M701F燃气轮机机组保护系统资料

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M701F燃气轮机主控制系统分析

M701F燃气轮机主控制系统分析
吴 海 滨
( 深圳市广前电力有限公 司, 东 深圳 585 ) 广 10 1
摘 要: 介绍 了 M 0F型燃气轮机主控制系统 的原理 、 71 框架构 成及其设 计思 想 , 对各子 系统相 关控 制逻辑 并
分别进行 了分析 , 而总结 出了主控制 系统在该机组从启动到停机全过程 中的工作状况 。 进
HAU T S GA |E s r MP.U Mr C0N r .
FO) R L
E(S ) 0 C
叶片通道温度 限制控制 系统 叶片通 道温 度 限制 控制燃 料 ( L D A H T MP LMI O . B A EP T E . I T C N 基准 B C O PS FO ) R L 燃料 限 制控制 系统 (1Ⅱ. MF FJ L I I 燃料限制 控制 燃料 基准 F C L. C N R L O TO) S O
关 键 词 : 气轮机 ; 燃 主控制系统 ; 燃料量控制
文献标识码 : B 文章编号 :09 89 20 )3 04 5 10 —28 {06 0 —01 —0
中图分类号 :P7 . T 23 5
F t 本三菱重工 M 0 F 71 型燃气轮机在 20 年国 03 家发 改委组 织 的打捆 招标 中获得 了 1 O台的订 单 , 这 是三 菱 重 工 F级 燃 气 轮 机 首 次 登 陆 中国大 陆。 M 0F 7 1 型燃气轮机作为 F t 本三菱重工 的主力机组 。 在 国际上已有相当不错的运行业绩。为了更好地理 解和消化相关技术 , 很有必要对 M 0 F 7 1 的主控制系 统进行 了解和分析。 G E的燃气轮机进入 国内较早 , 尤其是 9 E机组 及其 M r V控制系统 , a k 因此对它的分析与研究也已 经 比较全面…。但对 于 M I H 燃气轮机及其控制策 略的研究则很少 。本文着重介绍、 分析了我公司联 合循环机组 M 0 F 气轮机主控制系统 的原理、 71 燃 框 架和工作状况 , 希望能够有助于大家对 M 0F的了 71 解 和认 识 。

M701F型燃气轮机控制系统分析

M701F型燃气轮机控制系统分析

收稿日期 : 2008- 12- 25 改稿日期 : 2009- 01- 15 作者简介 : 席亚宾 ( 1977- ) , 男 , 硕士研究生 , 热控工程师 , 从事联合循环电厂控制技术应用研究。
22
燃气轮机技术
第 22 卷
工具 ( MARLIN) 、 文档组态工具( CORAL ) 和操作面板 组态工具 ( SCALLOP) 。 1. 1. 4 历史数据站 ( ACS) ACS 能周期性地实时采集 MPS 中的数据, 并存 储、 管理大量的历 史数据和外部设 备如打印机等。 在惠州 LNG 电厂中 , ACS 起着数据服务器的作用 , 硬件采用 DellPowerEdge1800 服务器, 配千兆 以太网 卡, 1 5G 内存。 1. 2 MPS 系统结构 Diasys Netmation 支持五 层功能的网络结构 , 分 别是 Internet 级、 办公局域网 ( Office LAN) 级、 机组控 制级、 过程控制级和现场控制级。MPS 主要由 CPU 、 系统 I/ O 卡、 以 太网 卡、 ControlNet 卡、 ControlNet 网 络、 适配器和 各种 I/ O 模 块构成。Diasys Netmation 是建立在以太网基础上的分散控制系统, 它包括两 种类型的通信网络, 一 种是以太网网 络, 另一 种是 ControlNet 网络 , 采用的是双冗余总 线型结构 ( 见图 1) 。以 太网用 于 MPS 和 OPS 、 EMS 、 ACS 之间的 通 信, MPS 的 CPU 通过 C- PCI 总线与以太网卡相连 , 再与 OPS、 EMS 和 ACS 进行数据交换。 ControlNet 用 于 MPS 内部网络的 连接, MPS 的 CPU 通 过和 Con trolNet 卡相连 , 与 I/ O 模块通信。实时过程 控制数 据采用双冗余的网络结构 , 包括 P 通 道和 Q 通道 , P、 Q 通道以总线式网络拓扑结构连接各站, 以实现 各站间的数据共享。

