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1、三菱 M701F4 型燃气轮机自动控制过程： The article analyzed automation control for M701F4 Gas turbine combined cycle unit ， the article pay much attention in instruction for Governor Control/load limit control/temperature control/fuel gas limit control in the unit automation start.1 前言三菱 M701F4 型燃气轮机使用清洁能源天然气作为燃料，能
2、 源利用的效率 可高达 90% 以上，对环境的影响较小，低 NOX 无 S02 、无烟尘排放。其启停 快，适合快速调峰运行，设备可靠， 能长时间满负荷运转。三菱 M701F4 型燃气轮机从盘车转速开始到额定转速由燃气 轮机主控制系 统 GTCONTR0L 自动完成。燃机到达额定转速后， 发电机接收到并网指令并 网，并网后燃气轮机主控制系统 GT CONTROL 可根据操作员指令或者 AGC 负荷指令改变燃机输出功 率，满足发电机并网发电需求。2 三菱 M701F4 燃气轮机自动控制过程燃气轮机主控制系统 GT CONTROL 在 ?R 别判断燃机所有 启动条件具 备后， 燃机进入待启动状态。
3、控制系统接收到操作员 发出启动指令后， 自动 控制系统控制燃机升速。 燃机从盘车转速 开始到额定转速 3000 转/ 分过 程中转速是控制系统的主要控 制目标，同时燃机转速也是控制系统主要控制命令的触发信号2.1 三菱 M701F4 燃气轮机启动第一阶段盘车状态转速 3转 / 分在此阶段燃机在盘车带动下以 3 转/ 分的转速连续运行，燃 机启动条件全部满足后，燃气轮机主控制系统 GTCONTROL 会 发出 READY TO STAR 信号，燃机进入待启动状态。2.2 三菱 M701F4 燃气轮机启动第二阶段 SFC 启动，机组 转速从盘车转 速升至吹扫转速操作员发出 NORMAL STAR
4、指令后，燃气轮机主控制系统会 给 SFC 发 出启动指令和高速盘车请求指令。SFC 开始启动驱动燃机转速向目标值 700 转 / 分提升。燃气轮机主控制系统实时 监测燃机转速， 当燃机转速升至点火转速550 转/ 分时，燃气轮机主控制系统内部计时逻辑开始 800 秒倒计时，此倒计时时 间即为燃机在 高速盘车状态下的运行时间。 目的是利用燃机高速 盘车时压气机产生的气流吹 扫燃机燃烧通道， 为即将到来的点火 阶段做准备。当主控制系统识别到燃机转 速升至700 转/分时，主控制系统向 SFC 装置发出高速盘车保持保持信号， 此时 SFC 会 停止升速， 保持燃机在 700 转 / 分速度运行至到吹
5、扫倒计时结束。2.3 三菱 M701F4 燃气轮机启动第三阶段吹扫完成，降速 点火 当高速盘车倒计时时间结束后， 燃机控制系统向 SFC 装置发 出低速盘车 信号， SFC 装置控制燃机转速向低速盘车转速即点550火转速550转/分下降。当控制系统识别出燃机转速降至转/分时，控制系统向SFC装置发出低速盘车保持信号，SFC驱动燃机维持550转/分运行。于此同时控制系统发出点火命令， 控制点火器投入、 燃料投入，燃机进入点火状态。待燃机火检装 置识别出燃机点火成功，控制系统 向SFC装置发出全力输出指令，此时SFC输出力矩与燃机输出力矩共同驱动燃机转速上升。2.4三菱M701F4燃气轮机启动第四
6、阶段点火成功升速至 额定转速3000 转/分燃气轮机点火成功后在SFC输出转矩和自身输出转矩驱动下升速。当控制系统识别燃机转速到达 2200转/分时，控制系统向SFC发出 停止运行指令，SFC开始退出运行，燃机开始自主运 行升速。在这一阶段燃机 的燃料投入量是在主控制系统逻辑中根 据燃机GT SPEED和COMB SHELL PRES的实测值进行函数运算得出，即燃料限制控制 FLCSO俞出的CSO直。FLCSO俞出的CSO值是开环控制， 不受任何反应限制， 在燃机燃烧调整工作完成后 确定。当燃机控制，原因是燃机转速控制GOVERN 3 R以更好的维持燃机转速。转速上升至3000转时，燃机燃料量
