燃气轮机LCI启动系统及启动过程简介

第 1卷第 2 8期20年 6 05月

《 气轮机技术》燃GAS U N E EC T RBI T HNOLOGY

V l1 N . o. 8 o2 Jn .2 0 ue 0 5

9燃气轮机 L I F C启动系统及启动过程简介李志刚(国华余姚燃气发电有限责任公司，浙江余姚 350) 1 0 4摘要：本文介绍 G公司9燃气轮机发电设备变频启动LI E F C系统及其启动过程，可作为燃气轮机电厂采用变频电机启动方式时的参考。关键词：燃气轮机；变频启动；发电中图分类号二 47 T 7 K文献标识码： B文章编号： 0一 8920)一 07 0 1 9 28( 50 05一 5 0 0 2

1概述燃气轮机作为一种高效、 环保的发电装置近十几年来在世界范围内蓬勃发展，世界上大型燃气轮机制造技术比较成熟的有 G、 E西门子、三菱、阿尔斯通等公司，国内也有象南京汽轮机厂等厂家。其中 G公司作为一个老牌的燃气轮机生产厂家， E生产的燃气轮机包括 3系列、系列、系列、系列等机组 5 6 9已经在中国很多电厂使用。燃气轮机是一种新型的发电装置，特点是起动快、结构紧凑、体积小、污染

机的启动。随着燃气轮机技术的发展和机组容量增加，启动装置功率也随着增加。启动装置的型式也有了很大的不同，一般有这么几种方式：. a柴油机方

少、工作参数高(F型燃机 T 9 3温度可以达到 1 8控制设计理念及控制系统设备先进( 2 T 2 )、特别是G公司的M系列控制系统是一套非常可靠的 E K控制系统)等。一个燃气轮机联合循环的基本流程是，经过过滤的空气进人压气机压缩后与燃料混合

式，通常在中小型机组中使用，如瑞安华瑞6燃机； B b启动马达型式， .通常在中小型机组中使用，温如：州9燃机；.变频启动系统模式， E cLI C一般在大型燃机中使用(因为启动功率大，外加大功率启动机，系统复杂，布置困难，占地大，投资维护费用大，通常用设备本身的发电机，加变频装置启动时作为电动机启动，发电时转为发电机用)d用蒸汽冲动，;.此种方式使用较少，一般只在单轴布置的联合循环系统中使用。国华舜电公司引进 G公司的9燃气轮 E F发电机组采用的便是 LI C变频启动系统。

3 C变频启动系统介绍 LI同 步发电机在电磁原理上是完全可以作为电动机运行的，在发电机的定子绕组中通人三相交流电建立电枢磁场，在转子中加励磁建立转子磁场，两个

磁场相互作用，产生转矩转动发电机转子，即同步发电机和同步电动机在原理上是可逆的。5H二极 0z三相交流发电机的同步转速是 30r i如果使用 00 mn/,

并在火焰筒内燃烧，产生高温高压的燃气(另一小部分作为冷却介质冷却各高温部件后，部分进人透平

作功)进入透平膨胀做功，作为动力源带动发电机输出电能。另外，燃气轮机的排烟温度高(E型为 9 58, 39 9型为69 0 F 0℃左右)它的排烟经过烟道排人，余热锅炉(RG中， H S )应用热交换器加热给水，产生高温高压的蒸汽，进人汽轮机做功。

2启动系统燃气轮机在启动时， 必须要有一套外来的动力装置供燃机启动，在控制系统的命令下，帮助燃气轮机按照启动程序旋转、点火、升速，最后完成燃气轮,收稿日期： 04 1 7 20- - 11

工频电源加在发电机的定子绕组上，那么，发电机只能在 3 0 m下做同步运行， 0r i 0/ n燃气轮机在启动初期时的转速不是很高并且过程是变转速的，所以必须提供可以改变频率的电源使发电机可在各种转速下做同步电动机运行。变频启动系统 LI C就是为了实现这个功能而设计的。

燃气轮机技术

第 1卷 8

31国华舜电LI . C介绍

本工程采用的LI E C是G燃气轮机的配套产品，它是静态变频驱动系统，使用专用的基于微处理器的软件和 M V来保持通讯并控制同步发电机的转 KI速。从功能上分为两部分：控制部分和电源转换部分，分别装在四个电气柜中，即整流柜、逆变柜、控制柜和电源输人输出柜。它可以有 6脉冲电桥或 1 2脉冲电桥两种配置。其技术特点如下：特点 类型/数值功率可控硅整流器可控硅整流器(CS SR)

电源设备电桥配置冷却

6脉冲转换器 1脉冲转换器 2电源频率电源相位输出电压标准

6脉冲或串联 1脉冲电桥 2散热片/C/ R双叠 S液体冷却回路电源电压： 20,1或 60V交流 3046 0 60每个 28或 30V交流 00 305或 6H 0 0z 3相

0 20,1或 60V交流一 3046 0 60 U,S ( LCA咨询生产厂)G,E

图1 I L的系统部件图 C

工作过程：于6V 来自 k母线的电源经过一个隔离变后提供给整流器输人电压，整流器是一个可控硅整流电桥，由微处理器接受来自M V的转速控 KI制命令；经过

微处理器内部处理后给整流器的可控硅一个正确的触发角和触发电压，经过整流器整流

后的幅值可调的直流电压经过电抗器滤波后提供给和整流器一样基于微处理器控制的逆变器，向同步发电机定子提供一个可变频率的三相交流电源。同时，微处理器根据 M V对转速的命令， KI通过励磁电压控制器启动 E20励磁系统向同步电机的转子 X1 0

