GUD 1S.V94.3A燃气—蒸汽联合循环发电机组启动过程研究及优化

（3）汽机侧高压、再热、低压管道疏水暖管；
（4）等待主蒸汽、再热蒸汽品质合格；
（5）高、中、低压管道暖管完成；满足温度准则X1、X2；主蒸汽和热再热蒸汽温度有30K以上的过热度，打开汽轮机各主汽阀，预暖调阀；
（6）调阀预暖结束；主蒸汽和再热蒸汽符合准则X4，X5，X6；且高温再热蒸汽有30K的过热度，打开汽轮机调阀，开始汽机中速暖机。
（7）汽机暖机时间结束，且满足X7、X8准则，进一步开大调阀，汽轮机冲转升速至额定转速。
（8）监视汽机升速过程正常，各系统运行正常。
（9）汽轮机满速，SSS离合器啮合，接带负荷。
另外需要说明的是，在汽轮机的启动过程中，汽机控制器将根据汽轮机的不同工况，决定汽机的不同暖机方式。根据汽机中压缸转子表面温度MAY01EP155①Ti分为以下几种工况：
（1）冷态启动：Ti<100℃。
（2）温态启动：100℃≤Ti<200℃。
（3）热态启动：Ti≥200℃。

2 对启动过程中几个重点问题的分析
2.1 主蒸汽压力控制
2.1.1蒸汽压力设定点计算
GUD 1S.V94.3A燃气—蒸汽联合循环发电机组具备高度的自动化水平，在启动和运行过程中，蒸汽压力这一重要参数均由控制系统自动控制。这大大增加了机组运行的安全性和操作的便利性，但同时也造成我们对蒸汽参数的控制方式了解不深入，在需要时缺乏调整方案和手段，因此导致过一些异常事件。经过多次分析研究，方对其控制逻辑取得了深入理解。下文将以高压部分为例，加以详细说明。
2.1.1.1 高压主蒸汽压力的控制及机组启动过程中控制模式的切换
高压主蒸汽压力的控制由三部分共同完成：一是高压旁路控制器LBA10DP001，二是高压主蒸汽控制器MYA01DP010，三是机组协调压力控制器CJA00DP100。这三个控制器相互关联控制主蒸汽压力。其中高压主蒸汽控制器MYA01DP010参与控制高压调阀的动作，但其本身不产生设定点，其设定点由机组协调压力控制器CJA00DP100的输出值Ps给出。
在启动初期，高压主汽调阀尚未开启，高旁控制高压主蒸汽压力，控制模式为ASA模式，即设定点跟随模式，高旁压力设定点Pc跟随实际高压主蒸汽压力变化，使蒸汽压力稳定的上升，高旁随之逐渐开启。此时机组协调压力控制设定点Ps跟随Pc变化。
在高旁压力设定点随高压主蒸汽压力逐步上升至一个固定压力设定点Pf＝8.43MPa后，高旁控制切换为U SETP模式，即机组协调压力控制模式。机组协调压力控制器CJA00DP100设定点Ps开始输出至高压主蒸汽控制器MYA01DP010作为高压调门压力设定点。
此时Ps本身的计算逻辑变得较为复杂，其中有一个很重要的值，我们称作汽轮机启动压力设定点Psqd，会根据汽轮机启动时不同情况，介入机组协调压力设定点Ps的计算。机组的控制系统始终在计算、比较以下三者：Pt—高压调阀的修正后温度计算出的饱和压力、Pm—汽轮机前压力LBA20CP901（在高旁完成模式切换后，此压力显然不低于8.43MPa）和6MPa，并将其中的最大值选取为Psqd，而计算比较的结果，可以归纳为以下两种工况：
当Pm小于Pt时，汽轮机启动压力设定点Psqd并不介入机组协调控制器控制。机组协调压力控制器CJA00DP100输出的压力设定点Ps取Pco和Pf的较大值，其中，Pco=0.163F+Δ（式中F为高压主蒸汽流量LBA10CF001，Δ为滑压运行时的偏置量）。
当Pm同时大于Pt和6MPa二者时，汽轮机启动压力设定点Psqd介入机组协调控制器控制汽轮机压力。机组协调压力设定点Ps=Psqd/1.05。在高压ESV阀开启200s后，汽轮机启动压力控制退出，Psqd不再发生作用，Ps仍取Pco和Pf的较大值。
