M701F燃气轮机控制与保护

M701F燃气轮机控制与保护2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]1.M701F燃机的控制2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]自动负荷控制器ALR：转速控制模式、负荷控制模式；1.M701F燃机的控制2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]①转速控制：并网：程序设定转速给定值；带负荷：ALRon/off+转速模式控制算法：转速无差控制，并按（SP-SPREF）/Droop设定负荷LDREF。1.M701F燃机的控制2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]②负荷控制：带负荷：ALRon/off+负荷控制模式控制算法：比例积分控制；转速控制时，负荷参考值LDREF设定为（SP-SPREF）/Droop1.M701F燃机的控制2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]③温度控制：T3（及叶片通道温度差值）排气温度T4：6点；叶片通道：20点；控制算法：FuelCSO~（T4REF-T4）1.M701F燃机的控制2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]④燃料极限控制：FuelCSOmax；FuelCSOmin=F(p3,speed)1.M701F燃机的控制2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]⑤最小值选择控制：1.M701F燃机的控制最小选择与最大选择2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]•燃机点火前CSO＝－５％，使燃料阀关闭严密；•燃机点火时，CSO为点火最小CSO以保证能够可靠点燃；•点火后，CSO等于暖机升速阶段的最小CSO，保证升速阶段的燃烧稳定；•当转速到达约1110rpm，FLCSO将开始大于暖机升速阶段的最小CSO，使CSO＝FLCSO；•转速达到3000rpm左右时，GVCSO将小于FLCSO，通过小值选择器使CSO＝GVCSO，燃机开始进行空载和同期的调速阶段，直到并网带负荷；•带负荷后可选择多种控制方式；•满载后，温控实际投入。1.M701F燃机的控制2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]在点火及暖机阶段处于最小燃料控制；在升速阶段处于燃料限制控制；在定速及并网前处于转速控制；在升负荷阶段可选择转速控制或负荷限制控制；在满负荷阶段处于温度控制。2.燃气轮机保护系统2.1保护系统概述2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]单轴燃气蒸汽联合循环机组中,由于汽轮机和燃气轮机共用同一台发电机,因此其透平保护系统同时提供了对汽轮机和燃气轮机的保护功能,除包括了很多与常规燃煤电厂汽轮机相同的保护,如超速、振动大、润滑油压力低、真空低等较简单的保护跳机信号之外,还必须包括适应燃气轮机运行需要的超温、熄火、燃烧监测、燃气系统异常、空气烟气系统异常等。2.燃气轮机保护系统2.1保护系统概述2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]根据保护作用及动作结果，M701F燃机配置的保护由高到低分为三个等级：跳机、自动停机、负荷回切（RUNBACK）。2.燃气轮机保护系统2.2超温保护系统2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]701F超温保护跳闸的具体逻辑:通过对燃机排烟温度T4的测量和控制来防止燃机入口烟温超温。为提高可靠性，M701F燃机采取了叶片通道温度(BPT)和透平排气温度(EXT)两类排烟温度控制2.燃气轮机保护系统2.2超温保护系统2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]701F超温保护跳闸的具体逻辑:当排烟温度均值大于620℃,或者排烟温度实际值的平均值超过控制系统设定的基准温度45℃时;当叶片通道温度均值大于680℃（排除最高值和最低值）,或者叶片通道温度实际值的平均值超过控制系统设定的基准温度45℃时；2.燃气轮机保护系统2.2熄火保护系统2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail](1)点火至全速空载期间：在机组点火程序开始（即燃料投入）后10秒内，18号、19号燃烧器各至少有一个火焰探测器检测到火焰，就判断点火成功，在此期间，若18号或19号燃烧器上的两个火焰探测器均检测不到火焰，则熄火保护动作，机组跳机，防止燃料聚集在燃烧室或透平内导致爆燃事故。