一种联合循环机组启动阶段主蒸汽温度控制的方法和装置

摘要

本申请公开一种联合循环机组启动阶段主蒸汽温度控制的方法和装置。燃气轮机的燃烧温度可以看作燃气轮机排烟温度和压气机压比的一个函数，因而本发明首先测量获取燃气轮机压气机压比和多个燃气轮机的排烟温度，根据上述多个燃气轮机的排烟温度得到一个相对准确的值作为排烟温度，进而比较该准确的排烟温度和由燃气轮机的压气机压比查启动阶段燃气轮机温控线得到的排烟温度限定值，得到它们之间的差值，由差值通过已有的控制系统控制燃气轮机的燃烧温度，间接控制燃气轮机的排烟温度，达到控制机组主蒸汽温度不超限的目的。

说明书

技术领域

本申请涉及联合循环发电领域，更具体地说，涉及一种联合循环机组启 动阶段主蒸汽温度的控制方法和装置。

背景技术

燃气－蒸汽联合循环发电技术渐趋成熟，世界范围内天然气资源的进一 步开发，燃气轮机及其联合循环发电在电力系统中的地位逐渐提高。燃气轮 机具备的安装快、占地少、启停迅速、安全可靠、用水少等一系列优点也备 受青睐。可以预测，随着我国能源结构的调整，环保要求日益严格，联合循 环作为一种先进的发电技术，在我国电力生产行业中的地位也日益提高。

GE公司生产的9F燃气—蒸汽联合循环机组在启动阶段特定负荷区域， 普遍存在主蒸汽容易超温现象，以某个燃气轮机机组为例，燃气轮机在80～ 160MW负荷区域，燃机排烟温度已达到649.9℃，由于IGV温控介入，可转 导叶的开启使得进入余热锅炉的高温烟气流量大幅度增加，而此时余热锅炉 高压蒸发器所产生的蒸汽量与烟气流量不匹配，同时余热锅炉在设计时考虑 工况较多，换热面积以及蒸汽温度和减温水的配置以考核工况进行校核，由 于燃气轮机排烟温度的特殊性，燃气轮机排烟温度在整个负荷变化过程中具 有驼峰特性，温度变化为低-高-低，在部分工况下考虑不足最终导致主蒸汽超 温。

目前已经有一些专利考虑可转导叶温度控制的问题，如专利申请号为 201310117901.4的一种燃气轮机压气机进口可转导叶温度控制方法，在燃气 轮机上安装排气温度传感器和进口可转导叶角度测量变送器，通过调节压气 机进口可转导叶角度，使排气温度按已知规律变化。但这些专利只是针对可 转导叶进行控制，实现排气的规律变化，并不能有效控制机组主蒸汽的温度 变化，没有考虑余热锅炉和燃气轮机的匹配性，因此在应用层面还存在一定 的局限性。

以多轴燃气—蒸汽联合循环机组(S209FA)为例，通过优化启动阶段的 温控模式，控制联合循环机组启动时的主蒸汽温度，保证温度不发生超温报 警，燃气轮机在部分负荷期间燃烧温度降低，机组的热通道部件工况比优化 前改善，其燃烧部件、热通道部件寿命损耗减少，燃气轮机启动过程新的排 烟温度控制目标使燃气轮机RB跳闸事故减少、启动速度加快，同时加快了机 组的启动响应速率，减少了排放，在提高了机组运行的安全性、经济性的同 时，也带来社会效益。因此，通过优化启动阶段的温控模式，以解决机组主 蒸汽温度过高问题，具有很强的现实意义。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种联合循环机组启动阶段主蒸汽温度的控制方 法和装置，通过优化启动阶段的温控模式，控制燃气轮机的排烟温度，达到 控制机组主蒸汽温度不超限的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种联合循环机组启动阶段主蒸汽温度的控制方法：

