席建忠 唐寶華

（杭州華電江東熱電有限公司）

0 引言

M701F4重型燃機(jī)環(huán)形布置有20個(gè)燃燒器，每個(gè)燃燒器分為主燃料A、主燃料B、端蓋、輔助四個(gè)噴嘴，每個(gè)燃燒器的燃料量均是相等的，噴嘴的燃料量根據(jù)負(fù)荷的不同會(huì)有不同的變化，同時(shí)對(duì)燃料密度、熱值、成分有一個(gè)相應(yīng)的補(bǔ)償，在運(yùn)行中同時(shí)接受A-CPFM系統(tǒng)的在線微調(diào)［1］。

1 M 701F4燃機(jī)燃料系統(tǒng)特點(diǎn)

1.1 燃燒器組成／結(jié)構(gòu)

M701F4重型燃機(jī)共有20個(gè)環(huán)管型燃燒器，燃燒器之間有聯(lián)焰管相通，但18號(hào)燃燒器與19號(hào)燃燒器之間是沒(méi)有聯(lián)焰管的，也就是說(shuō)點(diǎn)火槍1（布置在8號(hào)燃燒器）、點(diǎn)火槍2（布置在9號(hào)燃燒器）開(kāi)始人為分成了兩個(gè)半?yún)^(qū)，即9號(hào)～18號(hào)燃燒器、19號(hào)～8號(hào)燃燒器［2］。燃燒器可分成噴嘴、內(nèi)筒、尾筒、旁路閥四部分，從壓氣機(jī)擴(kuò)壓器出來(lái)的空氣流入到燃燒器，再與燃料氣混合，進(jìn)行均勻的燃燒。采用預(yù)混式燃燒器，其優(yōu)點(diǎn)是可以有效的減少NOx的排放，但缺點(diǎn)是燃燒穩(wěn)定性差，可能出現(xiàn)回火。旁路閥的設(shè)置也是F4相對(duì)于F3機(jī)型上的一個(gè)改進(jìn)，其作用是在低負(fù)荷時(shí)，一部分壓氣機(jī)出口空氣通過(guò)旁路閥直接進(jìn)入燃?xì)馔钙?，不參與燃燒，旁路閥與進(jìn)口可調(diào)靜葉（IGV）配合運(yùn)行，調(diào)節(jié)燃料／空氣比，使燃機(jī)處于良好的燃燒狀態(tài)。

1.2 燃料分配系統(tǒng)組成部分

每臺(tái)M701F4重型燃?xì)廨啓C(jī)均配有1個(gè)燃?xì)鉁囟瓤刂崎y（三通閥），1個(gè)燃?xì)饧訜崞鳎‵GH），2個(gè)燃?xì)鈮毫刂崎y（壓力控制閥A、壓力控制閥B）和4個(gè)燃?xì)饬髁靠刂崎y：主A流量控制閥、主B流量控制閥、值班（輔助）流量控制閥、頂環(huán)（端蓋）流量控制閥［3］。燃?xì)饨?jīng)過(guò)FGH之后被加熱到210℃進(jìn)入壓力控制閥組，燃料控制閥組由壓力控制閥和流量控制閥串聯(lián)組成，壓力控制閥在前，流量控制閥在后，壓力控制閥控制流量閥前后的壓差，使其維持在一個(gè)定值（約為0.392MPa），這樣，燃?xì)饬髁亢土髁靠刂崎y的開(kāi)度就成正比了，通過(guò)控制燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)閥的開(kāi)度即可精確控制進(jìn)入燃燒室的燃料流量。具體布置如圖1所示。

圖1 燃料分配系統(tǒng)工藝圖

2 燃料量控制

2.1 基本控制原理

燃?xì)馔ㄟ^(guò)主A管道、主B管道、值班管道和頂環(huán)管道供給燃機(jī)。進(jìn)入燃機(jī)的燃?xì)饪偭髁坑蒀SO（控制信號(hào)輸出）控制。CSO分配為PLCSO、MACSO、MBCSO和THCSO。同時(shí)，每條管線（主A管道、主B管道、值班管道和頂環(huán)管道）的燃?xì)饬髁坑蒔LCSO、MACSO、MBCSO以及THCSO單獨(dú)控制。THCSO為帶負(fù)荷期間CLSCO的函數(shù)。其控制邏輯圖如圖2所示。

