M701S（DA）机组空气压缩机喘振裕度低急降负荷的分析

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鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司联合循环机组从2009年投人运行以来，状况良好，机组原有热值设定为4396 kJims，后期为了扩大机组热值的范围，对机组控制进行了改进，加人了低热值运行模式，根据环境温度等因素，机组的热值运行范围可以在3400 4396 kJim3之间运行，同时也可以根据高、焦炉煤气富裕量进行调整，以达到最佳的成本及效益比。投入低热值运行模式后，改变了原有的焦炉煤气系统故障时引起的事故停机，而改为机组急降负荷至70 MW，减少了事故停机。

2 问题起因低热值模式投入后，2010年 l0月机组多次发生空气压缩机喘振裕度低急降负荷的事件，按常规考虑，发生该事件时空气温度较低 (约 15 oC左右)，空气更易于压缩，不应该出现喘振裕度低的情况。

我们当时认为可能是控制逻辑中，空压机喘振裕度值做的过大，导致机组刚刚进人低热值运行模式，就发生急降负荷的情况，我们与设计人员沟通，对方设计部门反馈设定值是合理的，不予修改，我门对当时的机组工况也进行了简单的分析，其主要因素如下：(1)由于设备备件不及时等原因，空气过滤器长期运行，各级过滤器差压早已超过报警值，空气过滤器旁路门全部开启，入口侧负压达-4.5 kPa。

(2)空气过滤器旁路门开启导致大量树叶等杂物进入空气过滤器下部空气导流孔，杂物堵在孔板上导致差压升高，同时空气未经过滤直接进入将导致空气压缩机结垢，间接导致空气压缩机效率的下降。

(3)对空气过滤器更换及内部清扫，同时加强对叶片的清洗次数。

3 问题的分析过程喘振裕度的逻辑控制(见图1)，是低热值运行模式的运行控制保护方式之-，其主要原理为，在低热值运行模式下，根据空气压缩机的压比来监视喘振裕度，从而避免燃机发生喘振，当燃料热值降低后，为了达到同样的负荷进人温控，燃烧室的壳体压力会随着煤气流量的增加而增大，导致了空气压缩机喘振裕度的降低，为了防止由于热值降低而冶 金 动 力METALLURGICAL PWER2013年第1期总 第 155期图 1燃机空气压缩机喘振裕度低逻辑图导致空气压缩机喘振的发生，增加了Runback(即急降负荷)功能以保护燃机的安全运行。

从机组的控制方面，通过分析逻辑找出了喘振裕度的计算方法，即通过比较空气压缩机开度所对应的压缩机压比，与燃烧室壳体压比相比较，当空气压缩机压比低于燃烧室壳体压比时，机组就会延时600 s触发该事件。

(1)IGV开度换算后的压比函数FX1(见表1)表 1 函数 FX1设定值IGV开度，% 压缩机压比033I386.71009.96711.41212.56213.528从函数可知，IGV开度越大，压缩机压比越大，可以通过提高该设定值提高压缩机压比，但该值计算比较复杂需经过试验确定。

(2)压缩机入口空气温度对压比修正函数FX2(见表 2)表 2 函数 FX2设定值压缩机人口空气温度，c 裕度修正值- 30- 13.715.941.1O.602O.420- 0.468从函数可知，温度越低对压缩机的压比修正越大。其中 15.9℃是-个分界点，温度大于 15.9℃后，大气温度对压缩机压比的修正即变为负值，即温度升高将导致压缩机压比的降低。

(3)燃烧室壳体绝对压力(4)空气压缩机人口负压由压缩机喘振逻辑可以看出，压缩机人口负压越低，燃烧室壳体压力对应的压缩机人口压力的压比越大，而空气压缩机的压比不变导致喘振裕度降低。

问题 1：机组正常运行的热值范围为4198 4650kJ/ms.发现当热值设定值低于4394 kJ/m3后，机组才会发生该事件，，当在非低热值运行模式(即热值设定为 4396 kJ/m3)，即使机组实际运行热值小于4394 kJ/m ，并不发生急降负荷的事件，而在低热值运行模式(即热值设定小于4394 kJ/m3)，当喘振裕度小于零就会触发急降负荷问题2：通过低热值运行模式的多次运行观察，发现当热值设定小于4300 kJ/m3时负荷锁定，进行IGV开度设定值的切换，若环境温度大于25℃，IC，V在前后开度还是 100%无变化，后来偶然的机会在2l℃时，观察发现进行热值设定后，IGV开度会从70%打开至全开，这引起了我们的思考，是否是因为在 15 oI二左右IGV没有全开，而导致压缩机喘振裕度低。但是通过对逻辑前后关系的查找，IGV还没有在设定值切换时，就已经发生了急降负荷。至此，我们找到了该问题发生的真正原因。热值设定从4396改为4271 kJ/ms相关参数变化曲线见图2。

52冶 金 动 力METALLURGICAL POWER2013年第 1期总 第 155期此方案大大缩短了设备的安装改造周期。 4 结论本次改造有以下特点：1)设计方案简单，施工方便，简单易行，施工工期短。 。

可见，这种针对生产需要进行的大型高炉鼓风- 业 ★ - - (上接第 49页) 基于上述原则，我们提出了以下 3种方法：1)修改压缩机入口空气温度对应的IGV开度设定值函数，以提高喘振裕度。

从表 3可以看出，修改了在 0 oC以上的IGV开度，通过提高空气压缩机的压比来提高喘振裕度，避免裕度低引起急降负荷，由于该方案仅需要修改压缩机人口温度与IGV开度的函数设定值，比较简单，故优先选用该方案。

表 3 压缩机入口温度与 IGV开度的函数2)现有IGV开度函数不变，及早进行 IGV设定值的切换，而现有IGV设定值的切换是在热值设定机扩容改造不仅提高了综合利用效率，节能效果显著，而且在满足高炉生产的同时，为企业节约生产成本，也为冶金行业的大型鼓风机技术改造项目提供了宝贵的经验。

收稿 日期 ：2012-04-06作者简介：魏英豪(1985-)，男，2008年毕业于河北工业大学热能与动力专业，助理工程师，现从事风机技术管理工作。

值小于 4300 kJ/m3时，延时 300 s后进行 ，如果提前切换的话，可以提高IGV切换的热值设定值，提高至4394 kJ/m 或更高，当投人低热值运行后，使IGV及早进行切换，开大 IGV提高喘振裕度，从而防止急降负荷的发生。该方案仅需要修改 IGV设定值的切换时机，简单易行，故该方案也可以选用。

3)喘振裕度低急降负荷控制逻辑不变，但增加控制逻辑，即当发生燃机空气压缩机喘振裕度低报警时，立即减少 10 MW出力，直到确认该报警消失后再人为调整，该措施需要增加逻辑的设计并且对发电量有-定的影响，故该方案可作为机组保护的- 种辅助措施。

6 结语综上，通过对空气压缩机喘振裕度低急降负荷问题的分析，找出了问题的根源，从多方面提出了解决该问题的方法，解决了长期困扰机组稳定运行的问题。由于喘振裕度逻辑中相关函数的设定值计算复杂，故未能验证其合理I生。

收稿 日期 ：2012-07～02作者简介：林玉忠(1971-)，男，毕业于大连理工大学涡轮机专业，热能03-r程师.现从事能源动力调度工作。