燃气轮机发电机组运行控制模式探讨

燃气轮机发电机组运行控制模式探讨

于超群

江苏大唐国际金坛热电有限责任公司 江苏省 常州市 213200

       摘要： 燃气轮机发电机组一种重要的发电设备，其在实际的使用中具有安装工艺简单、操作方便、可靠性高等优点，机组采用天然气发电，因此其在工业发电中的应用越来越及常见，而燃气轮机发电机组在应用中主要分为发电机间及燃机间两个部分组成，本文立足于此提出了相关的消防系统设计理论。
1、燃气轮机发电机组气体灭火系统设计

1.1设计选型

        在燃气轮机发电机组的应用中分布着各类的燃气管线，其管道布置密集且复杂，若是机组内部管道发生泄露问题将会造成发电机组的箱体内充盈可燃气体，并且还可能发生多种可燃气体混合的现象，由于发电机组在运行的过程中其温度处于较高的水平，因此极易诱发火灾事故。故在进行消防系统设计时应避免采用化学方法，以免加剧事故问题，在实际中可以利用高压二氧化碳灭火的形式来降低机箱内的氧气含量，以此来抑制火势的蔓延，同时通过二氧化碳进行内部气体的替换还可以对周边温度进行降温控制。并且此系统的安装成本、施工周期都相较于其它消防系统具有一定的优势，基本可满足燃气轮机发电机组对消防系统设计的各类要求。

  1.2划分防护区

        对于燃气轮机发电机组的两个组成部分应根据区域的特点来进行相应的消防设计，一般在燃机间或是发电机间的某一部分发生火灾问题极易串联未发生火灾的区域，为了避免在火灾事故中两个部分出现共同燃烧的现象，在消防设计中需要考虑采用防火隔断的方式来阻隔火势，这样可以对机组起到良好的保护作用。

 1.3设置二氧化碳喷射时间

        为了保证在燃气轮机发电机组发生消防事故时高压二氧化碳灭火系统可以快速的通过喷射系统使二氧化碳的体积达到灭火的指标，必须要对喷射时间进行准确的设定。一般喷射时间需要根据系统喷射速度、孔径、喷头、管道等来进行确定。在燃气轮机发电机组中不建议使用慢喷射系统，使用快喷射系统可以在1min之内使二氧化碳体积达到灭火要求，降低设备损失。
2、燃气轮机发电机组自动灭火系统原理及运行方式

2.1系统的工作原理

        当探测器自动探测或人为观测到火灾发生时，自动或手动开启氮气启动瓶组，瓶组内的氮气通过启动管道打开二氧化碳储瓶容器阀，二氧化碳灭火剂经输送管道至气体喷头，将灭火剂喷射到防护区内，借助二氧化碳灭火剂的冷却、窒息、隔离等作用实现迅速灭火的目的。

2.2系统的运行方式

     二氧化碳灭火系统分为三种运行方式，分别为自动运行、手动运行、紧急运行方式。

     （1）自动运行过程。燃机间箱体内的可燃气体探测器探测到可燃气体体积分数为LEL（最低爆炸极限）的10%时，报警系统开始报警，并启动风机及声光报警器；当可燃气体体积分数为LEL（最低爆炸极限）的40%时，燃气轮机发电机组会联锁停机。

任意温度探测器和紫外火焰探测器同时报警时，控制系统经过0～30s的延迟过程，会自动打开氮气启动瓶组进行喷放灭火。在延迟过程中输出联动信号关闭风机及防护区内的所有通风口，防护区内的通风口防火阀也可通过喷放的二氧化碳灭火剂驱动门锁系统来关闭。发电机箱体内部一路温度探测器探测到温度异常时，报警系统报警，当另一路温度探测器同时报警时，声光报警器启动，控制系统经过0～30s延时过程，自动打开氮气启动瓶组进行喷放灭火，并将反馈信号传输给控制柜。