2.燃气轮机保护系统2.2熄火保护系统2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail](2)并网后。机组并网后，考虑到火焰探测器故障的可能性，火焰探测器的检测结果不再作为熄火保护的判断依据，而是根据逆功率监督计算法判断燃机是否熄火。当根据汽轮机中压缸进口压力换算出来的功率输出比实际发电机功率输出高出13%时,即可确认燃气轮机实际出力严重不足,燃机熄火导致机组存在逆功率,熄火保护动作，机组跳机。2.燃气轮机保护系统2.3燃烧监测保护2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]2.3.1叶片通道温度分散度监测某个测点温度的分散度为该点测得温度值与所有测点温度均值之差。当该值超过+30℃或-60℃时则具备跳机条件。为了避免因某个测点失效而导致误跳机,将再判断与超限测点相邻的两个测点是否也有一个存在一定程度的分散度(超过设定值)。例:2号测点分散度超过+30℃或-60℃,且相邻的1号或3号测点分散度超过设定值时,则因2号叶片通道温度波动大而应跳机。2.燃气轮机保护系统2.3燃烧监测保护2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]2.3.2燃烧室压力波动监测除了常规的通过温度进行燃烧监视之外,M701F燃气轮机还配备了燃烧室压力波动检测器,通过压力来进行燃烧监视。在燃烧室上设置了20个压力波动检测传感器(对应于每个火焰筒),另外环型对称布置了4个加速度传感器(分别在3、8、13、18号燃烧筒),分别检测燃烧室压力波动和压力波动加速度。2.燃气轮机保护系统2.3燃烧监测保护2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]2.3.3燃烧室压力波动监测当这24个信号中有1个超过报警值则发出报警,此时操作员应该手动减负荷;当24个信号中有2个超过减负荷警报水平时,机组在1min内快速减负荷至50%负荷;如果仍然超过减负荷警报水平则跳机;如果24个信号中有2个超过跳机水平,则马上跳机。2.燃气轮机保护系统2.4燃气系统异常保护2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]2.4.1燃气供气压力低当三个燃气供气压力开关中的两个监测到的燃气供气压力低于2.7Mpa，延时1秒后，保护动作，机组跳机。2.燃气轮机保护系统2.4燃气系统异常保护2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]2.4.2燃料控制阀异常在点火程序开始后5s至25s期间，主燃料或值班燃料流量控制阀前后差压高于0.589MPa。在点火程序开始后5s至25s期间，任意一个燃料流量或压力控制阀全开。任意一个燃料流量或压力控制阀控制信号和实际阀位的偏差超过±5%。2.燃气轮机保护系统2.4燃气系统异常保护2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]2.4.3燃气泄露当燃机罩壳内3个燃气检测探头中有2个检测到燃气浓度超过定值时，保护动作，机组跳机2.燃气轮机保护系统2.5空气烟气系统异常2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]燃机排气压力高压气机防喘抽气阀异常IGV伺服模块偏差大燃烧器旁路阀伺服模块偏差大2.燃气轮机保护系统2.6自动停机保护2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]燃机不完全加速燃机在点火之后25分钟之内没有达到额定转速；在机组升速期间，转速下降90rpm；在机组升速期间，实际转速低于参照转速达30秒。BPT偏差高当某个BPT偏差值高于25℃或低于-40℃，且相邻的一个BPT偏差或变化趋势大于设定值。BPT变化趋势大当某个BPT偏差变化趋势大于设定值，且相邻的一个BPT偏差变化趋势绝对值大于12.燃气轮机保护系统2.7负荷回切保护2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]根据引起负荷回切原因的不同，M701F燃机负荷回切又分为快速、中速和常速负荷回切，对应降负荷速率分别为400、80、16.7MW/Min。1、燃烧器压力波动、燃料供应压力低、余热锅炉高中压过热蒸汽超温2、燃气温度、转子冷却空气温度异常3、发电机定子绕组温度高2.燃气轮机保护系统2.8其他保护2020年6月25日6时54分YangCheng，[e-mail]与常规燃煤电厂汽轮机相同：超速、振动大、润滑油压力低、真空低、轴向位移保护、凝汽器真空低保护等保护跳机信号。