谷啸 张岩
浙江浙能常山天然气发电有限公司
摘要 某天然气电厂#1机组为三菱M701F4型机组，汽轮机与燃机同轴布置，共同拖动一台发电机。在机组启动过程中，满足进汽条件后，汽轮机负荷随着调门的开启而快速增加，引起中压汽包水位剧烈波动，本文通过讲解负荷与旁路关系、旁路与主汽门配合这两个主要方面进行分析，并提出相应的解决方案，对同类机组具有推广意义。
1、机组启动中水位波动概况
某天然气电厂#1机组（M701F4）在机组启动过程中，当汽轮机满足进汽条件后，汽轮机负荷会随着调门的开启而快速增加，同时中压汽包水位会发生剧烈波动现象，影响了正常的水位控制。
通过采集数据，记录了在满足汽轮机进汽条件以后，三个负荷之间的变化关系（三菱M701F4型机组负荷分配为：发电机总负荷=GT负荷 + ST负荷），如图所示：
通过图表中可以看出：随着汽轮机进汽后负荷的快速增加，在总负荷增加受限的情况下，燃机负荷被动的降低，由于相关阀门逻辑设置的局限性，引起了水位波动。
2、原因分析
1）汽轮机调节阀开启速率对水位的影响
通过对汽轮机调节阀开启速率进行调查，以探究汽轮机进汽以及带负荷的初速度对水位的影响。
汽轮机调门在进汽条件满足以后，有两种控制方式：程序控制、压力控制模式。一般压力控制模式在汽轮机进汽完成后，旁路全关时投入，整个汽轮机进汽过程只受程序控制，无论压力怎样变化，这个过程中主要由旁路来控制压力的稳定，达到水位稳定的目的。
主蒸汽调节阀的程序开启主要分为四个阶段：暖机、慢开、快开、全开四个阶段。对照表中的ST增长速率，可以算出对应的汽轮机高中压调节阀快开暖机时间。
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通过速率曲线可知，在汽轮机进汽后，每次水位变化很剧烈，尤其以中压汽包为主，例如在06月25日机组进汽过程中，中压汽包压力从2.21Mpa下降至1.926Mpa；中压汽包水位从-240mm上涨至-80mm，随后快速下降至-250mm。
2）主蒸汽旁路阀的控制对水位的影响
主蒸汽旁路阀同主汽调节阀共同作用维持主蒸汽压力稳定，以此来达到水位稳定的目的，正常情况下在汽轮机进汽时，汽包压力瞬间减小引起水位下降，可以通过旁路的关小来维持当前压力的稳定，但是由于GT（燃气轮机）功率的减小，直接导致了旁路控制压力的减小，逻辑开大旁路阀，存在了双重泄压的因素，最终导致主汽压力降低，汽包水位突升，操作员不得不采取放水等方式控制水位。
旁路的压力控制值是GT负荷的线性函数，一般热态暖机负荷120MW=2.2Mpa，汽轮机进汽后由于汽机负荷在1min钟内升高至25MW，对应的燃机负荷降低，这样就引起了旁路的压力控制值的降低。
3、解决及应对
1）机组加减负荷是一个缓慢的过程，特定的RB（燃机快速甩负荷）或者紧急停运除外，负荷均按照一定的速率加减，三菱F4机组同轴配置机组，为避免在225MW之前汽轮机进汽时产生分段甚至总负荷的波动，机组初段带负荷的速度需缓慢进行。可适当减缓主汽门进汽暖阀开启速度，即由目前开至11.8%的时间由60s延长至2min或者更长，具体修正需后续试验而定。
该厂在2021年经过专业讨论后将目前机组进汽时间延长做了两次尝试性试验，依次增加了30S。对修改后的进汽水位波动情况也进行了统计如下：
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从数据中可以看出在采取进汽时间延长后，该厂中压汽包水位已经在进汽瞬间得到了明显的改善，经过试验最终将进汽时间延长在90S，水位波动副值从200mm左右已经减少至80mm以内，得到了极大改善。
2）操作员在发生水位突然升高或者降低时时，应及时关注主蒸汽压力的变化情况，并且能清晰掌握旁路作用，中旁在汽轮机进汽时，由于实际旁路控制压力跟随GT负荷为线性函数，突然的燃机负荷降低带来的压力改变，让旁路失去了关闭保压的作用。如果遇到水位波动特别大时，可以撤出中压旁路自动以减少其泄压，维持进汽时旁路控制的压力即可。
参考文献：
1、《 9F级燃气轮机发电技术 余热锅炉分册》 国家能源集团国华余姚发电公司
2、《9F级燃气轮机发电技术 联合循环分册》 国家能源集团国华余姚发电公司
3、《浙能常山天然气发电有限公司#1机集控运行规程》 浙江浙能常山天然气发电有限公司
作者简介：
谷啸 ，男，辽宁朝阳人，运行值长，工程师，集控运行高级技师，研究方向为发电设备运行及检修