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【专家解说】：">9FA单轴联合循环机组启停过程中的几个异常问题分析

杭州华电半山燃机电厂3台S 109FA燃气轮机发
电机组作为国家重点工程“西气东输”的下游配套项
目而建设，1号机于2005年7月29日顺利通过168 h
试运行，并投人商业运行。它的2号、3号机组也分
别于2005年11月12日和2005年12月26日通过了
168 h试运行。从而创下了一年投产三台9FA重型燃
机的记录。
在运行了近一年后，截止到2006年7月31日，
它的三套机组分别启动了:1号机263次，2号机145
次，3号机50次。通过对三套机组在启停操作中，曾
经出现过的几个异常问题分析，提出了相应的处理
方法，供同行参考。
1 冷态开机投旁路时跌真空
9FA单轴联合循环机组按设计，在所有运行条件
下，汽机旁路系统将100%蒸汽从余热锅炉(HRSG)
直接输人凝汽器。系统包括:高压(HP)旁路系统、
中压(IP)旁路系统、低压(LP)旁路系统。它的
作用是在机组启动、停机及甩负荷情况下起调节、
保护作用，具有缩短启动时间，甩负荷时旁通汽机
过量蒸汽，并回收工质，节约能源及保护过热器等
功能。
在开机过程中投旁路系统，机组的真空都会瞬
间略有下降，一般都在2%以内。但在冷态开机过程
中，如果热力系统管道内的空气排放不够彻底，机
组启动投旁路过程中，往往会使汽机的凝结器真空
下降较多，特别是低压旁路，有时甚至会影响到机
组的安全性，见图1所示。
在图1的58 min时刻，开始投低压旁路操作，
真空急跌至一82.21 kPa，备用真空泵自动启动。在
62 min时刻，手动撤出低压旁路，真空开始恢复。同
时，开出低压过热器向空排汽，排除管道中残存的
空气，大约1-2 min。在图1的64 min时刻，重投低
压旁路，系统正常。
因此，在以后的机组启动中，特别是冷态开机
过程中，要增加疏水、排空的时间;在投旁路过程
中要密切监视凝结器的真空。在以后的数次冷态启
动时，均采用对低压系统短时开向空排汽的方法来
排出空气，基本上排除了在投低压旁路过程中真空
大幅下降的现象，真空下降一般在2%以内，备用真
空泵当然也不会自启动了。
当然，如能在DCS控制逻辑上改进最好，因为
现在DCS联锁保护项目规定:

低过蒸汽向空排汽电动阀自动开条件:(任一
条件满足时)
在温态和热态模式时，燃机暖机完成，且低压
汽包压力不高(小于0.035 MPa)延时5s，或冷态
模式时，低压汽包压力不高(小于0.035 MPa)且顺
控指令。
低过蒸汽向空排汽电动阀自动关条件:低压汽
包压力高(0.035 MPa) o
如改DCS控制逻辑的话，只要在自动关条件上
增加1一2 min的延时即可。但由于冷态启动的次数
毕竟不多，只要注意有此事，在投低压旁路前，手
动干预开一下向空排气，DCS不改问题也不大。
2 汽机高压旁路撤出时，高压旁路压力控制
阀关不严密，泄漏
9FA单轴联合循环机组的高压旁路系统允许蒸
汽从高压联合主汽阀(MSCV)前的高压蒸汽管通过
高压旁路压力控制阀及其下游管道和扩压系统流人
凝汽器。在压力调节阀(减压区下游)，凝结水泵
提供的凝结水将蒸汽减温。控制阀调整减温水的流
量，以控制高压旁路阀后的蒸汽温度、焙值。
GE公司提供高压旁路压力控制阀、高压旁路减
温水流量控制阀及其电动隔离阀，将它们安装在高
压旁路管道上。有关的系统如图2

图2 高压旁路系统简图
高压旁路系统的控制原理:
(1)机组启动
机组启动期间，调整燃机负荷以获得一个可以
与汽机金属温度匹配的HRSG高压蒸汽温度。一旦
HRSG启动达到一个阶段，产生足够的高压蒸汽把
高压蒸汽压力增加到控制器设定点，此时高压旁路
压力控制阀将打开以使蒸汽通过该阀到达凝汽器，
并将高压蒸汽压力保持在启动设定点。
当高压蒸汽温度达到符合要求范围内，高压旁
路压力控制阀行程显示有足够的高压蒸汽流量，则
高压联合主汽阀(MSCV)等变率打开使高压蒸汽进
人汽轮机高压缸。随着高压联合主汽阀的逐渐开启，
高压蒸汽从进人高压旁路管道转为进人汽轮机高压
缸，此时，在控制高压主蒸汽压力的同时，高压旁
路压力控制阀逐渐关小。当几乎所有的高压蒸汽都
进人了汽轮机高压缸，且高压旁路压力控制阀到达
其最小行程位置时，此时旁路控制阀等变率完全关
闭。与高压旁路压力控制阀等变率全关的同时，高
压旁路压力控制设定点，被设定为稍高于实际高压
蒸汽压力。
(2)正常运行
高压旁路压力控制设定点是动态的。机组正常
运行期间，它被设定为一个稍高于当时高压蒸汽压
力的设定值。因此，正常运行期间，高压旁路控制
阀保持在关闭状态。
(3)正常停机时的高压旁路蒸汽系统
当停机程序开始后，高压旁路压力控制器设定
点立即被设定为当时的高压蒸汽管道进口压力，此
时汽机进口压力控制器停止控制。由高压旁路控制
器维持高压蒸汽压力，汽机高压联合主汽阀
(MSCV)逐渐关闭，所有高压蒸汽通过高压旁路系
统通人凝汽器。在停机的最后阶段，燃机停止工作
时，应将高压旁路控制器动态设定点设定为跟随高
压蒸汽压力，因为在机组静止时高压蒸汽压力逐渐