获取燃气轮机的压气机压比和燃气轮机的排烟扩压器的内侧沿圆周的多 个排烟温度；

计算所述多个排烟温度的平均排烟温度；

根据燃气轮机的压气机压比查启动阶段燃气轮机温控线，得到排烟温度 限定值；

比较所述平均排烟温度和所述排烟温度限定值，得到二者的温度差；

根据所述温度差调整控制启动阶段燃气轮机的燃烧温度，进而调整燃气 轮机的排烟温度，达到控制机组主蒸汽温度不超限的目的。

优选的，所述获取燃气轮机的多个排烟温度之后，还包括：

确定多个排烟温度中的最高排烟温度和最低排烟温度；

将所述最高排烟温度和所述最低排烟温度剔除。

优选的，所述获取燃气轮机的多个排烟温度，包括：

在燃气轮机的排烟扩压器的内侧，沿圆周安装多个热电偶，获得多个排 烟温度。

一种联合循环机组启动阶段主蒸汽温度的控制装置，包括：

采集单元，用于获取燃气轮机的压气机压比和燃气轮机的排烟扩压器的 内侧沿圆周的多个排烟温度；

计算单元，用于计算所述多个排烟温度的平均排烟温度；

查找单元，用于根据燃气轮机的压气机压比查启动阶段燃气轮机温控线， 得到排烟温度限定值

比较单元，用于比较所述平均排烟温度和所述排烟温度限定值，得到二 者的温度差；

控制单元，用于根据所述温度差调整控制启动阶段燃气轮机的燃烧温度， 进而调整燃气轮机的排烟温度，达到控制机组主蒸汽温度不超限的目的。

经由上述技术方案可知，本申请公开一种燃气轮机燃烧温度控制方法和 装置。燃气轮机的燃烧温度可以看作燃气轮机排烟温度和压力机压比的一个 函数，因而本发明首先测量获取燃气轮机的压气机压比和多个燃气轮机的排 烟温度，进而根据上述多个燃气轮机的排烟温度得到一个相对真实的值作为 排烟温度，比较这个排烟温度和由燃气轮机的压气机压比查启动阶段燃气轮 机温控线得到的排烟温度限定值，得到它们之间的差值，由差值通过已有的 控制系统控制燃气轮机的燃烧温度间接控制燃气轮机的排烟温度，达到控制 机组主蒸汽温度不超限的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1示出了本发明一种联合循环机组启动阶段主蒸汽温度控制的方法的 一个实施例的流程示意图；

图2示出了本发明燃机排烟温度热电偶的分布图；

图3示出了本发明启动阶段燃气轮机温控线示意图；

图4示出了本发明温度控制逻辑示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1示出了本发明一种联合循环机组启动阶段主蒸汽温度控制的方 法的一个实施例的流程示意图。

101：获取燃气轮机的压气机压比和燃气轮机的排烟扩压器的内侧沿圆周 的多个排烟温度。

在排烟扩压器的内侧，沿圆周安装若干支铬-铝铠装热电偶，这些热电偶 用来测量排烟温度，所有这些温度通过电缆送到SPEEDTRONIC MARK VI控 制盘内，通过端子排、I/O模件，最后分别进入<R><S><T>控制器。

参见图2示出了本发明燃机排烟温度热电偶的分布图。燃机排烟温度热电 偶的分布如下：TT-XD-1，TT-XD-4，TT-XD-7，TT-XD-10，TT-XD-13， TT-XD-16，TT-XD-19，TT-XD-22，TT-XD-25，TT-XD-28，TT-XD-31进行 入＜R＞控制器。TT-XD-2，TT-XD-5，TT-XD-8，TT-XD-11，TT-XD-14， TT-XD-17，TT-XD-20，TT-XD-23，TT-XD-26，TT-XD-29进行入＜S＞控制 器。TT-XD-3，TT-XD-6，TT-XD-9，TT-XD-12，TT-XD-15，TT-XD-18， TT-XD-21，TT-XD-24，TT-XD-27，TT-XD-30进行入＜R＞控制器。

102：计算所述多个排烟温度的平均排烟温度。

通过温度控制逻辑将排烟温度控制设定点与测量的燃气轮机排烟温度 (TT-XD-1至XD-31)进行比较，并将这些值从最高至最低进行排序，TT-XD-2 在燃烧监控逻辑和温控逻辑中使用，在燃烧监控和温度控制逻辑中，所有排 烟热电偶输入被监控，如果任何一个的读数与控制器中的设定常数进行比较 太低时，就会将这个值丢弃。最高最低值也将被丢弃，再对其余数值进行平 均处理，并产生一个实际、准确TTXM测号，供控制逻辑使用。

103：根据燃气轮机的压气机压比查启动阶段燃气轮机温控线，得到排烟 温度限定值。

燃气轮机的燃烧温度是排烟温度和压气机压比(CPD)或排烟温度和燃料 消耗测量的函数。燃烧温度通过排烟温度的线性函数以及由排烟和FSR的线性 函数进行限制。温度控制偏差程序保存在控制系统计算机存储器中。

104：比较所述平均排烟温度和所述排烟温度限定值，得到二者的温度差。

105：根据所述温度差调整控制启动阶段燃气轮机的燃烧温度，进而调整 燃气轮机的排烟温度，达到控制机组主蒸汽温度不超限的目的。

参见图3示出了本发明启动阶段燃气轮机温控线示意图(横坐标压比， 纵坐标排烟温度)。在IGV温度控制中，原有三条温控线，现在控制系统软 件上对启动阶段部分负荷时温控线作优化修改，增加一条新的在启动阶段使 用的温控线，根据该新增的温控线实现对燃气轮机的燃烧温度进行控制。

需要说明的是，本发明还公开了一种联合循环机组启动阶段主蒸汽温度 的控制装置，参见图4示出了本发明温度控制逻辑示意图。该装置主要包括：

采集单元，用于获取燃气轮机的压气机压比和燃气轮机的排烟扩压器的 内侧沿圆周的多个排烟温度；

计算单元，用于计算所述多个排烟温度的平均排烟温度；

查找单元，用于根据燃气轮机的压气机压比查启动阶段燃气轮机温控线， 得到排烟温度限定值

比较单元，用于比较所述平均排烟温度和所述排烟温度限定值，得到二 者的温度差；

控制单元，用于根据所述温度差调整控制启动阶段燃气轮机的燃烧温度， 进而调整燃气轮机的排烟温度，达到控制机组主蒸汽温度不超限的目的。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语 仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求 或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术 语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而 使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且 还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或 者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……” 限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存 在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都 是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。