M701F型联合循环机组的汽轮机旁路控制系统分析

M701F型联合循环机组的汽轮机旁路控制系统分析

第 3期

丹 等 : 0 F型联 合 循 环机 组 的 汽 轮 机 旁 路控 制 系统 分 析 M7 1
1 1 最 小 压 力 模 式 ( n Pr s d . Mi. e s Mo e)
中压 旁路 控制 投入 的判 断条 件 :
燃 气轮机 点火 成功 是 高 、 低压 旁路 控制 系统 中、
Vo| . l 23 No3 S p.01 e 2 0
M7 1 0 联 合循 环 机 组 的汽 轮 机 旁 路控 制 系统分 析 F型
毛 丹 , 粤 珊 诸
( 圳 市 广前 电力 有 限公 司 , 东 深 圳 5 8 5 ) 深 广 1 0 4
摘 要 : 通过分析 M 0F 71 型燃气一 蒸汽联合循环电厂的汽轮机 旁路控制 系统的功 能、 运行工况 。 出适合联合循环机 组汽 给
MP 比初 始值 高 01 P ; a且 .M a
低压 旁路 控制 投入 的判 断条 件 :
式 下分 两个 阶段 。 阶段一 逻辑 点 : 路控 制未 投入 。特性 : 旁 S 接 V直 取旁 路前 主汽压 力 值 , s= v 此 阶 段 旁路 阀的输 即 vp,
入 dp 0 s= ,旁路 阀不 会 开 启 ,V随 着 管 道 内的压 力 S
第 2 3卷 第 3 期 21 0 0年 9月
江 西 电力 职 业 技 术 学 院 学报
J un f in x c t n l n e h ia o e eo e tii o r a o a g i l J Vo ai a dT c nc lC H g f cr t o a El cy
4.MPa: 8
② 点火成功 后高 压过热 器 出 口压力大 于 O . 5

M701F燃气—蒸汽联合循环旁路系统控制共5页word资料

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M701F燃气—蒸汽联合循环旁路系统控制1 汽轮机旁路阀控制模式介绍汽轮机旁路阀控制有三种模式,分别为最小压力模式、实际压力跟踪模式、备用压力控制模式。

最小压力控制模式主要用于燃气轮机启机情况下,保证汽轮机主汽阀前压力大于最小压力设定值。

在机组启动阶段,每一个旁路阀(高压、中压、低压)的最小压力设定值与燃机负荷存在一定的的函数关系。

2 高、中、底压旁路阀开度控制当主蒸汽实际压力大于高于旁路阀压力设定值时,高压旁路就会自动打开,当高压旁发出开度指令大于0%时,高压旁路阀最小位置控制条件成立,旁路会直接开至8%(最小开度),启动过程中,当旁路关小至8%时,会保持至实际与旁路阀压力设定值差值小于-0.3MPa时,直接关闭。

2.1 启动过程,高压旁路系统控制方式的切换。

机组在启动过程时,高压旁路在实际压力跟踪模式,高压旁路阀的压力设定值为上次停机,切换至实际压力跟踪模式的压力设定值,此值一直保持至下次燃机启动点火,高压旁路阀最小压力值输出:通过根据燃机负荷计算出来的值与一个常数(5.3MPa)比较,其高值为最小压力设定值。

若点火时,高压主蒸汽压力低于4.8MPa,实际压力跟踪模式复归,处于近似实际压力跟踪的模式,高压旁路阀的设定值在斜率限制器的作用下,跟踪实际压力,只有主蒸汽压力上升较快,高压旁路阀才会开启泄压,满足以下3个条件之一,高压旁路切至最小压力模式。

