三菱M701F4型燃机孤岛运行逻辑控制分析

1　HOUSE LOAD模式触发的两种方式

方式一：电网故障引起的负荷快速波动（以下4个条件取“与”）。

注：“52G”为燃机发电机出口开关、“52L”为主变高开关、“RTD SPEED”为燃机额定转速、“下降沿延时120秒”为输入信号由1变0，输出信号继续保持120秒后由1变0。

方式一由于电网故障导致燃机负荷在5秒内从高于135MW波动至27MW以下延时0.15秒，此时燃机发电机出口开关52G及主变高开关52L均在合闸位置，此时触发燃机HOUSE LOAD模式。方式二主变高开关52L跳闸，燃机自带厂用电孤网运行，此时触发燃机HOUSE LOAD模式。

2　燃机HOUSE LOAD模式对相关状态及参数的影响

2.1　SPEED/LOAD CONTROL-1（转速/负荷控制-1）

燃机HOUSE LOAD模式下，燃机控制模式将有“LOAD LIMIT（负荷控制）”切换至“GOVERNOR（转速控制）”。

注：我厂燃机启动前，要求将控制模式选择至“GOVERNOR（转速控制）”。

2.2　LOAD RUN BACK

HOUSE LOAD信号出现将触发两个信号：

（1）LOAD RB（ALL）信号（无应用）

（2）LOAD RB（MOMENT）信号

LOAD RB（MOMENT）信号出现时，导致燃机ALR ON模式退出。LOAD RB（MOMENT）信号与HOUSE LOAD信号，共同影响GT SPSET（燃机转速设定值）使其迅速减小变为恒定值0.3，而GT SPSET参与GVCSO的计算。

GVCSO根据逻辑可总结为以下公式：

[（SPSET+100）-实际转速]×0.033×11.8+25

由此公式可得出，燃机HOUSE LOAD时，燃机转速迅速升高，SPSET迅速减小，导致GVCSO迅速减小至MIN（CSO）20.4%以下，三菱燃机在逻辑中对CSO并网后的输出做出了限制，定值为20.4%即MIN（CSO）。所以，在相当一段时间内，当CSO的小选输出值小于MIN（CSO）时，此时燃机将输出CSO为20.4%不变。但随着转速的缓慢下降，此时GVCSO会不断增大，最终将会取代MIN（CSO）成为主CSO输出。逻辑页码（G-D018）。

注：三菱燃机CSO的输出为以下：GVCSO、LDCSO、BPCSO、EXCSO、FLCSO五种小选后再与燃机本身CSO限制值（防止燃机熄火）做大选，最后输出。

燃机本身CSO限制值在不同阶段定值为：FIRE（点火阶段）3.49%；WUP（加速阶段）3.49%；MIN（额定转速）20.4%。

LDCSO由于逻辑中其为LDSET（负荷设定值）函数，且加入了速率变化限制，所以在燃机HOUSE LOAD过程中LDCSO变化不是很迅速。

BPCSO为BPT平均温度函数值，所以在燃机HOUSE LOAD过程中变化不是很迅速。

EXTCSO为EXT基准值—EXT平均温度的函数值，所以在燃机HOUSE LOAD过程中变化不是很迅速。

表1　FLCSO实际转速函数

表2　（PCS+Pamb）/Pamb 函数

燃机HOUSE LOAD信号将复归此MD3 TERMINATED AT HOUSE LOAD信号（由1变0），此时FLCSO的输出由SPEED函数与（PCS+Pamb）/Pamb 函数再减去60的得出值进行大选输出，且在整个燃机HOUSE LOAD过程中为恒定值40%。随着燃机转速的下降，GVCSO会逐步增大，当转速小于2970r（经GVCSO公式计算得出）时，FLCSO将取代GVCSO成为主输出。

（1）H/W DIGITAL OUTPUT TO CPU2。信号送至CPU2

（2）ANN-CPFM/BPT INTERLOCK CONDITION（燃烧压力波动报警/BPT联锁条件）。燃机HOUSE LOAD模式触发：GT AUTO ADJUSTMENT CONTROL MODE（燃烧室压力波动自动调整控制模式）退出，TCS上“EXCLUSION”灯亮。逻辑页码（G-E004）。

GT BPT SPREAD NARROW MODE信号消失、GT BPT VARIATION LARGE PRE ALARM COMMAND信号消失、GT BPT VARIATION LARGE ALARM COMMAND信号消失（上述三个信号消失，导致BPT分散度大与BPT趋势变化大触发的自动停机、BPT跳闸出口信号屏蔽，BPT报警信号定值变为±60℃。

（3）FUEL GAS TEMPERATURE COMPENSATION（燃气温度补偿）。修正PLCSO、MACSO、MBCSO、THCSO输出

（4）FUEL CONTROL-2B（燃料控制-2B）。HOUSE LOAD信号出现将改变PLCSO的逻辑计算方式，使其变为燃机转速函数与CSO共同计算输出，迅速增大，维持燃烧火焰的稳定性。

（5）SPEED/LOAD CONTROL-2（转速/负荷控制-1）。HOUSE LOAD信号与RB（V-FAST）负荷变化速率均为300MW/MIN。

（6）FUEL CHANGE OVER-6。燃机HOUSE LOAD模式触发GT TH SHUT OFF信号，此时顶环燃料喷嘴迅速关闭（HOUSE LOAD信号消失后，延时120秒，顶环才会重新开启）。