不论以上两种工况下的哪一种，在旁路控制由ASA模式切换U SETP模式后，高旁的压力设定点Pc不再跟随实际高压主蒸汽压力变化，此时Pc=1.05Ps，以此控制高旁开度。同时Ps将输入到高压主蒸汽控制器10MYA01DP010，并由高压主蒸汽控制器据此控制高压主蒸汽调阀的动作。
同时，还有一点需要指出的是，汽轮机升速至暖机转速后（>14.3Hz③）机组协调压力设定点闭锁变化，这是为了使汽轮机升速至正常转速过程中，压力设定点不再变化，保证升速过程主汽压力稳定。汽轮机SSS离合器正常啮合后300s，该闭锁解除。
当汽轮机启动基本完成，高压主蒸汽压力大于8.43MPa后，高旁趋于全关，高压主蒸汽控制器MYA01DP010压力设定点Ps跟随高压主蒸汽流量进行变化，一般将逐渐提高，调门逐渐开启。直至机组进入滑压运行方式。
2.1.1.2高旁压力设定点与汽轮机启动压力设定点之间的配合关系。
在汽轮机启动前及汽轮机升速过程中，高压旁路控制器LBA10DP001通过输出的高旁压力设定点调节高旁开度控制高压主蒸汽压力，而高压主蒸汽控制器 MYA01DP010只与高压调阀的控制有关。两者是独立控制的，但又都与机组协调压力控制器CJA00DP100有关，三者的联系、配合非常重要。
从上述控制逻辑可以看出，启动过程中关键的时间点是当高旁压力设定点达到Pf，高旁ASA模式下切换至U SETP模式，此时机组协调压力控制器CJA00DP100输出压力设定点Ps至高压主蒸汽控制器，而高旁的压力设定点Pc＝1.05Ps。
可见，在高压旁路控制模式切换之后，高压旁路控制器设定点始终是高压主汽调阀压力设定点的1.05倍，比其略高。这就保证了汽轮机启动和接带负荷时汽轮机高压调门开启、高压旁路关闭。最终高压旁路全关，进入滑压运行。并且，在高压旁路全部关闭后，高压旁路控制器设定点会再叠加0.7MPa以确保汽轮机正常运行时高压旁路正常关闭。
上文中已说明，高压旁路在ASA模式下运行时机组协调压力控制的设定点Ps跟随高压旁路设定点Pc变化，如在ASA模式下强行冲动汽轮机，是有可能发生异常的，此时汽轮机启动压力设定点限制Psqd不可能介入控制，而且高压旁路控制器设定点与高压主汽调阀压力设定点之间没有了1.05倍的偏差，无法配合。这样可能会导致汽轮机启动过程中，机组协调压力控制的设定点高于高旁压力控制器输出的设定点，引起汽轮机调门、旁路门动作异常。留待下文详细讨论。
2.1.2关于主蒸汽压力控制的几个问题
2.1.2.1 Ps计算的问题
根据上文中所述Ps的计算方式，当汽轮机前实际压力LBA20CP901即Pm小于根据高压调阀的温度经修正计算得出的饱和压力Pt，汽轮机启动压力设定点Psqd不会发生作用，Ps取Pco和Pf的较大值，也就是说最小为8.43MPa，这样，当高压调阀的温度较高，热态的汽轮机可以在较高的蒸汽参数下启动。但经长期观察，郑州燃气电厂#1机组在实际运行中并非如此，即使在热态下，汽轮机启动时的压力设定点往往明显低于8.43MPa。对此，我们进行了多方详细分析，最终发现其原因是控制逻辑中存在问题。
西门子公司在郑州燃气电厂#1机组的控制逻辑中，对Pt乘以了一个值很小的系数，导致Pt最终的计算值比Pm、6MPa二者小了一个数量级，此处的逻辑始终没有实际作用，Psqd始终取Pm，同时Ps=Psqd/1.05= Pm/1.05。这就意味着，此时汽机高压调门的压力设定点较蒸汽实际压力略低，总体上导致在启动过程中蒸汽实际压力具有不必要的降低趋势，在热态启动时带来不必要的蒸汽参数波动。
分析清楚了此处问题，并与#2机组对比后，我们确认#1机组控制逻辑中Pt所乘的小系数系误加，已经将该系数去掉。经实际运行检验，在热态启动中Pt可以正常作用，主蒸汽压力控制稳定，符合热态启动的要求。
2.1.2.2 高压旁路压力控制器存在的问题