(1)高压主蒸汽压力高于0.5MPa,且高压主蒸汽实际压力升高至高于点火时压力0.3MPa。

(2)高压旁路阀开度大于5%。

(3)高压主蒸汽压力升至4.8MPa。

2.2 停机过程,高压旁路系统控制方式的切换。

机组发停机令,机组荷低于50%额定负荷,低压主汽调阀已开始开小至冷却开度(20%),高压主蒸汽调阀开始程序关闭,此时,高压旁路由后备用压力切换至实际压力跟踪模式,高压旁路阀的压力设定值开始锁定,至到下次燃机点火时才释放。

若运行中,机组跳闸,高压旁路阀由备用压力模式切至实际压力跟踪模式。

M701F燃气轮机控制系统浅析

M701F燃气轮机控制系统浅析

M701F燃气轮机控制系统浅析本文主要介绍M701F燃气轮机主控制系统,并简要分析了自动负荷调节、转速控制、负荷控制、温度控制以及燃料分配控制的功能、逻辑实现。

标签:M701F燃气轮机;控制;功能;逻辑1 M701F燃气轮机控制系统概述M701F燃气轮机的DCS采用三菱Diasys Netmation过程控制系统,其中燃气轮机部分的控制主要由透平控制系统TCS(Turbine Control System)、透平保护系统TPS(Turbine Protection System)和高级燃烧压力波动监视系统ACPFM (Advanced Combustion Pressure Fluctuation Monitor)组成。

M701F燃气轮机主控制简介。

燃气轮机主控系统的功能是连续调节燃料量,以满足燃气轮机各运行阶段的需要。

M701F燃气轮机主控系统主要具有如下控制功能:自动负荷调节(ALR)、转速控制(GOVERNOR)、负荷控制(LOAD LIMIT)、温度控制、燃料限制控制、燃料分配控制、燃料压力控制、燃气温度控制、进口导叶(IGV)控制和燃烧室旁路阀控制,具体原理框图如图1所示。

燃气轮机运行各阶段的控制方式如图2所示。

燃气轮机点火前CSO(控制信号输出)=-5%,使燃料阀严密关闭。

燃气轮机点火时,CSO为FIRE阶段的最小CSO,以保证能够可靠点燃。

点火后一段时间内,CSO等于暖机升速阶段的WUP,保证燃气轮机在升速阶段的燃烧稳定,此时燃气轮机转速不受控制,在CSO≈15%的燃料量及SFC产生的合力矩作用下自由加速。

当转速至一定值时(约1110rpm),FLCSO将开始大于暖机升速阶段的最小CSO,使CSO=FLCSO。

此后,由于FLCSO是直接由燃气轮机转速决定的,因此不管SFC力矩或阻力矩是否改变,即使在SFC脱扣或IGV在2745rpm快速全关时,燃气轮机均以设定的135rpm升速率升至额定转速;在接近额定转速时,GVCSO将小于FLCSO,通过最小选择器使CSO=GVCSO,燃气轮机开始进入空载和同期的调速阶段,直到并网带负荷。

三菱M701F型燃气轮机控制系统分析

三菱M701F型燃气轮机控制系统分析

O 引 言
Miu i i 司 的 M 0 t bs 公 s h 71 F型燃 气 一蒸 汽联 合 循 环机组 采用 燃机 、 汽 轮 机 、 电 机 同轴 布 置 , 汽 蒸 发 蒸
信 号 的最 小值 信号 去 控 制燃 机 的燃 料 , 将 被 选择 故 的最 小值 信 号称 之 为燃 料 控 制 信 号 ( ot 1S nl Cnr .i a o g O tu)其 控制 框 图见 图 1 upt , 。
中 图分 类号 : K 2 T 33
文献标 识 码 : B
文章 编号 :0 0O 8 ( 0 6 0 -0 4 2 10 -6 2 2 0 )50 6 - 0
An a a y i ft e M 7 F a u bi o r ls se n l ss o h Ol g s t r ne c nt o y t m
图 1 主控 制 系统 框 图

