1 IGV SET ON控制的作用
（1）在燃气轮机负荷稳定时，IGV SET ON功能投入后，进口可转导叶IGV开度设定值会比IGV跟随功能未投入时偏小；同等负荷情况下，IGV开度指令变小，在一定程度上提高燃气轮机排烟温度，使得燃气轮机排气温度靠近温控线，提高联合循环效率。
（2）在燃气轮机负荷突然升高的过程中，由于燃气轮机排气温度过高达到排气温度限制值导致燃气轮机进入温度控制模式时，迅速增加IGV开度指令，使得燃气轮机排气温度降低，远离温度控制线，防止燃气轮机进入温度控制模式限制负荷变化。
（3）IGV SET ON功能的投入，在一定程度上调整了燃气轮机燃烧的空燃比（配合旁路阀），解决某厂燃气轮机排气黄烟（NO2）环保问题。
2 IGV SET ON功能的逻辑控制过程
IGV SET ON投入前，IGV的控制指令输出为：#3燃气轮机输出功率经过压气机进口温度修正，输出两个函数F（X）A，F（X），这两个函数进行高值（即在同等负荷情况下输出IGV指令大值）选择，然后进行输出。两个函数分别如下：
表1 F（X）A
| 负荷 | 指令 |
| 147 | 0 |
| 176.5 | 10.64 |
| 202.5 | 21.28 |
| 254.1 | 45.55 |
| 276.8 | 62.51 |
| 296.2 | 78.47 |
表2 F（X）
| 负荷 | 指令 |
| 167.7 | 0 |
| 194.2 | 10.64 |
| 220.2 | 21.28 |
| 263.1 | 42.55 |
| 285.5 | 58.51 |
| 305.2 | 74.47 |
由以上两个函数表格对比可知：在负荷一定的情况下，F（X）A的IGV输出指令较大，所以在IGV SET ON功能投入之前，IGV的开度指令是按F（X）A函数进行输出。
IGV SET ON投入后，三菱公司在增加IGV SET ON功能时，新引入一个函数F（X）B，IGV SET ON功能的投退触发选择器（投入时F（X）B输出，退出时F（X）A输出）。F（X）B函数见表3。
表3 F（X）B
| 负荷 | 指令 |
| 158.7 | 0 |
| 189 | 10.64 |
| 204.4 | 15.67 |
| 256.1 | 43.19 |
| 278.1 | 58.51 |
| 298.2 | 74.47 |
对比表1与表3可以得出以下结论：在燃气轮机负荷一定的情况下，IGV SET ON功能投入后，IGV开度指令比IGV跟随投入前开度变小了，而且IGV开启的对应负荷变高了。这样就提高了燃机的排气温度，实现了IGV SET ON功能的作用1。但是，单纯地提高排气温度，在负荷的突升过程中很容易出现排气温度过高，导致燃机进入温度控制限制升负荷的情况（即某厂#3燃机的温控事件），怎样解决此类事件？三菱公司此时引入了一个概念IGV BIR（可称之为IGV偏置或者IGV反馈调节值）。
IGV BIR分为两种：（1）IGV BIR（LOAD SWING负荷波动）；（2）IGV BIR（GOV FREE转速摆动）。（1）（2）进行高选输出（实际情况（1）起主导作用），下文对（1）（2）逐一进行分析。
（1）IGV BIR（LOAD SWING负荷波动）。
图1 逻辑图
由图1可知，IGV BIR（LOAD SWING）主要包括两部分的乘积：X1为F（X）A与F（X）B的函数输出相减（同负荷最大值可达到6）；X2为LDCSO/BPCSO/EXCSO分别与CSO相减取最小值（实际情况中，排气温度的迅速上升使得EXCSO与CSO差值减小）。在IGV SET ON信号为“1”的情况下，输出值经过函数F（X）（当输出值小于0.1时，F（X）输出1，其他均为0）。所以，当燃机排气温度迅速上升时，会使得IGV BIR信号输出一定值（30/min的速率增加，0.7/min的速率减小）。
LDCSO/BPCSO/EXCSO分别与CSO相减取最小值。燃机的温度控制模式只与排气温度有关（EXT排气温度或BPT叶片通道温度），但是三菱公司还设计了LDCSO与CSO的比较，这个设计有什么意义？原因是三菱考虑燃机CSO迅速变化时，需要保证燃机稳定，所以限制燃机负荷的变化。所以在LDCSO与CSO迅速接近时，燃机也会停止升负荷。
（2）IGV BIR（GOV FREE转速摆动）。
此部分逻辑在转速摆动小于转速函数值7时触发，转速变小开大IGV的意义在于防止喘振。
IGV BIR的作用是：IGV BIR作为一个IGV偏差或者反馈调节值，是IGV SET ON功能的关键体现，在IGV SET ON投入后，当燃机由于排烟温度过高导致燃机不正常的低负荷进入温度控制，此时IGV BIR值会叠加在IGV开度指令上，使IGV迅速开大，让燃机原理温控边界线。