3　燃机HOUSE LOAD模式下相关操作分析

（1）燃机HOUSE LOAD模式下，两种方式的不同点是：方式一触发时，汽机不会跳闸；方式二触发时汽机跳闸（燃机主变高开关分闸联跳汽机）。

（2）燃机HOUSE LOAD模式（方式一），当燃机负荷突然下降至27MW时，汽机转速突变，OPC动作，高、中、低调阀迅速关闭，当OPC复位时，汽机负荷开始上升，此时操作人员需立刻果断打闸汽机（尽量避免燃机逆功率程度、汽机负胀差）。

注：OPC ACTION以下两个条件取“或”（1）汽机转速≥103%（3090rpm）；（2）汽机转速≥3060rpm且升速率≥49rpm/s；（3）汽机负荷≥21.75MW快速甩负荷。

（3）燃机逆功率保护值及动作后果：-13.5MW（15S动作信号输出，50S动作保护停II）。注：全停II（跳发电机出口断路器、跳灭磁开关、关停燃机、启动失灵、跳6kV馈线，发报警信号）

（4）汽机高负荷跳闸，怎样维持汽包水位，防止因锅炉水位保护动作导致燃机跳闸。同时注意调整旁路阀后温度及压力（高负荷下打闸汽机，高中压旁路快开至100%，很可能导致旁路阀快关，必要时可手动控制旁路），保证凝汽器真空，防止出现旁路阀快关的情况。突发情况下，操作人员应手动调整轴封供气压力，防止真空低保护动作燃机跳闸，扩大事故范围。

（5）结合我厂#1燃机停机时，TCA流量控制阀切换的匹配程度，造成TCA流量低的情况。增加了燃机HOUSE LOAD模式下因TCA流量导致燃机跳闸的风险。操作人员需要在燃机负荷迅速下降的情况下，立即手动开大TCA凝汽器侧流量控制阀，同时在机组正常运行过程中保证高压给水泵频率留有一定的安全余力，尽量在突发情况下保证机组安全运行。

（6）燃机HOUSE LOAD模式下，ALR SET燃机负荷控制，ALR SET设定值为ACTLD（实际负荷）加SPEED FREQUENVY RESPONSE（转速分量简称调频分量）函数（函数见注释）的输出值（ALR SET LOW LIMIT低限制15MW，ALR SET HIGH LIMIT高限制346MW）。由函数可知2901rpm时，调频分量最大（300MW），随着转速下降至2901rpm时，ALR SET达到最大值，实际负荷也上升到最大值，转速继续2901rpm以下时，调频分量开始减小，ALR SET负荷设定开始减小，实际负荷跟随减小，但由于转速小于2970rpm时，GVCSO（由公式计算转速越低GVCSO越大）超过FLCSO（40%），此时CSO为恒定值输出40%。受CSO燃料输出的限制，出力一定的情况下，负荷下降，转速又开始上升，直至负荷与转速达到平衡。

表3　SPEED FREQUENVY RESPONSE（转速分量简称调频分量）函数

（7）在电网故障，燃机HOUSE LOAD模式下，系统给我厂的负荷越高，此时燃机转速会相应减小，当转速≤2850rpm时，低频报警，转速≤2820rpm时，燃机应该低频动作与跳闸，若未跳闸，操作人员需立即手动打闸燃机（应与安稳保护定值一致）。

（8）当HOUSE LOAD模式结束，电网故障处理完毕后，经中调同意可升负荷时，操作人员需投入ALR ON，增加燃机负荷，此时燃机转速会迅速上升稳定为3000rpm，检查燃机参数稳定，调整负荷后，当汽机冲转参数满足条件，可对汽机进行冲转、并网。

（9）方式二触发HOUSE LOAD模式时，当故障处理完毕后，可通过选择主变高开关实现并网同期，在并网前需检查并网同期相关设备及厂用电快切装置，防止因主变高开关并网，导致燃机发电机出口开关跳闸的异常情况出现，做好厂用电全失的预控措施。厂用电全失的情况下，操作人员需立即将公用负荷（循环水及空压机等）转至运行机组，保证运行机组的安全正常运行。

（10）注意燃机发电机机端电压及6kV母线电压均在正常范围（必要时可手动调整发电机机端电压），确认6kV厂用电快切装置在正常状态。

4　结语

本文从逻辑控制方面介绍了三菱M701F型孤岛运行的触发方式及燃机孤岛运行触发后对整套机组的影响，为电厂运行人员能更快、更迅速、更准确地判断处理孤岛运行事件提供了简单分析依据。

参考文献

[1]中海油珠海天然气发电有限公司2*460MW燃气-蒸汽联合循环热电机组机务运行规程，2017．

[2]孙长生．燃气轮机发电机组控制系统[M]．北京：中国电力出版社，2013．

[3]深圳能源集团月亮湾燃机，中国电机工程学会燃气轮机发电专业委员会．电厂M701F燃气轮机/汽轮机分册，2014．

（作者供职于中海油珠海天然气发电有限公司）