,热控保护管安装需要围绕着18个喷嘴进行敷设安装,因喷嘴附近有其他很多天然气管道例如PM1、PM3、PM4、D5等,导致动压探头保护管很难布置,并且这18支探头的导线的总截面积需要约2”的保护管,更加加大了保护管安装的难度,不仅材料用的较多,且电缆敷设很不方便,敷设时间较长。
9F燃气轮机配套进气系统功能介绍及安装关键技术-精品文档
9F燃气轮机配套进气系统功能介绍及安装关键技术燃气轮机机组因其污染小,效率高,机动性好,建设周期短等的特点已成为电力行业的主力调峰机组。
而上海电气集团引进的9F型号V94.3A燃气轮机是现有燃气轮机机型内相对比较成熟且先进的机组之一,在国内有较广泛的市场。
厦门东部燃气电厂机组2*390MW级燃气-蒸汽联合循环发电机组即采用了该型号燃气轮机,重型单缸设计的燃气轮机,配置干式低NOx混合燃烧器。
型号:V94.3A;燃料:天然气;燃机排气量:2394.6t/h 燃机排气温度:587.7℃;燃机排气压力:104.9kPa(a);额定转速:3000r/min;名义功率:260MW(ISO工况,100%甲烷)。
该套9F燃机机组配置的进气系统包括一组空气吸入系统和过滤器组合,含但不限于入口滤网、过滤器、从过滤器到压气机入口的气密导管、精过滤器、消声器、膨胀节、检修起吊设施及安全控制所需的所有控制器和仪表成套供应。
1 进气系统工作过程及主要部件功能介绍燃机正常运行过程中,压气机从环境中吸入空气,空气由过滤室三面进入,依次通过挡风盖,防鸟屏,挡风百叶窗,预过滤器和高效过滤器组过滤后,进入进气风道空间。
清洁空气经消音器(具吸音功能),可调挡板至进气室锥形口进入压气机。
进气风道由转角风道,消音器壳体,挡板,膨胀节,进气室等螺栓连接组成。
1.1 过滤室过滤器组安装在过滤室三面外侧,用来过滤空气,保证进入压气机空气的清洁度。
包括预过滤器和高效过滤器组。
所有过滤器均不允许用螺栓固定,量达到530块/种之多;并设置压差控制器,当由于污染增加使得部件两端的压差达到极限值时,应更换这些部件。
1.2 消音器消音器有24块消音板组成,每块500kg,通过顶部预留孔吊装置于消音壳体内。
消音板上罩有穿孔板并铺满高质量的抗热和抗潮矿物棉。
矿物棉上盖有玻璃纤维材料能对吸音材料作附加的机械保护。
1.3 挡板门挡板门置于压气机进口上游,通过调节两扇挡板门的开度调节进气量,以满足燃气轮机运行的需要。
9F燃机余热锅炉安装技术质量控制探讨
9F燃机余热锅炉安装技术质量控制探讨发布时间:2022-05-09T07:45:46.608Z 来源:《新型城镇化》2022年9期作者:吴显聪[导读] 随着中国经济和社会的快速发展,对电力的需求也在不断增加。
中国能源建设集团东北电力第一工程有限公司辽宁省沈阳市 110179摘要:随着中国经济和社会的快速发展,对电力的需求也在不断增加。
为了保证电力供应,提高发电的清洁和环保水平,9F燃气轮机机组以其高效、清洁、环保的特点,逐步得到广泛推广,将燃气和蒸汽结合起来,实现循环运行。
9F燃机机组具有体积大、重量重、设备部件施工要求高的特点,在安装调试过程中需要加强质量控制。
9F燃气轮机余热锅炉作为燃气机组的重要组成部分,在燃气机组的工作中发挥着不可替代的作用,实现了能量的相互转换,并在转换过程中产生大量能量。
因此,9F燃气轮机余热锅炉的安装技术要求非常严格。
本文将对9F燃气轮机余热锅炉的安装技术进行研究和探讨,以不断积累9F燃气轮机余热锅炉的安装质量控制技术,推动燃气轮机余热锅炉安装技术的进一步发展。