下文以#3燃机负荷170MW升至210MW的过程为事例分析控制过程：
（IGV SET ON投入）#3燃机负荷170MW，在“IGV SET ON”投入情况下，排烟温度本来就比较高，此时如果AGC指令是的燃机增负荷至210MW。这时由于CSO的输出指令变大，IGV响速度没那么快（燃料与空气量的匹配关系），燃机排气温度会迅速上升，当排气温度上升至限制值（EXREF）时，此时燃机进入排气温度控制（应该在190～200MW左右）。众所周知，进入排气温度控制时EXCSO与CSO基本无异，这样使得IGV BIR以一定（30/min）的速率增加至F（X）A与F（X）B的差值，IGV原有指令（F（X）B）再加上IGV BIR偏置。所以IGV会迅速开大，这样就使得燃机排气温度下降，使得EXCSO与CSO差值增加（达到0.1时，X2输出为0）。
在远离温控线后，IGV BIR会以（0.7/min）速率下降至0。负荷达到210MW后，IGV会缓慢关小至F（X）B的输出值，使得燃机排气温度再次升高。这样就实现了IGV SET ON功能的作用（升负荷时，增加IGV BIR开大IGV远离温控线；正常稳定负荷时，关小IGV使得进气量靠近温控线，从而提高排气温度）。
3 IGV SET ON功能对机组效率的影响
可以通过数据对比分析#3燃机IGV SET ON投入前与投入后对机组效率的影响。
表4
|
| IGV SET ON投入前 | IGV SET ON投入后 | ||||
| 压气机入口温度（℃） | 26.8 | 27.7 | 27.4 | 27.0 | 27.6 | 27.5 |
| 燃气流量Nm³/h | 54850.2 | 63312.9 | 69159.8 | 54077.6 | 62414.9 | 68326.7 |
| 燃机负荷（MW） | 172.8 | 213.2 | 240.6 | 171.9 | 213.1 | 241.0 |
| 燃机排气温度（℃） | 601.1 | 602 | 593.9 | 625.5 | 610.6 | 607 |
| 燃机效率（%） | 32.0 | 34.8 | 36.0 | 32.9 | 35.7 | 36.4 |
| 机组效率（%） | 51.2 | 53 | 53.7 | 52.3 | 53.5 | 53.9 |
| 标准煤耗率（%） | 239.1 | 238.2 | 228.7 | 237.1 | 235.7 | 226.5 |
由表4可直观地看出，#3燃机在IGV SET ON功能投入后，在相同负荷，相同温度的条件下，燃机的耗气量减小，燃机的效率提高，联合循环的效率也有相应的提高。
按上述表格计算，正常运行的情况下每台燃机每天至少节约天然气量（以最低负荷170MW计算）：800Nm³×24=19200Nm³。所以，三菱IGV SET功能对现在我们的节能要求来说是非常有利的，就目前的节能减排形势而言，三菱公司改进的IGV跟随功能对日后新型燃机的改进也提供了一种方向，在不增加任何经济投资的情况下，利用已有设备提高机组经济效率是燃机改进的一种可行途径，为同类型燃机的改进提供了可靠的参考性。
4 IGV SET ON功能改进措施的思考
（1）在当前IGV BIR给定值的速率是否过大？在升负荷过程中，IGV的开度对排气温度的影响太大，最高可达到635℃，最低变化值595℃。温度的迅速变化是否会对燃烧热部件造成损伤？后期若发现异常可以再次修改完善IGV BIR给定值速率。
（2）在锅炉高压过热器减温水、再热器减温水调节阀PID不太完善的情况下，IGV SET ON的投入使得锅炉超温的情况变得尤为明显，尤其是再热器减温水对中压汽包水位的影响，如果操作人员手动操作不当，甚至会导致中压汽包水位的异常波动，增加运行人员监视风险。
（3）燃机排气温度变化速率的增加加大了余热锅炉受热面的承受负荷，是否会影响锅炉受热面的寿命，长时间如此会不会造成受热面爆管泄露等异常情况，这些都是需要重点关注的问题。
5 结语
在当前节能政策日趋严格的形势下，三菱公司在M701F4型燃机IGV跟随的技术改进是非常有必要的。综上所述，投入IGV跟随功能后，不仅提高了燃气-蒸汽联合循环机组整体的效率，而且解决了燃机排气的黄烟环保要求问题。这对发电企业来说是一举两得的事情。
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
[4]孙铭．大型燃气-蒸汽联合循环电厂发电机组保护设计特点[J]．电力勘测设计，2015，（6）．
（作者供职于中海油珠海天然气发电有限公司）
