燃气-蒸汽联合循环机组异常停机原因探究.DOC

1、 - 1 -燃 气 -蒸 汽 联 合 循 环 机 组 异 常 停 机 原 因 探 究张 千 里上 海 奉 贤 燃 机 发 电 有 限 公 司 ， 上 海 奉 贤 金 钱 公 路 1328 号 邮 编 201403Research on the Cause of Abnormal Shutdown of Gas-steam Combined Cycle UnitQianli-ZhangShanghai fengxian gas turbine power generation co., LTD., Shanghai fengxian jinqian road no.1328 Zip code 2

2、01403ABSTRACT:Through analysis of the causes of two abnormal shutdowns of gas-steam combined cycle unit,some parameters are found unreasonable in the control system. After corrected the parameters, the problem of abnormal shutdown has been solved, and the safety and stability of unit have been enhan

3、ced.KEY WORD: Gas-Steam Combined Cycle; Abnormal Shutdown; Control Logic; Fault Analysis摘要：通过对两次燃气-蒸汽联合循环机组异常停机的原因分析，找出了控制系统中参数设置不合理之处，参数修改后，解决了机组异常停机的问题，提高了联合循环机组运行的安全性和稳定性。关键词：燃气-蒸汽联合循环；异常停机；控制 逻辑；故障分析1 引 言上海奉贤燃机发电有限公司二期扩建 2 套西门子 SGT5-4000F(4+)型燃气轮机和上汽 QF-150-2 型汽轮机，一拖一多轴布置，燃机和汽机采用西门子 T3000 分散控制系统

4、，锅炉和辅助系统采用南自美卓 MAXDNA 分散控制系统。在整套启动调试期间，#6 机组出现过两次异常停机情况，通过检查现场设备和分析逻辑最终找到原因并解决问题，现将这一典型案例与兄弟电厂共同交流、研讨。2 第 一 次 异 常 停 机2.1 停 机 过 程#6 机组开机后于 18：00 接调度停机指令从 269MW 开始降负荷。 18:14 运行人员启动汽机停机顺控，此时燃机负荷降至 110MW，汽机负荷滑压跟随至83MW，燃机继续降负荷至 100MW 后维持稳定运行,18:20 汽机解列停机。18:19 高旁调节阀逐渐开启，高旁阀后蒸汽温度为 312并随高旁开度的增大而快速升高，18:20

5、高旁阀后蒸汽温度为 329，高旁减温水调节阀开始打开，喷水减温。18:21 高旁阀后蒸汽温度达到 435.6，高旁快关保护动作导致高旁调节阀、高旁减温水调节阀快关。高旁快关后，主蒸汽压力由 10.29MPa,开始快速上升，18:23 高旁快关信号消失，阀门再次开启，30 秒后，快关保护再次动作，原因与前一次相同。主蒸汽压力稍有回落后再次快速上升至 14.22MPa,虽然在此期间燃机负荷已经降到了 50MW，但由于高旁快关信号的存在，造成蒸汽阻塞，为了机组的安全，18:25 燃机手动打闸停机。具体见图 1 所示。- 2 -图 1:第一次异常停机历史曲线2.2 异 常 停 机 原 因 分 析经对现

6、场执行机构、温度测量元件、控制系统卡件、信号干扰等方面进行检查和试验，确认设备工作无异常后开始分析停机历史曲线和逻辑。从停机曲线（图 1）看出，燃机开始降负荷到汽机开始停机历经 14 分 20 秒，期间燃机负荷从 269MW 降至 110MW，实际降负荷平均速率达到 11MW/min，虽然主蒸汽压力缓慢下降，但是在汽机顺控停开始后，高旁减温水调节阀快速开足仍未避免阀后蒸汽温度的迅速升高，可见燃机负荷下降过快导致余热锅炉的蓄热未能很好的释放。随后对高旁减温水调节阀的 PID 调节进行了扰动试验，试验结果合格；对阀门调节指令的速率设置进行了检查，也不存在速率限制。继续检查逻辑发现停机时高旁减温水调

7、节阀后蒸汽温度设定值为 350，偏置（BIAS）为-20，即实际调节的目标值为 330。从高旁减温水调节阀打开到高旁快关保护动作，时间间隔为 1 分 26 秒，温度从 330上升到 435。故分析认为高旁减温水调节阀阀后蒸汽温度设定值过高，调节阀开的较晚导致喷水减温不够。2.3 解 决 问 题 的 措 施2016 年 1 月 6 日 15：22 机组停机前，通过修改偏置（BIAS）将高旁减温水调节阀阀后蒸汽温度设定值改为 270，15：43 高旁减温水调节阀开启，15：44 高旁调节阀开始开启，高旁阀后蒸汽温度最高值为 378，机组正常停机。见图 2 所示。高旁阀后温度过高，高旁第一次快关汽机