7、转为 GOVERNOR以上分析了燃机从盘车转速3转/分到额定转速过程中 控制系统的主要 控制过程，其中对SFC装置的控制是这一过程的核心，燃机转速信号是燃机控制系统所发出指令的触发信号，例如燃机点火命令、SFC退出命令、低压缸冷却蒸汽投入命令、中 低压防喘阀关闭命令、都是由控制系统识别燃机转速到达特定数值后触发的。2.5三菱M701F4燃气轮机启动第五阶段额定转速并网升负荷 燃机带动发电机到达额定转速，由操作人员发出并网命令，发电机并网后，燃机进入定速运行阶段。 燃机并网后的定速阶段 控制相比并网前升速阶段的控 制要复杂的多。 燃机并网后，燃机需根据电网需求改变输出功率， 同时还要 求能够保持
8、额定转速运 行，并且要保证自身燃烧平安，所以这一阶段的控制比拟 复杂。2.6 燃气轮机主控制系统 GT CONTROL 并网后控制过程分析燃气轮机主控制系统 GT CONTROL 逻辑图如图 1 所示。2.6.1 自动负荷调节 ALR AUTO LOAD REGULATI ONALR 自动负荷调节是指燃机负荷需要自动调节时要投入的功能模块。 在 ALR ON 投入时的条件下， ALR 的输出作为机组功率设定值 ALR SET送到GOVERNO R式或LOAD LIMIT 方式回路。 GOVERNO R式和LOAD LIMIT方式是两种并列的控制方式，同时只能选择 其中一种，其各自的区别下文中会
9、介绍在 ALR ONT 还有“ ALR MAN 和“ ALR AUTO 两种方式。在“ ALR MAN 方式下， ALR 目标功率可以手动给定或根据机组工 况冷态、 温态或热态的暖机负荷自动给定，在“ ALR AUTO 方式下， ALR 目标功 率跟踪中调 AGC 来的目标负荷指令信号， 燃机负荷可以根据 AGC 指令自动 设定和调整。2.6.2 转速控制 GOVERNO RGOVERN Q转速控制方式：这种控制方式外表上看是以增 减燃机转速为 目的来控燃料量的增减，但是因为发电机并网运 行，燃机转速在燃料投入量适当增减时不会变化， 而燃料增减时 会直接改变燃机输出功率， 进而到达了调节发 电
10、机输出功率的目 的。比方当 AGC 负荷指令大于发电机实际发出的功率时，ALR 接受到AGC勺指令后比拟判断出 AGCf令大于发电机实际发出的功 率。ALR就 会发出升负荷指令，这个指令被转速控制 (GOVERNOR 模块接收，转速控制模 块会将升负荷指令转变为升转速指令， GVCS ( 控制燃料投入量增加，但机组转 速因发电机并网受限于电 力系统固有频率而不会轻易改变， 所以 GVCS 开始变 大控制燃料 投入量增加， 最终增加了发电机的输出功率。 当发电机的输出功 率 等于 AGC 勺设定值时， ALR 发出负荷保持指令，转速控制模块 将接收到的负荷 保持指令转变为转速保持指令， 将维持此
11、时的燃 料量不变， 至此升负荷过程结 束。 在此升负荷过程中如果燃机实 际转速确实有增长那么 GVCS 控制燃料量的增 加速率会马上减小， 从而保证了升负荷过程中燃机转速的稳定，这也就是转速控 制(GOVERNORS 式的优点。2.6.3 负荷控制 ( LOAD LIMIT )负荷控制 ( LOADLIMIT )方式：这种控制方式是直接通过增 加燃料量来改 变燃机输出功率进而改 ?发电机输出功率。在升降 负荷时不受燃机转速的反应影 响， 所以升降负荷快速平稳， 这是 负荷控制的优点， 但发电频率是电能质量 的主要指标， 负荷控制 ( LOADLIMIT ) 这种不直接引入转速反应的控制方式无 法快速有 效的调整发电机频率就成为了它的一大缺点。3.结束语 以上介绍了燃机启动到并网升负荷过程中主控制系统的控制过程燃机启动升速阶段燃机转速作为为重要信号输入到主控 制系统中用以触发控制命 令的发出。 机组并网后自动控制系统主 要任务转为控制燃机负荷输出以满足发 电机并网发电要求， 重点 介绍了转速控制 ( GOVERNOR 负荷控制 ( LOADLIMIT ) 之间的 区别。