关键词:9F燃机;余热锅炉;安装技术;质量控制1 9F燃机余热锅炉组成结构本9F余热锅炉采用露天布置、卧式炉型,其钢结构为钢构架与炉壳组合自支承形式,锅炉本体由进口烟道、换热室、出口烟道和烟囱组成。
换热室的前部连接锅炉的进口烟道,尾部连接锅炉的出口烟道和烟囱。
高、中、低压3个锅筒和除氧器置于炉顶钢架上,低压锅筒同时作为除氧器水箱。
换热室内共布置了6个模块,合计123片单受热面,单受热面重约为20t,垂直布置于换热室内,每个模块沿锅炉宽度方向分成左、中、右3个单元。
综合所知,从燃气轮机排气扩散段处烟气进入锅炉进口烟道,然后流经锅炉本体各受热面后,经出口烟道、烟囱排入大气。
2余热不能回收产生的影响 2.1造成余热的浪费热介质炉正常运行时的操作温度为280℃,炉膛内部高达320℃,经过烟囱直接排入大气,造成这部分余热不能很好地得到利用。
9F燃机进气加热系统研究
9F燃机进气加热系统研究【摘要】燃气轮机的进气加热系统(IBH)通常是冬季作为防止压气机进口结冰用的,但是在带有DLN2.0+燃料喷嘴的9F燃气轮机中,它还有扩大DLN2.0+燃烧室预混燃烧工作范围和限制压比超限的作用。
由于GE燃机普遍具有10%的通流余量,有了IBH,使得9F机组的压气机喘振余量达12%。
在实际运行中,IBH会影响燃机的功率和热效率;另外,当IBH故障时还可能影响机组的安全运行。
因此,本文对IBH的运行进行探讨,为9F机组的进一步优化运行提供参考。
【关键词】燃气轮机;进气加热;经济性;安全性1.9FA机组进气加热系统简介9FA机组的进气加热系统通过将少量压气机排气抽出,回送到压气机进口,实现对压气机进气加热。
抽气加热控制阀由具有电流、气动压力转换的气动执行机构驱动。
气源来自机组的仪用空气系统。
当控制系统输出不同的电流时,经I/P(电流/压力)转换后,控制阀在不同的气压作用下开度不同。
它是将压气机排气温度信号CTD作为进口抽气加热空气流温度,再测量V A20-1控制阀进口温度和压力降。
利用MK VI软件编程的,并用于V A20-1进口抽气加热控制阀的ANSI/ISA标准控制阀流量方程式,并根据制造厂提供的阀曲线与行程特性,制订通过进口抽气加热系统的质量流量。
精心设计阀门型线,可以确保压气机抽气流量是进口可转导叶IGV开度的单值函数,呈线性关系。
根据GE资料,IBH在IGV开至63°关;IGV 关至约58.5°开。
在IGV的角度增加的过程中,进气抽气加热控制阀在进口可转导叶IGV开度大于42°时,且转速大于95%时打开,到63°时关闭。
在IGV的角度减少的过程中,当IGV的角度为58.5°时,打开进气抽气加热控制阀,当转速小于95%时关闭。
抽气的流量最大可以控制到5%的压气机进气的质量流量。
正常运行中,气动控制阀有3个控制基准,一个是压气机进口防冰控制基准;一个是预混燃烧方式扩展基准;一个是压气机运行保护基准。
9f级燃机冷风控制系统控制策略及其eco参数的相关性研究
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燃机 #1、#2 冷风阀的调整开度信号和闭锁条件,其定义公
压气机入口温度 T1=9.9依1.0益,大气压 p=0.101MPa,
式如式(2)所示:
气体常数 R=287J(/ kg·K)时,二级冷风压比和三级冷风压
(2)
其中,0.69 为二级透平冷风标准压比。 具体的控制策略如下:
淤跳机条件:当 驻
接受到冷空气的通流情况。三级冷风压比 CLG AIR GV3)的计算公式如式(3)所示:
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9F级燃气机组控制系统研究