1 主控 制系统
M 0 F型燃 气 一蒸 汽 联 合 循 环 机 组 的 主控 制 71
系统 中 , 主控 制 系统 是 主要 的 , 它必 须完 成 4项 基本
() 1 燃料 限制 模式 控制 系统 燃 料 限制模 式控 制 系统 , M 0 燃 机 的控 在 71 F型 制 系统 中又称之 为 启 动控 制 系 统 , 要控 制燃 机 点 主 火后 的启 动和升 速至 额定转 速 。燃机 先 由启 动装 置 加速 到额 定转 速 的 2 % 左 右 , 行 吹扫 后 点 火 , 0 进 然
燃烧情 况 和燃机 叶 片通道 温度决 定 。其控 制过 程采 用分段 控 制 和 “ 小 值 选 择 门 ” 制 相 结 合 的方 式 最 控
进行 。
度/ 负荷 控 制系统 、 温度 控制 系统 。机组 在控 制过 程 中, 3个燃 料行 程基 准 ( S 信 号 都送 到 “ 小 值选 F R) 最

M701F型燃气轮机控制系统分析

M701F型燃气轮机控制系统分析

M701F 型燃气轮机控制系统分析席亚宾1,李洪涛2,马永光3(1.广东惠州天然气发电有限公司,广东 惠州 5160822.哈尔滨工业大学,哈尔滨 150001;3.华北电力大学,河北 保定 071003)摘 要:M701F 燃机DCS 采用DiasysNetmation,其控制主要由燃机控制系统、燃机保护系统和高级燃烧压力波动监视系统组成。

本文简要介绍了M701F 燃机DCS 系统的构成,分别叙述了TCS 、TPS 和AC PFM 自控制系统的作用,并对其主要控制功能进行了分析。

关 键 词:控制信号输出(CSO);联合循环;M701F 燃机;高级燃烧压力波动监视器(ACPEM)中图分类号:TK323 文献标识码:A 文章编号:1009-2889(2009)03-0021-04燃气轮机由于启停快、调峰能力强的特点而发展迅猛。

惠州LNG 电厂建有3 390MW 联合循环机组,燃机为M701F,现已投产发电。

本文主要介绍M701F 燃机控制系统的构成和特点,并对主要控制系统功能进行分析。

1 M701F 燃机的DCS 构成M701F 燃机的DCS 采用三菱重工的DiasysNet -mation,是Diasys 系列的第三代过程控制系统。

M701F 燃机控制主要由燃机控制系统TCS(Turbine Control Syste m)、燃机保护系统TPS(Turbine Protection System)和高级燃烧压力波动监视系统AC PF M (Ad -vanced Combustion Pressure Fluctuation Monitor )组成。