上文中已说明，在机组协调压力控制工作时，高压旁路控制器设定点始终是高压主汽调阀压力设定点的1.05倍，但经过长时间收集数据分析，发现我厂#1机组与＃2机组及国内其他同型机组均不同，该压力偏置量不是1.05而是1.15。
该问题对于#1机组的启动与运行并无大的影响，只是高压旁路的压力设定点较高。但在停机过程中，就将影响到旁路开启时机，高旁需要主蒸汽压力上升至9.7MPa才能正常开启，同时#2机的高旁只需高压主汽压力达到8.9MPa就能正常开启。经长期观察，这确实导致＃1机组的高旁调节特性较＃2机组略差，高压主汽压力波动偏大。
目前该问题正在与西门子公司联系中，向其询问逻辑参数如此设置的具体目的，以求取得进一步优化空间。
2.1.3 汽轮机冲转时机的把握和优化
郑州燃气电厂曾出现数次汽轮机带负荷后，高压调门开启后又逐渐关闭的情况，最严重时调门全关，汽轮机跳闸。对此，经分析后确认，关键是高压主蒸汽压力设定点的协调控制发生了问题。
其直接原因是，操作员在高压旁路ASA控制模式下启动了汽轮机，也就意味着高压旁路控制器设定点和高压主汽调阀压力设定点之间失去了1.05倍的偏置量。
在此情况下，汽轮机启动、升速，直到SSS离合器啮合300s后，机组协调压力设定点Ps闭锁解除，开始升高，而此时高旁压力设定点往往未达到Pf，仍在ASA控制模式下。而当蒸汽压力达到一定值时，将有一个高旁启动阀位限制激活，不允许高旁继续开启，使高旁压力设定点和高旁开度均维持不变。因此高压主汽调阀压力设定点将逐渐提高直至高于高旁压力设定点，而蒸汽的实际压力介于二者之间，导致高旁始终有开的趋势，调门始终有关的趋势。若操作员未注意到该情况，继续加负荷的话，高压主汽调阀压力设定点继续提高，将导致调门继续关闭，高旁继续开启。直到调门全关，汽轮机跳闸。
要彻底解决此问题，有两点需要注意，首先是在汽轮机冲转及升速过程中勿增减负荷，上文已说明由暖机转速冲转至正常转速过程中，压力设定点是闭锁的，目的即是在稳定工况下冲转汽轮机，此时若增减负荷，导致蒸汽压力发生变化，必将直接影响到调门动作。
其次就是在高压旁路U SETP控制模式下冲转汽轮机，这也是西门子运行操作手册建议的。将保证高压旁路控制器设定点和高压主汽调阀压力设定点之间1.05倍的偏置量，彻底杜绝这一问题。
由于燃机的运行工况受大气条件影响较大，有时蒸汽参数确实较低，未达到Pf，高压旁路难以由ASA模式切至U SETP模式，此时也有多种解决方法。
（1）我厂曾采用的方法是，提高燃机负荷直至压力达到Pf。这样操作是可行的，但燃机单循环负荷过高，对机组运行的安全性和经济性都有一定的不良影响。
（2）另一种方法是，手动调整ASA模式下的压力设定点（保持机组在机组“UNIT SP TO GT”投入状态，负荷维持在技术出力）。多次小幅提高,使高旁逐渐关闭，主汽压力逐渐提高，使ASA切换至USETP。事实证明该操作方法是可行的，但额外增加了操作员的手动干预。
（3）还可以调整ASA模式下高旁的开启位置阀位限制调整来提高锅炉产汽压力（ASA模式下我厂高旁的开启位置限制是50%，经过对同类型机组调研发现有的机组为55%）。如降低此限制值，高压主汽压力将得以提高，利于高旁控制模式的切换。但目前尚未及在实践中证实，初步分析其可能造成的不良影响有：一是锅炉升压率将有所提高，二是可能会造成再热系统流量较小，对受热面的冷却效果下降。还需要进一步的分析。
（4）第四种方案是降低Pf值。对于我厂锅炉情况，Pf取8.43MPa是否得当，能否适当降低，值得讨论。如降低该定值，就将利于高旁控制在相对较低的压力下由ASA模式切换至U SETP模式。但考虑到该定值影响到滑压运行的参数，对逻辑修改时还要增加相关判据，使更改后的设定点仅在冷态启动时发生作用。目前我们正在收集、分析相关数据，进行修改前的准备工作。
2.2 汽轮机暖机时间优化

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