燃機(jī)的重要保護(hù)以及控制特征

　　燃機(jī)作為當(dāng)今多用途的發(fā)電機(jī)組在中國已普及開來。目前正在進(jìn)行調(diào)試中的湖北華電武昌熱電廠電站工程為175MW級(jí)（9E型一拖一）燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。由MarkVI系統(tǒng)控制，并通過通訊和少量硬接線與DCS相連，構(gòu)成一個(gè)對(duì)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行集中監(jiān)控的完整的控制系統(tǒng)。
　　
　　一、熱工自動(dòng)控制
　　
　　對(duì)于燃機(jī)余熱鍋爐系統(tǒng)中對(duì)象調(diào)節(jié)方式，與火電機(jī)組的基本一致，且減少了很多自動(dòng)控制套數(shù)，其中復(fù)雜的為汽包水位自動(dòng)控制。在燃機(jī)啟動(dòng)過程中，燃機(jī)的余氣控制并非穩(wěn)定，這便使余熱鍋爐的汽包工況無形中更為復(fù)雜。水位控制在緊急狀況下投人自動(dòng)后，由于工況變化劇烈，有可能發(fā)散振蕩，造成機(jī)組解列。故是先手動(dòng)調(diào)節(jié)，待工況稍微穩(wěn)定后再投人自動(dòng)較好。
　　
　　由于武昌熱電廠燃機(jī)所采用的汽包水位調(diào)節(jié)方式并非燃機(jī)普及的擋板截流調(diào)節(jié)，而是給水泵液藕調(diào)節(jié)，所以調(diào)節(jié)品質(zhì)可以得到優(yōu)化。
　　
　　二、熱工自動(dòng)保護(hù)
　　
　　燃?xì)廨啓C(jī)的保護(hù)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是不可分割的一個(gè)整體。在燃?xì)廨啓C(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由MarkVI控制系統(tǒng)實(shí)施控制，使燃?xì)廨啓C(jī)在所要求的參數(shù)下運(yùn)行。當(dāng)機(jī)組由于某些不可預(yù)測的原因而偏離正常的運(yùn)行參數(shù)時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)報(bào)警并指示故障的由來，以便運(yùn)行人員及時(shí)分析故障的原因和排除故障。當(dāng)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組關(guān)鍵參數(shù)超過臨界值或控制設(shè)備故障危及機(jī)組安全運(yùn)行時(shí)，MarkVI保護(hù)系統(tǒng)在報(bào)警的同時(shí)通過切斷燃料使機(jī)組跳閘。
　　
　　切斷燃料是同時(shí)通過兩個(gè)獨(dú)立的裝置來實(shí)現(xiàn)的：燃料截止閥、燃料泵和燃料控制閥。燃料截止閥是通過電氣和液壓兩個(gè)信號(hào)來關(guān)閉的，燃料泵和燃料控制閥只通過一個(gè)電氣信號(hào)關(guān)閉。通常，燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)設(shè)置了如下保護(hù)系統(tǒng)：超速保護(hù)、超溫保護(hù)、熄火保護(hù)、振動(dòng)保護(hù)、燃燒監(jiān)測保護(hù)。此外，還有一些保護(hù)功能，如滑油壓力過低或滑油溫度過高等等，以下重點(diǎn)分析燃機(jī)幾項(xiàng)*的重要保護(hù)。
　　
　　2.1超速保護(hù)
　　
　　與火電機(jī)組一樣，每臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)都必須裝設(shè)超速保護(hù)裝置，這種超速保護(hù)裝置通?？煞譃闄C(jī)械式的和電子式的。當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速超過一定限度時(shí)（一般規(guī)定為額定運(yùn)行轉(zhuǎn)速的110％~112%）它就動(dòng)作，并迅速切斷燃?xì)廨啓C(jī)的燃料，使其停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　
　　2.2超溫保護(hù)
　　
　　當(dāng)機(jī)組在某大氣溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)溫控器投入運(yùn)行后，可使透平前溫維持在額定參數(shù)，排氣溫度和壓氣機(jī)出口壓力相應(yīng)處于溫控基準(zhǔn)線上的某點(diǎn)。當(dāng)大氣溫度升高時(shí)，此點(diǎn)在溫控器的控制下沿溫控基準(zhǔn)線TTRx向左上方移；當(dāng)大氣溫度降低時(shí)，此點(diǎn)在溫控器的控制下沿溫控基準(zhǔn)線向右下方移動(dòng)。當(dāng)溫控器發(fā)生故障時(shí)，則透平前溫T3*失控，有可能燃料流量過大而使透平前溫T3*超過額定參數(shù)，其故障輕者會(huì)使透平葉片的壽命下降，重者會(huì)致使透平葉片燒毀。為了防止此類故障造成的惡果，MarkVI保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置了三道超溫保護(hù)。MarkVI的超溫報(bào)警和遮斷的算法見圖1。