【摘要】GE公司的9F级燃气轮机是目前国内新建联合循环机组中燃机的主力机型,其控制系统采用GE公司配套的新一代燃机控制系统MARK VI。
对燃机的主要控制功能进行了分析和研究,包括转速/负荷控制系统、温度控制系统以及干式低NOX燃烧控制系统等。
可为今后燃机的调试、运行和维护提供参考。
【关键词】9F级燃气轮机;燃烧控制系统;负荷控制系统
作为“西气东输”工程的配套项目,国内新建了一批大型燃气—蒸汽联合循环电厂,目前正在进行紧张调试并陆续投入商业运行。
这批联合循环机组中共引进了13套GE公司的9F级燃气轮机。
以某电厂为例,该厂联合循环机组为多轴一拖一方案,燃机型号为PG9351FA,压气机为18级轴流式压气机,带可调进口导叶,燃机透平为3级,燃烧系统共有18个逆流环状燃烧室,型号为DLN2.0+。
燃机使用天然气为主燃料,轻油为备用燃料,ISO工况下燃用天然气时功率为253MW。
燃机控制系统由GE公司随设备配套供货,采用MARK VI三冗余数字控制系统。
现对其主要控制策略和功能进行的介绍,适用于同类型的燃气轮机。
1.燃气轮机主控制系统
燃机主控制系统根据负荷指令、排气温度等控制要求来调节燃料量。
主控制系统包括转速/功率控制、温度控制、启动控制、停机控制、加速度控制、手动控制等子系统,各个子系统的输出通过低选环节选出最小值作为燃料控制基准。
以上子系统中启动、停机、加速度等控制仅在燃机并网前、解列后或甩负荷时起作用。
例如:启动子系统仅控制燃机从点火到并网过程中的燃料量。
启动过程的燃料量采用开环控制,根据启动工况对应的逻辑信号给出不同阶段的燃料设定值。
当变频启动系统控制发电机拖动燃机完成清吹具备点火条件时,燃料量置为点火值,燃机点火成功后,燃料量降低为暖机值,待暖机完成,燃料量按照一定的速率不断增加到最大值,最终退出控制。
燃机带负荷运行中起作用的是转速/功率控制和温度控制两个回路。
转速/功率调节回路的目标是调节燃料量,使燃机实发功率达到预设值,采用功率—转速串级调节。
并入电网的燃机,转速受系统频率的钳制,若忽略频率扰动,可认为转速为恒定值。
因此,转速控制回路采用P调节器,根据外回路输出的转速基准进行有差调节,输出值与经实时功率和燃料量修正的空载燃料量相加,作为燃料基准。
而功率控制回路为带不灵敏区的无差调节,通过对大于死区设定值的功率偏差进行数字积分来改变转速基准,保证稳态时功率为设定值。
燃机并网成功后,自带大约8%的热备用负荷,以防止逆功率保护动作。
除此以外,系统提供有预设负荷、基本负荷、远方DCS负荷、手动负荷等控制模式来改变负荷设定值。
预设负荷和远方DCS负荷控制均采用模拟量负荷指令,而选择基本负荷模式时,功率控制回路设定值将变成极限值,使转速基准一直上
升,输出的FSR值随之增加,燃机负荷和排气温度也不断升高,压气机进口导叶角度随着开大以控制排气温度。
当负荷继续增加使进口导叶开到最大角度后,排气温度将大于温控基准,温度控制回路投入,抑制住燃料和负荷的增加,保证透平进气温度在允许范围内,避免过高温度对透平叶片的损害。
因此,基本负荷是在某一工况下兼顾经济性和安全性的最大负荷。
温度控制系统在未投入前处于开环状态,为一阶惯性环节,实现对燃料基准的跟踪。
当温控系统输出小于转速/功率控制系统输出被选中后,形成闭环的PI 调节回路。
温控系统的被调量是透平的排气温度,但实际上温控的最终目的是控制透平的工作温度。
由于透平第一级喷嘴处的工作温度非常高,现有的技术手段无法直接测量,而排气温度可以间接反应工作温度,所以通过控制排气温度能达到控制进气温度的目的。
