联合循环一键启动单元机组的应用介绍

联合循环一键启动单元机组的应用介绍
摘要：西门子一键启动通过顺控逻辑实现机组主、辅设备启动操作条件判断和
自动启动操作，对于过程控制，顺控逻辑会随着过程量的变化自动更改调节参数，使机组启动过程按照顺控逻辑设计的要求执行。

关键词：联合循环；一键启动；主辅设备；单元控制
1.引言
沙特某电厂有12台燃机，10台锅炉，5台汽机，机组多，装机量大，如果完全不实现一键启动的话，则需要大量运行人员进行操作。

一键启动通过顺控逻辑实现机组主、辅设备启动操作条件判断和自动启动操作，对于过程控制，顺控逻辑会随着过程量的变化自动更改调节参数，使机组启
动过程按照顺控逻辑设计的要求执行。

由于采取自动程序控制，使得各项操作逐
步标准化，操作步骤得到进一步优化，将最优化操作手法在控制系统中固化，有
效减少人员的延误，提高了操作效率，使得启动成本得以有效降低，机组启动经
济性进一步提高。

2.单元机组系统简介
2.1燃气轮机概述
西门子SGT6-5000F（5）燃气轮机采用单轴、单缸、轴向排气，冷端驱动，
双轴承支撑。

燃气轮机由压气机、燃烧室及透平组成。

压气机和透平为多级轴流
设计，压气机共13级，压比17.1，压气机入口导叶（IGV）和三排可变导板叶片（VGV）可调；透平为4级，采用了高级冷却设计，耐腐蚀涂层和热障涂层应用
于燃气轮机的设计中，以提高零件寿命。

燃气轮机转子采用中心拉杆叠盘式。

燃气轮机的16个燃烧器均匀分布在环型燃烧室上，燃烧器以顺时针方向从1点钟位置开始，编号为﹟1至﹟16。

其中﹟14、﹟15燃烧筒配置两个火焰探测器监视燃烧状况；﹟6和﹟7燃烧筒内配置两
个点火火花塞。

为了确保可靠点火，在每个燃烧筒之间装有联焰管；当点火器点
火时，燃烧与未燃烧的燃烧器之间的压差通过联焰管，即刻引燃未燃烧的燃烧器。

3.余热锅炉和汽水流程概述
本余热锅炉型号为SCC6-5000f，单压，自身除氧、卧式，有补燃，自然循环
燃机余热锅炉。

由3台给水泵供水，辅助燃烧放在余热锅炉二级过热器的入口上部。

该余热锅炉汽水系统由省煤器、蒸发器、汽包和过热器组成。

余热锅炉汽水流程为来自凝汽器的凝结水，经过凝结水泵供到凝结水母管后
再输送到凝结水预热器。

预热器设计有一旁路，其目的是为防止预热器发生腐蚀，而提高排烟温度；并适当控制除氧器温度和压力，两路水在预热器出口混合后送
入除氧器。

除氧器水位的维持分为三路：第一路来自预热器加热后的凝结水；第二路来
自化学除盐水补水；第三路来自中压给水去高压旁路站的再循环回水。

除氧器中
的水通过给水泵增压后分为高压和中压两路。

中压给水母管主要供凝结水预热器
入口补水和汽轮机高压蒸汽做工后低压蒸汽的减温水。

高压给水母管为锅炉补水、中压蒸汽旁路站和高压蒸汽旁路站提供减温水。

4.一键系统启动的构成
一键启动增加自检启动全厂及单元机组的公用系统，防止由于疏忽忘记必要
的公用系统，确保在机组启动前满足最基础条件。

因为公共系统的信号都是通过
通讯传递到各个单元机组的，因此首先要检查公共系统的CPU与各单元机组CPU
之间的通讯是否正常，然后再对所有的通讯信号进行检查，确定每个信号传输正确。

4.1公用系统准备
全厂公用系统作为机组启动的基础条件，在一键启动顺控内设有自检功能，一般来说只要有一台机组启动全厂公用系统就是投入运行的，大顺控检测全厂公用系统条件满足即可直接跳步到下一个顺序，若有系统、设备或者设备连锁未投入的情况，一键启动直接发指令再次启动不具备条件的子顺控。