M701F 燃气轮机控制系统的微处理器是基于数字控制器的双冗余系统,是燃机速度、负荷和温度的自动控制中心。

在燃气轮发电机从启动到满负荷运行的各个阶段,若处于控制状态的微处理器发生故障,控制系统能无扰动地切换到冗余的微处理器。

1.1DiasysNetmation 构成1.1.1多功能过程站(MPS)MPS 用于完成自动控制和I/O 数据的处理,存储1h 的短期(采集周期1s)数据。

三菱M701F燃气轮机控制系统简析

三菱M701F燃气轮机控制系统简析
导 叶控
圈 1 三菱 M 7 1 0 F燃 气轮机 主控 制系统框 图
F g 1 Th i o t o y t m i g a fM i u ih 7 1 a u b n i. e ma n c n r l s e d a r m o t b s iM 0 F g st r i e s s
1 1 燃气 轮 机主 控 制 系统 . 燃气 轮机 主控制 系统逻 辑 图如图 1 所示 。 “
使用 由三菱提供的 D A Y ema o 控制系统 ,其控 I S SN t t n i 制 系统主要 包括 以下几种 控制方 式 ,分别 为 : 自动负
荷 调节 、转 速控制 、负荷 控制 、温度 控制 、进 口可调
转换 到负荷控 制方式下 ,限制 负荷的快速增 加 ,如 图 3所示 。频率 稳定在 d点时 ,负荷 由 D点 以一定 的速
率 慢慢升 到 E点 。
荷 指令信 号 ,也就是 AGC控 制方式 。 在 自动负荷调节 “ ON”模式 ,机组 负荷是闭环竞 差 调节的 ,在 没有进入温 度控制模 式下 ,若机组 实际
关键 词 :燃 气轮机 ; 负荷控 制 ;温度 控制 ;进 口可调 导 叶控 制 中图分类号 : K 2 T 33 文献标识 码 : A 文章编 号 :17— 8320 )6 0 7 — 4 6 3 9 3(0 8 - 0 6 0 0
An l i n Co to se o is b s iM 7 G a r i e aysso n r l Sy t m f rM tu ih 01 F sTu b n
Ma a oD n, Zh e h n u Yu s a
( in nGa ubn o r l t h nhnGun qa l tcP we i t o a y hn hnG ag o g5 5 ,C ia Q awa s rie we a ,S eze ag i Ee r o r mi dC mpn ,S e ze u n d n 0 4 hn ) T P Pn n ci L e 1 8
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保护措施等级
分为4个等级:报警、RUN BACK、自动停机、保护遮断。
报警
• • • •
压力监测 GM010-015 温度监视 GM022A-040A,061,包括汽机 叶片通道温度监视 GM040-060 轴振 GM070-SM071
报警
• 轴承润滑油温高 GM026
推力轴承和支撑轴承的油温 >60℃,会发出报警。回油温度>77℃,报 警。应检查进油和回油温度,若进油温度高,则检测滑油箱的加热器 是否异常启动,或冷却装置是否异常。若回油温度高,并且进回油温 差>35℃,则要判断轴承是否损坏。若已损坏,应手动停机。
跳机
三菱单元机组联锁保护系统的主要功能是监视设备的运行状 态,保证电厂的安全。 • 手动跳机 当运行人员在操作台上按下EMERG STOP按钮时,在TPS硬 件系统中产生一个 H-86EST 信号。同时会将该跳机信号送 至TPS的软件系统中。
• 超速跳机
超速保护跳机分成两个层次:主保护和备用保护两部分。
检修停机 保护跳机

