一种燃机罩壳风机的优化控制策略

成 卓

(江苏华电通州热电有限公司，江苏 南通 226300)

0 引言

随着电网和机组容量的不断扩大，电网对机组的负荷适应性提出了严格要求；同时随着环保意识的提高，控制燃气轮机噪声辐射对环境影响的呼声也越来越高，这些都要求机组配置性能良好的燃机罩壳系统。而罩壳风机需要长期运行，因此运行控制策略可靠与否对机组运行的经济性有明显影响。

1 设备概况

江苏华电通州燃机项目包含2套200 MW (E级)燃气蒸汽联合循环发电机组。燃气轮机采用西门子公司生产SGT5-2000E (V94.2)型燃机，采用单缸单轴、轴向排气的结构，具有设计合理、运行可靠、寿命长、适合多种燃料、检修方便等优点。在保证燃机运行的前提下，设置燃机罩壳及其辅助系统用于降低燃气轮机噪声辐射对外界环境影响。

罩壳风机是整个系统的动力输出部分。因排出的气体可能包括泄漏的天然气，罩壳风机采用防爆型设计。正常运行时，应监视罩壳温度不高于51.7 ℃，高于51.7 ℃时应联启备用风机；同时应重点监视运行风机的运行状况，若运行风机跳闸，备用风机应联启正常；当罩壳内检测天然气含量达到报警值时，亦应联启备用风机。查阅该燃机项目自投产以来环境温度曲线，发现夏季罩壳温度最高达到45.4 ℃，冬季时罩壳内温度在13～20 ℃，此时长期运行两台风机方式，经济性不高。因此对现有罩壳风机控制策略进行优化，采用更加完善的控制策略以达到满足生产需要和节能的效果。

2 现有罩壳控制策略

罩壳风机的控制包含对罩壳内部温度的控制和对罩壳内天然气含量的控制。这两种控制方式都是通过改变罩壳风机的运行方式来实现。通州热电公司罩壳内部配置3台30 kW的YB3 200L-4型罩壳风机。正常运行时，运行人员可手动预选任意两台罩壳风机运行，剩余一台风机为备用风机。

现有的控制逻辑中，罩壳风机运行共有3种预选组合：“1+2”“2+3”“3+1”(数字为风机编号)。当2台罩壳风机不足以满足运行需求时，将自动启动备用的罩壳风机。当2台罩壳风机有1台故障时，预选方式将以“1+2”“2+3”“3+1”的顺序切换。当风机故障指令发出后，将不再发出启动指令。

(1) 正常运行时，运行风机故障启动备用风机控制策略。正常运行时，罩壳风机联锁按钮及进气风扇联锁投入后，根据系统内罩壳风机自带的逻辑判断信号，当罩壳风机正常运行时，出口流量低开关动作，或者出现启动失败、停运失败、反馈故障、状态差异故障、保护执行启动、保护执行停运任一信号时，系统判断认为罩壳风机自身出现故障。此时罩壳控制逻辑自动将预选切至下一方式，同时主动停运故障风机。联锁投入时，若罩壳风机被预选模块选中，则会发出罩壳风机启动指令。当风机执行保护停运后，将不再启动该风机，同时发出罩壳风机故障报警，提醒运行人员注意。

综上所述：原有罩壳风机联锁逻辑是根据风机本身运行状态，选择不同的预选方式来实现罩壳风机的切换。

(2) 正常运行时，两台风机运行不满足要求时启动备用风机控制策略。正常运行时，若预选模块为“fan1 2=main”，此时同时判断1号罩壳风机和2号罩壳风机的运行状态，若都在运行状态，则启动条件由“AUX ON”(罩壳内部温度高于阈值、天然气检测系统告警、罩壳风机出口流量偏低)信号触发，经过15 s延时后自动启动3号罩壳风机。

3 优化后的控制策略

最大限度地保持运行人员的操作习惯，燃机罩壳风机控制画面与原先一致，只是将预选的2台风机同时运行更改为只运行1台风机。

设计总体思路：单台风机运行时，以3号罩壳风机为例，此时运行状况为预选模块为选择“fan3 1=main”，3号罩壳风机正常运行。此时工况若不足以满足 “AUX ON”条件触发(罩壳温度高于阈值，或天然气检测系统告警，或罩壳风机出口流量偏低)时，延时15 s启动1号罩壳风机。若启动后的工况仍不满足条件，延时15 s启动2号罩壳风机。当满足条件后，停运1号、2号罩壳风机。若3号罩壳风机故障跳闸或出力不满足要求，则自动将预选模块切至“fan1 2=main”，则1号风机启动。预选方式将以“1，2，3，1，2，3……”的方式自动切换至下一台设备运行。

(1) 优化后单台风机正常运行联锁启动备用风机控制策略。新增单台罩壳风机运行时联启备用罩壳风机逻辑，以3号罩壳风机为例，即联锁投入时，判断3号风机的运行状态，若3号罩壳风机不在运行状态，系统将预选方式切至“fan1 2=main”，同时启动1号罩壳风机。联锁投入时，若3号风机在运行状态，但运行工况不满足要求，则延时启动1号风机。

删除原有逻辑中判断2号罩壳风机运行状态逻辑，并将预选模块“SLC GT ENC VNET fan2 3=main”更改为“SLC GT ENC VNET fan3 1=main”，指令出口连接至自动启动1号燃机自动启动回路。2，3号罩壳风机控制思路与1号一致。

(2) 优化后两台风机运行联锁启动第3台风机控制策略。新增两台罩壳风机运行，工况仍不满足要求自动启动第3台罩壳风机逻辑。在冬季工况下，可只运行一台罩壳风机。夏季时，一台风机运行后，运行人员可根据风机预选情况，再手动启动一台罩壳风机运行,当两台风机运行，仍不满足要求的情况下，自动启动第3台风机。以启动3号罩壳风机为例，在预选模块选择“fan1 2=main”的条件下，判断1号罩壳风机和2号罩壳风机的运行状态，若都在运行情况下，此时启动3号罩壳风机的指令由“AUX ON”信号触发，经过15 s延时后自动启动3号罩壳风机。1号罩壳风机和2号罩壳风机的控制思路与此一致。