4.2单元公用系统准备
本电厂联合循环生产模式为2拖1的形式，单元的公用系统包含在每一个燃机和锅炉启动的大顺控中，在执行锅炉顺控前先保证以上的单元公用系统能够正常投入，且各自动调节正常。

如果有一台燃机和锅炉已经启动，则在第二台燃机和锅炉启动时，只需要自动检测相关的条件即可，如果条件不满足再执行相应的子顺控。

4.3锅炉分系统准备
完成公用系统启动及准备后，即可进入到锅炉分系统的启动准备阶段，一键启动顺控执行时，首先启动凝结水预热器系统顺控，预热器顺控完成后。

再启动给水除氧系统顺控，子顺控自动检测除氧器水位及辅助系统的状态。

给水除氧系统启动完成锅炉具备上水条件后，高压系统顺控启动。

汽包水位满足启动要求后锅炉可以启动。

在高压顺控执行的过程中，旁路系统和中压蒸汽系统及辅汽系统进行自检，锅炉启动条件满足后自动投入。

4.4燃机启动阶段
锅炉挡板启动顺控执行后，燃机接受到“吹扫”命令开始自检启动条件和进行油系统连锁试验，自检并启动未投入的附属设备及系统，燃机启动允许条件全部满足后，燃机SFC设备带动燃机开始升速至清吹转速。

燃机及锅炉15分钟吹扫完成后，SFC装置控制燃机降速到大约500rpm，燃机点火启动开始升速，当燃机转速3600rpm，自检同期执行并网，并网后设定最小负荷为4.5MW，锅炉开始缓慢升温升压，燃机启动完成。

4.5燃机带负荷锅炉升温升压阶段
燃机带余热锅炉启动并网后，燃机会根据锅炉启动的状态来控制燃机的升负荷速率（即OTC控制）。

随着主蒸汽压力逐渐上升，汽包水位设定值会以一定的速率缓慢上升至正常液位并自动投入中压蒸汽系统。

在此过程中旁路系统将由启动模式切换到定压控制模式。

燃机负荷达到55MW且锅炉负荷大于50%时，锅炉补燃系统自动投入并自动调整主汽压力。

除氧器液位设定值会根据辅汽加热的情况逐步上升至设定液位值。

5.一键启动调试过程中的难点及解决方案
5.1一键启动调试过程中的难点
凝结水回水供水到除氧器，因为涉及凝结水回水是母管制，就涉及到凝结水在各个机组的分配问题，并且涉及到除氧器液位在启动过程中的控制。

燃机在并网后，燃机的OTC温度控制由锅炉决定。

在调试过程中，出现多次燃机的OTC温度控制大幅度摆动，导致燃机的IGV也大幅度摆动，使燃机负荷出现逆功率跳机。

在锅炉主蒸汽门打开后，锅炉主蒸汽进入主蒸汽母管，高压旁路和中压蒸汽在主汽压力控制时，会涉及到与同一个单元机组另一台机组高压旁路的主汽压力协调。

5.2调试过程中难点的解决方案及实际应用
除氧器凝结水主调门控制的是凝结水预热器的压力，将除氧器水位补偿加入到凝结水的压力控制中去，当除氧器液位低于设置值时，凝结水预热器压力的设定值将变小，从而使调门开大，增大进水量；当除氧器液位高于设置值时，凝结水预热器压力的设定值将变大，从而使调门开小，减少进水量；
对机组的升速率进行重新设置修改，使机组根据实际工况的要求，能够达到完全的一键启动。

检查相关逻辑，发现燃机OTC温度控制的外部设定逻辑错误，对其进行了修改。

完成后，再未出现IGV大幅摆的情况。

增加了同一单元机组中，两台高压旁路控制的补偿，此补偿是根据各个锅炉的主汽流量来进行，按当前锅炉的主汽流量占整个单元机组的百分比进行的。

结语
一键启动顺控逻辑通过对机组启动过程中的条件、过程变量和调节参数进行时时的客观判断和调节，减少了机组启动过程的人为因素，降低了因人为主观错误判断和误操作等导致的风险，提升了机组启动过程的本质安全。

参考文献：
[1]运维项目部联合循环电站燃机运行规程 2016
[2]运维项目部联合循环电站锅炉运行规程 2016
[3]运维项目部循环电站汽机运行规程 2016
[4]西门子燃机西门子燃机SGT6-5000F运行维护手册 2015。