        （2）手动运行过程。火灾报警灭火控制柜处于手动状态下，当出现火情，人工确认后，操作人员操作控制柜启动按钮或现场紧急启动按钮，经过0～30s的延迟过程，系统自动打开氮气启动瓶组进行喷放灭火。无论系统处于自动状态还是手动状态，在延时时间内可利用现场紧急停止按钮终止气体灭火系统启动。

        （3）紧急运行过程。当火灾报警系统、灭火控制系统发生故障而无法通过自动或手动启动系统时，可以由操作人员在现场应急启动，按下氮气启动瓶启动手柄，开启灭火系统。

 3、燃气轮机发电机组自动报警系统设计

  3.1火灾报警灭火控制柜设置

        在燃气轮机发电机组总控制室内设置一台火灾报警灭火控制柜，该控制柜作为灭火主控系统在系统运行中起着至关重要的作用。其不仅具有消防联动控制和燃气轮机发电机组各部位温度检测、紫外火焰探测、可燃气体含量监控及发电机组重要部件运行状态检测，还应具有精确的系统自检报警功能，对整个消防系统的故障、动作及自身运行情况及时显示、报警、上传、打印，充分保障消防系统的安全性、可靠性、可追溯性及断电状态消防备用电源自投功能等一系列基本消防监控等功能。
 3.2调频调载

        调频调载装置通过3条控制通道稳定频率和平均分配有功功率。由“基本型/被动型”和“单机/并联”开关设定发电机组的工况，接通不同的控制通道，进而构成“基本型”和“被动型”2种控制模式。（1）频率偏差调节通道，用于稳定电网频率。在单机运行和并联时的基本型机组中接通。以频率偏差调节发电机组的转速，使其频率稳定在给定值。该通道采用PI调节，可消除频率调节的静态误差。（2）负载调节通道，用于对负载扰动的校正。单机运行和并联运行时均接通。当发电机组的负载发生变化时，按事先设定的“负载—控制电流”函数对应关系输出控制电流，驱动比例电磁体，从而调节从而调节天然气量。（3）有功功率分配通道，用于平均分配有功功率。仅在并联时的被动型机组接通。当发电机的有功功率与给定负载的功率有静态偏差时，调节油门，改变发电机的输出有功功率，使其与给定负载的功率相等。

  4、燃气轮机发电机组运行控制模式的选择

        在运行过程中，机组组网模式一旦发生改变，运行控制模式也需要合理地进行切换，在切换的过程中不应该对机组的运行状态进行影响，所以在暂时不会发生变化的控制算法中必须保证有一个参数能够对机组当前的运行状态进行跟踪，这一参数也就是跟踪参数。   

 4.1调频调载

        调频调载装置通过3条控制通道稳定频率和平均分配有功功率。由“基本型/被动型”和“单机/并联”开关设定发电机组的工况，接通不同的控制通道，进而构成“基本型”和“被动型”2种控制模式。（1）频率偏差调节通道，用于稳定电网频率。在单机运行和并联时的基本型机组中接通。以频率偏差调节发电机组的转速，使其频率稳定在给定值。该通道采用PI调节，可消除频率调节的静态误差。（2）负载调节通道，用于对负载扰动的校正。单机运行和并联运行时均接通。当发电机组的负载发生变化时，按事先设定的“负载—控制电流”函数对应关系输出控制电流，驱动比例电磁体，从而调节供油量。（3）有功功率分配通道，用于平均分配有功功率。仅在并联时的被动型机组接通。当发电机的有功功率与给定负载的功率有静态偏差时，调节调节天然气控制阀组

，改变发电机的输出有功功率，使其与给定负载的功率相等。

 结语

        我厂机组发电供给电网生命力的重要手段，发电机组并联需要解决的主要问题是将无功功率和有功功率按比例进行分配的同时，仍能保持电网电压与频率的稳定。当发电机组电压和/或频率为无差特性时，需采取均压连接和/或均功连接措施达到上述目的。

参考文献
 参考文献：

        [1]侯冶.热电厂燃气轮机发电机组噪声控制[J].民营科技，2015，（7）：5.

        [2]陈金炎.浅析燃气轮机噪声治理方案[J].黑龙江科技信息，2015，（13）：81-81.