8、功率燃机功率主汽温度主汽压力第二次高旁快关减温水调门开始开启高压旁路调节阀阀位- 3 -图 2:2016 年 01 月 06 日停机曲线但是从本次停机的曲线可以看出，虽然机组顺利的停下，但高旁减温水调节阀先于高旁调节阀开启，这种运行方式存在较大的风险，易造成水击现象，危害系统的安全，在 1 月 6日停机的基础上，1 月 13 日机组停机时，一方面通过修改偏置（BIAS），将高旁减温水调节阀阀后蒸汽温度设定值改为 280，另一方面，在燃机降负荷的过程中设置合适的延迟时间，以充分释放余热锅炉的热量，系统状态稳定后，再启动汽机的停机程序，两次的停机结果曲线表明，措施是有效的。高旁后的蒸汽最高温度分别

9、为 363。见图 3 所示。图 3:2016 年 01 月 13 日停机曲线3 第 二 次 异 常 停 机2016 年 1 月 6 日机组停机过程中又发现了另一个异常情况：燃机 15：22 开始降负荷，15：39 燃机负荷 110MW，汽机负荷 88.7MW，高压主汽压力（PFD/HP PRES.MEAS）8.63MPa,高压主汽压力设定值（TURB CTRL HP PRES SETP）为 8.77MPa，此时汽机停机程序尚未启高旁减温水调节阀先于高旁调节阀开启汽机功率燃机功率主汽温度主汽压力汽机功率燃机功率主汽温度主汽压力 旁路调节阀和减温水调节阀开启正常主汽温度、压力得到良好控制燃气降负荷

10、速率降低，阶梯下降- 4 -动，高压主汽调节阀提前动作，迅速关小到 25%左右，随后中压主汽调节阀也关到 25%左右。具体见图 4 所示。图 4:2016 年 01 月 06 日停机曲线3.1 异 常 停 机 原 因 分 析本次异常停机主要焦点集中在汽机高压主汽调节阀异常关上。首先还是通过检查主汽调节阀油动机、伺服阀、阀位反馈、液压油系统及控制系统卡件确认现场设备工作无异常后，检查汽轮机 DEH（T3000 ）控制逻辑。逻辑中发现当高压主汽压力小于高压主汽压力设定值一定值时，高压主汽调节阀开始关闭，以调节并维持主汽压力，从图 4 中可以看出，主汽压力已低于设定值，阀门是受逻辑控制关小的。DEH

11、 中主汽压力设定值是由 DCS 中通过主汽流量逻辑运算得出并通过系统间通讯传给 DEH的，经检查 DCS 逻辑回路，发现当主汽压力在30 秒内的变化幅度超过压力设定值的 1%时，闭锁压力设定值。在 1 月 6 日的曲线中可以发现，15：34 时压力设定值已经闭锁，15：39 时实际压力已低于设定值，随后汽机高压主汽调节阀关小。3.2 解 决 问 题 的 措 施解决该问题有两种对策，一是修改主蒸汽压力闭锁设定定值，放宽主蒸汽压力变化的速率限制；二是减缓燃机降负荷速率，降低主蒸汽压力变化幅度。考虑到该机组是燃机调峰机组，负荷变化快，响应速度高，在主蒸汽压力未突破汽机安全运行时的设定底线之前，是允许

12、这种较高的变负荷速率的，因此第一条对策显得更加合理！通过将主蒸汽压力闭锁设定值从 1%修改到 2%后，从 1 月 13 日的停机曲线（见图 5 所示）可以看出，修改定值后主汽压力的曲线始终在压力设定值曲线上方，且在停机前未发生压力设定值闭锁的情况，当 11：01运行启动汽机停机程序后，主汽调节阀才开始动作。表明对策的实施是有效的。中压调门开度高压调门开度燃机功率汽机功率主汽压力主汽压力设定值汽机停机程序尚未启动，高压调门和中压调门提前关闭汽机停机程序启动时间主汽压力低于了设定值主汽压力变化幅度超过了逻辑限制- 5 -图 5:2016 年 01 月 13 日停机曲线3 结 束 语在后续的机组停机

13、过程中，通过分析数次机组停机曲线，对机组一段时间的运行情况进行考察，自 2016 年 1 月 13 号迄今#6 机组停机过程均正常，再未发生异常情况，问题得到圆满解决！致 谢感 谢 在 论 文 撰 写 过 程 中 上 海 明 华 电 力 技 术 工 程 有 限公 司 调 试 专 业 人 员 的 大 力 支 持 和 帮 助 ！参 考 文 献 1 上 海 电 气 电 站 设 备 有 限 公 司 .SGT5-4000F 燃 气 轮 机 运 行 维 护手 册2 上 海 汽 轮 机 厂 .配 F 级 一 拖 一 联 合 循 环 三 压 再 热 抽 凝 式 汽 轮机 概 述 及 运 行 说 明高压调门开度汽机功率主汽压力主汽压力设定值中压调门开度燃机功率汽机停机顺控启动主汽压力一直高于设定值