　　
　　TTKOT3報(bào)警線是超溫保護(hù)的*道防線，是在溫控基準(zhǔn)線TTRX的基礎(chǔ)上向上平移一個(gè)由TT-KOT3常數(shù)（典型值為13.9℃／25℉）所確定的溫度差值。當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)在溫控器投人后，機(jī)組在等透平前溫情況下工作時(shí)，透平排氣溫度TTXM應(yīng)小于溫控基準(zhǔn)TTRX加上超溫報(bào)警常數(shù)所確定的給定值。比較器1的輸入A<B，比較器輸出為“0”表示正常。當(dāng)溫控器故障造成T4*溫度TTXM大于溫控基準(zhǔn)TTRX加上超溫報(bào)警常數(shù)TTKOT3之和時(shí)，比較器1的輸人A>B，發(fā)出超溫報(bào)警的邏輯信號(hào)L3OTXA而報(bào)警和顯示“排氣溫度高”。當(dāng)排氣溫度恢復(fù)到正常值，即A2.3燃燒監(jiān)測保護(hù)
　　
　　運(yùn)行中，燃?xì)廨啓C(jī)在高溫下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，難以直接對(duì)這些高溫部件進(jìn)行監(jiān)測以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。當(dāng)燃料流量分配器故障引起各燃燒室的燃燒溫度不均勻、燃燒室破裂、燃燒不正?；虍?dāng)過渡段破裂引起透平進(jìn)口溫度場不均勻時(shí)都會(huì)引起透平的進(jìn)口流場和排氣溫度流場的嚴(yán)重不均勻。因此只需測量排氣溫度場是否均勻，即可間接預(yù)報(bào)燃燒是否正常。
　　
　　為了準(zhǔn)確地測量透平排氣溫度場是否均勻，應(yīng)在透平排氣通道中盡可能多地布置測溫?zé)犭娕?。確定機(jī)組在正常情況下允許各熱電偶測量結(jié)果有多大的溫度差，或者稱允許的分散度Sallow。一旦超出這個(gè)規(guī)定值，則認(rèn)為機(jī)組或測溫儀器不正常。
　　
　　2.3.1排氣溫度的允許分散度
　　
　　正常允許分散度是靜態(tài)分散度極限。其變化典型值在30-125℉之間，取透平排氣溫度和壓氣機(jī)排氣溫度平均值的函數(shù)。Mark-VI保護(hù)系統(tǒng)用壓氣機(jī)的出口溫度來表征機(jī)組工況變化時(shí)的排氣溫度的變化，因而使用壓氣機(jī)出口溫度來作為計(jì)算排氣溫度允許分散度的主要依據(jù)。
　　
　　2.3.2燃燒監(jiān)測退出
　　
　　當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)處于啟動(dòng)和正常停機(jī)、加減機(jī)組負(fù)荷等不穩(wěn)定的工況期間，應(yīng)將燃燒監(jiān)測系統(tǒng)切除以避免引起報(bào)警和遮斷。當(dāng)機(jī)組處于穩(wěn)定工況正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，才能將其投入監(jiān)測。
　　
　　燃燒監(jiān)測退出控制軟件是在正常允許分散度上增加偏置值，它顧及在過渡過程實(shí)際分散度瞬時(shí)的增大。偏置是一個(gè)溫度值，其變化范圍典型值在0℃與111℃（200℉）之間。在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)偏置值為0℃，在出現(xiàn)過渡過程時(shí)，如負(fù)荷快速變化，偏置可陡升到min℃，通常維持該值2min之后過渡過程條件結(jié)束，然后它的數(shù)值成指數(shù)狀以2min的時(shí)間常數(shù)衰減至0℉。
　　
　　2.4燃?xì)廨啓C(jī)的熄火保護(hù)
　　
　　在啟動(dòng)過程中，在點(diǎn)火期間監(jiān)視燃燒室是否點(diǎn)燃是非常重要的，當(dāng)機(jī)組點(diǎn)火程序觸發(fā)后，一旦有兩個(gè)火焰探測器見火，就算機(jī)組點(diǎn)火成功，允許啟動(dòng)程序繼續(xù)進(jìn)行，則火焰探測器發(fā)出信號(hào)使FSR從點(diǎn)火值減少至暖機(jī)值，并使程序向前繼續(xù)；若點(diǎn)火1min后，在燃燒室中還沒有建立火焰，則發(fā)出信號(hào)切斷燃料，啟動(dòng)程序中止，以免燃料積聚在燃燒室或透平內(nèi)引起爆燃。MarkVI處理火焰探測器信號(hào)的方法是統(tǒng)計(jì)在一個(gè)0.06255時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖數(shù)目，并將其與一個(gè)門檻值比較，以指示在燃燒室中是否有火焰。當(dāng)出現(xiàn)的頻率高于由I/O配置上的設(shè)定值時(shí)便確認(rèn)火焰已存在。頻率為火焰強(qiáng)度的尺度，要注意的是傳感器的短路或開路將導(dǎo)致沒有火焰信號(hào)。