检修停机条件
A.检修停机的命令发出 B.处于MD3模式 C.ST SHUT DOWN START取非 这三个条件满足后,开始检修停机。
• 保护跳机条件:
A.前面所述的各种保护跳机 B.L4=0 C.不属于正常停机和检修停机,或N52GTD断路器没有延时开 产生跳机命令后,如跳闸油压低(GT512-DIL)产生的TRIP命令, 发送至各逻辑页。
跳机
• 主保护:
测点在汽机侧,推力轴承附近。转速信号直接进入 TPS 硬 件系统的EOST模块,当转数>110%时,经过三选二后,产 生硬件跳机信号 H-86EOST 。同时信号进入 TPS 软件系统, 产生ELECTRICAL OVER SPEED TRIP条件信号。 • 备用保护: 测点在燃机侧,转速信号先进入 TCS硬件系统中的 EOST , 再 进 入 TPS 硬 件 。 当 转 数 >111 % 时 , 产 生 跳 机 信 号 H86EOST-BK 。同时,该转速信号也被送入 TCS 、 TPS 的软件 系统进行软件触发。
正常停机
• 当发出停机指令后,GT侧主燃料量开始减少,而值班燃料量开 始增加; • IGV开始关闭。负荷4.5%/min的速率开始下降,当下降到负荷的 50%时,IGV完全关闭, HP/IP CV以很快的速度关闭,LPCV也 很快关到30%,以保证有足够的蒸汽对汽机进行冷却直到负荷 降为0,同时旁路阀打开,进入“压力控制模式”。 • 当HP/IP CV关闭,负荷一直下降到5%时,机组解列。 • 燃机空载继续维持3000rpm冷却5分钟后,燃料截止阀关闭,压 力控制阀和流量控制阀关闭,同时HP/IP/LP SV关闭,切断冷却 蒸汽,燃机的HP/MP/LP防喘放气阀打开,转速下降直到0。
跳机
• 为了提高可靠性,使用了两组测点。一个是“叶片通道温 度BPT”,一个是“排气温度EXH”。前者在末级叶片出口, 响应比较快。后者在排气烟道下游,混合良好,测得的平 均值比较准确。
• 叶片通道温度偏差大
叶片通道温度偏差大跳机的条件是:该热电偶测得的叶片通 道温度偏差①大,与该热电偶相邻的另外两支热偶测得的叶 片通道温度偏差②和相邻热偶叶片通道温度偏差变化率③ 至少有一个超过设定值,并且还要有叶片通道温度偏差大报 警指令时,才会发出“叶片通道温度偏差大跳机”指令。
M701F燃气轮机机组保护系统
正常停机
正常停机过程
满足以下条件之一,即发出停机指令 A、机组发出RB命令,并且不处于MD3模式 B、GT COOLING STOP C、正常停机命令发出,并且ST SHUT DOWN START取非 当停机令发出,负荷<50%或热应力比较大,并且没有RB命 令时,保持该负荷。
若减负荷后警报仍未消除,机组自动停机 • BPT偏差及相邻BPT偏差大 • BPT及相邻BPT偏差变化趋势大 相邻BPT偏差及变化率不会引起跳机,只会产生自动停机 指令。但是它是BPT偏差大跳机的一个条件。 • 发电机线圈温度高 若发电机所带的负荷<50%,或者当自动减负荷5分钟后温 度仍然>150℃,则发出“自动停机”指令。 • 燃气温度异常
• 轴承金属温度高 GM027 轴承金属温度>107℃,报警。推力轴承分发电机和透平侧。支 撑轴承上有两个温度测点。 • 滑油温度低 滑油温度<15波动大 快速RB • 发电机静子线圈温度高 GT660 若发电机所带的负荷>50%,当静子线圈温度>150℃(GM034),经过6选3后,发“GEN. STATOR WINDING TEMP HI RUN BACK”指令。中等速度RB。 • 燃气压力低 GT605 • 循环水泵异常 快速RB 快速RB
自动减负荷
• BPT偏差大 正常的速度RB 正常的速度RB 正常的速度RB • BPT偏差变化趋势大 • 燃气温度异常GT605
• 操作员发出减负荷命令HRSG异常 V-Fast RB • CPMF波动高 V-Fast RB • CWP跳机 V-Fast RB • 燃气压力低 V-Fast RB
自动停机
跳机
• 实际测量的排气温度与温控线进行比较,如果两者偏差 >45℃,就发出“控制偏差高”的跳机信号。温控线根据机 组的状态,如是基本负荷还是尖峰负荷,而有所调整。 三 菱机组使用了两条温控线,叶片通道温度温控线 BPT和排 气温度温控线EXH。两者的关系是:BPT=EXH+BIAS。 • 透平入口温度 T3* 由 T4* 计算得出, T4* 直接反映 T3* ,为了 防 止 透 平 超 温 , 当 排 气 温 度 >620℃时,发出“EXH. GAS TEMP. HIGH TRIP”跳机信号;当叶片通道温度>680℃时, 发出“BPT CONTROL DEVIATION HIGH TRIP”跳机信号。
跳机
• 跳闸油压力低 在满足的下列条件时: L4 = 1 ;燃料已供应;机组不处于高 盘状态;HN-86GT (HARD RELAY-GAS TURBINE TRIP NOT)=1 当检测到跳闸油压力<6.9±0.3MPa时,在TPS中会产生硬件跳 机信号。同时将该信号送至TCS系统中。 • 排气温度高 • 排气温度控制偏差高 • 叶片通道温度高
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