圖2 燃料分配控制邏輯圖

2.2 值班燃料的PLCSO計(jì)算公式

（1）升速階段

其中，Ps為關(guān)于燃?xì)廪D(zhuǎn)速的一個(gè)函數(shù)。

其在MFCSO中所占的比例具體為：機(jī)組轉(zhuǎn)速在0～1100r／min之前，其PLCSO 比例為38%，1100～1500r／min降至33%，1500～2100r／min為30.4%，2100～2830r／min降至24.5%，2830～3000r／min也就是同步期間降至20%。

（2）帶負(fù)荷階段

其中，P為CLCSO的函數(shù)；P1為壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度的修正；P2為燃?xì)鉄嶂档男拚?；P3為惰性氣體成分的修正。

2.3 頂環(huán)燃?xì)獾腡HCSO計(jì)算公式

其中，T為CLCSO的函數(shù)；T1為壓氣機(jī)進(jìn)口溫度的修正；T2為燃?xì)鉄嶂档男拚?；T3為惰性氣體組分的修正。

2.4 主燃?xì)獾腗CSO 計(jì)算公式

2.5 MACSO 和MBCSO計(jì)算公式

3 運(yùn)行中燃?xì)饬髁康目刂品峙?/h2>

燃機(jī)點(diǎn)火（MFMIG）之前，CSO受燃料限制信號(hào)FLCSO控制，被鉗制在-5%，此時(shí)主／值班燃?xì)鈮毫土髁靠刂崎y都是在關(guān)閉位置，以確保燃?xì)恻c(diǎn)火前不會(huì)進(jìn)入燃燒器。點(diǎn)火、升轉(zhuǎn)速至暖機(jī)轉(zhuǎn)速階段，在天然氣小流量時(shí)，主燃料壓力控制閥A處于全關(guān)狀態(tài)，由主燃料壓力控制閥B調(diào)節(jié)主燃料流量控制閥差壓。隨著暖機(jī)結(jié)束，進(jìn)入加速階段，天然氣流量增大，主燃料壓力控制閥B開(kāi)度大于32% 后，主燃料壓力控制閥A才慢慢開(kāi)啟，等主燃料壓力控制閥B開(kāi)至40%（最大開(kāi)度）后，主燃料壓力控制閥B就穩(wěn)定在40%的開(kāi)度，由主燃料壓力控制閥A來(lái)調(diào)節(jié)主燃料流量控制閥差壓，直至停機(jī)熄火。這樣2個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥配合可以保證燃料從小流量到大流量的調(diào)節(jié)精度，THCSO和PLCSO占比見(jiàn)表1和表2。

表1 THCSO占比

表2 PLCSO占比

在正常帶負(fù)荷階段，值班燃料的PLCSO隨著負(fù)荷升高逐步下降，與此同時(shí)頂環(huán)燃?xì)獾腡HCSO則逐步上升，MCSO則是CSO減去上述兩項(xiàng)的差值，至于主A和主B之間則是根據(jù)固定的比例0.625進(jìn)行分配的。

4 結(jié)束語(yǔ)

燃?xì)廨啓C(jī)因其功率密度極大、啟動(dòng)速度快以及低頻噪聲等優(yōu)勢(shì)，最初被作為飛機(jī)的動(dòng)力裝置，而后又廣泛應(yīng)用于航空、艦船、電力等領(lǐng)域。我國(guó)的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)起步較早，上世紀(jì)60年代初東方汽輪機(jī)就開(kāi)始研制的中小型燃?xì)鈾C(jī)組，完全依靠自身的力量在科研和生產(chǎn)方面都取得了一些進(jìn)展。但由于國(guó)家能源政策的調(diào)整，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電市場(chǎng)并無(wú)發(fā)展，我國(guó)重型燃?xì)廨啓C(jī)的研發(fā)基本停頓。當(dāng)前雖然重型發(fā)電用燃機(jī)制造技術(shù)取得一定的進(jìn)展，但與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的差距仍然較大。

本文旨在通過(guò)對(duì)F級(jí)燃機(jī)控制策略研究，與行業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員進(jìn)行交流，大家共同提高，也助力燃機(jī)電廠安全高效運(yùn)行。