对压比修正的温控曲线而言,只要给定了曲线斜率和与等温线相交点的压比值,就可以确定任意压比下对应的温控基准,即:温控基准=等温常数-(压比-交点压比)×斜率。
但实质上曲线的斜率和交点坐标并非定值,而是一个包括8个元素的数组,可以根据不同的运行条件选择不同的值,例如:压比修正曲线可根据压比的大小来选择数组元素。
此外,在实际的温控计算中,还考虑了压气机进口温度、燃用轻油时喷水流量等因素的影响,会加入相应的偏置。
2.燃气轮机的干式低NOX燃烧控制系统
燃机主控制系统确定的燃料基准,会按比例分配给燃气和燃油系统。
当只燃用天然气时,其燃料量就等于FSR决定的总燃料量。
燃烧控制系统的任务就是合理组合和分配燃料量,保证燃烧效率和稳定性,抑制环境污染物的生成。
传统的燃烧室采用的是扩散燃烧方式,即将燃气直接喷入燃烧区域,和助燃空气边扩散掺混边燃烧。
扩散燃烧的过量空气系数近似为1,燃烧温度非常高,通常高于空气中N2和O2化学反应的起始温度1650°C,因而会产生大量的NOX污染物,而采用预混燃烧方式则可以有效地抑制NOX的生成。
预混燃烧是预先将燃气和空气混和成均相、稀释的可燃混和体,使燃烧在较高的过量空气系数下进行,降低燃烧温度,从而抑制NOX的生成。
但正因为预热燃烧在燃烧前进行了均匀混和,它的可燃范围有限,在低负荷时燃烧稳定性和效率都比较差。
针对两种燃烧方式的不同特点,GE公司先后开发了几代干式低NOX(DLN)燃烧室:DLN-1,DLN-2,DLN-2+,DLN-2.6以及DLN-2.5H等。
9FA燃机的燃烧室为DLN-2+型,是两级串联式燃烧室,每个燃烧室中有5个燃烧筒,每个燃烧筒有两级喷嘴。
其中,D5为位于燃烧筒后端的扩散喷嘴,PM1和PM4是位于前端的预混喷嘴。
DLN燃烧控制系统的作用就是根据运行工况,调节D5、PM1和PM4的燃气量,使燃烧系统的热效率和排放量达到最佳,在任意负荷下都能稳定运行。
因此,燃烧控制系统是整个燃机控制系统中的关键和核心。
燃气系统的结构由燃气截止阀ASV,燃气速比阀SRV和3个燃气控制阀GCV1、GCV2、GCV3组成,这些阀门都是液压伺服阀。
其中燃气速比阀采用PI调节来控制阀后燃气压力P2,3个燃气控制阀分别控制进入18个燃烧室的D5、PM1和PM4的流量。
燃烧控制系统将点火到满负荷整个燃烧过程划分为几个阶段,每个阶段采用不同的燃烧运行模式,而采用何种燃烧运行模式以及该模式下工作喷嘴的燃
气量分配,则由燃烧参考温度决定。
燃烧参考温度是一个计算量,它是透平排气温度、压气机出口压力和压气机进口温度等测量值的函数,但它并不代表燃烧的火焰温度。
经燃烧优化调整后的燃气分配包括4种燃烧模式:(1)扩散燃烧模式:从点火到95%额定转速阶段采用该模式,所有燃气都供应给扩散喷嘴D5。
(2)子先导预混燃烧模式:燃烧参考温度在426.7°C和871.1°C范围内采用该模式,燃气供应给D5和PM1喷嘴。
(3)先导预混燃烧模式:燃烧参考温度在871.1°C和1232.2°C范围内采用该模式,喷嘴D5、PM1和PM4全都工作。
(4)预混燃烧模式:燃烧参考温度超过1232.2°C后采用该模式,仅预混喷嘴PM1和PM4工作。
3.结语
通过对9F级燃机主要控制系统的分析,可以看出,MARK VI燃机控制系统采用的控制策略并不复杂。
由于牵涉到很多设备本身的特性和经验参数等,往往主要依赖国外的技术力量,在调试结束后很少对其进行大量改动。
希望借助这批联合循环机组建设的推动作用,能够加快对燃气轮机控制技术的消化、吸收和改进。