第2期

9姗气轮机 L I F C启动系统及启动过程简介

提供励磁电压，从而使同步发电机在两个磁场的相互作用下获得转矩而转动。在发电机转速为零或转速很低的情况下，同步发电机的转动需要较大的转矩，而按照速度调节器的算法得出的电流幅值和频率无法提供同步发电机足够的转矩使之旋转，此时速度调节器停止使用，C实行强制换向功能， LI即两个直流电桥的可控硅触发角固定，向同步发电机提供固定频率和幅值的电流，强制命令发电机旋转，这个固定频率和幅值的电流可以根据运行中的实际情况进行调整(或者斜升定子电流，直至检测到发电机开始旋转后，固定电流值)。当发电机达到一定转速 (由于本工程 LI C并未安装调试和运行，所以转速无

法确定)速度调节器介人工作并开始控制定子电时，流，产生正确的转矩来按照要求加速发电机，进人负荷换向模式。即：C最终是以电流来控制发电机 LI转子转速，自来发电机转速的反馈与来自主控模块的转速命令相比较后进人速度调节器，再进人转矩夹，产生转矩命令(转矩电流命令)转矩电流命令经，过一个最小电流限定器后与来自发电机定子的电流反馈进行比较，比较的结果进人电流调节器，电流调节器控制整流、逆变电桥的工作状态，从而达到控制发电机定子电流的目的，也就控制了发电机转子的转速。

图2简化的LI C的系统单线图

32 C的控制简介 . LI LI C是基于微处理器的控制系统，它的控制电

装在插槽中的 EP O ER M中的所有配置数据。A M DA子卡件通过 D T端子插件板提供高速模拟和数字 DB

子设备包括基于微处理器的卡件和卡件组，从外观上看，一大堆的卡件组成。它由LI C控制电子设备的微处理器有两个方案可

U, A和DT总是在 LI 0AM D DB C控制系统中存在且成对出现。D T是安装在基础上的接口板， DB用于U O系统的连接，包括电压信号、控制 v、 0电流测量

选：9 0L

系 biot系列控制器。 a 0 PC列；. a n . -3 n vi n o这两种方案的LI C控制柜并没有太大的差别，只不过采用 io tn n vi系列控制器时增加了一块 UV n ao CA处理器卡件来取代 PC取消了SP子卡件。图3 L, NA为 LI C控制器电路连接实例。在这个实例中， 各个卡件的功能如下： . () 1电桥控制通过 SP NA串联到 9一 0系列 0 3PC L的通讯(采用 PC时使用) DP处理器卡件 L o C S

信号和C输人等，供信号调节、 T提换算、缓冲和隔离功能。UV CA卡件是 io tn n vi系列控制器的处理 n ao器板，它和PC L系列不会同时出现。 () D 2FG卡件是 LI C C控制和电桥之间的接口卡件， G和安装在整流柜中的FP F D C GA卡件实现光纤通讯，CD接收并编译来自DP FG SC处理器卡件的 SR可控硅整流器) C(的触发信息，为每个电桥分配触发信号并发至 FG, PA同时接受和换算来自FP GA

是V E M总线主设备，包括所有 LI C的控制代码和安

的电桥反馈信号并把信息发回至 DP。这个信息 SC

燃气轮机技术

第 1卷 8

包括电压、频率、电流、电流差、接地故障和过流反馈

等，它使用 V E M主板和DP通讯。 SC ( FP LI 3 GA是 C的触发驱动器， )电源转换和 SR C状态监视器，GA接受来自LI FP C控制的触发命令，并为每个 SR提供足够幅值和宽度的触发脉 C冲，外WA卡件，发到实现了SR的接口。电源转换 C功能将 1 V交流输入转换成逻辑控制和触发所需 2 0

要的直流电源，包括：逻辑电源 P(.一 . D ) 547 51 C, V P51.一 45D )P02V C和触发电源 P0 1 35 1. C,4(5D ) ( V 9( V C。作为状态监视器，GA积累来自SR的 8 D) 0 FP C

信号，然后把数据传递给LI C控制。 () E 4FG提供 DP E20励磁系统之间 C SC和 X1 0的接口，在运行过程中接收 DP SC的命令控制励磁电压。

控制柜

s^= sB:

源A源 B LA=二负载 A

LB=二负载 B注意：

一使用 9-0 03系列PC NA电 L& SP路板或UV CA一显示可选

一根据电源电桥配里使用 FG-B G-B CDS& CDL F一只随内部励磁机使用 FG CE

图3 L C控制电路连接图

33 C系统的运行环境 .

LI ()C用于典型的公用电网和工业环境操作。 1LI

但是下列环境会降低它的性能和缩短寿命： 灰尘、脏物或外部异物；

第2期

9燃气轮机 LI F C启动系统及启动过程简介

振动或冲击； 湿气或蒸汽； 温度快速变化； 气体/腐蚀性烟雾； 电源波动；

() 3燃气轮机点火燃气轮机点火时，截止阀开

启，阀SV速比 R开启并根据 P= 8 H 2. 2 9 *一 26 3 . T N调节阀后压力 P, 2通风阀关闭。3 GV中的 D个 C 5燃气侧打开，天然气通过 D进人燃气轮机的燃烧 5

由下列因素引起的电磁辐射或干扰； a来自 .设备或其线路附近的便携式收发机的无线电频率信号；

b由 .励磁控制电路附近工作的电焊机、未抑制的继电器或电磁线圈产生的杂散的高压或高频信号。

() 2温度和湿度操作环境的温度范围： Oc￣5 9。 0 c 0

设备的额定值以 4℃环境温度为基础。对于 0

较高的环境温度，必须降低设备的额定值。最高工作温度： 9; 5C 0最高相对湿度：%, 9无结露。 5采用 LI C变频启动系统，在使用中会由于变频电流产生高次谐波，在转子表面引起附加损耗，从而引起发热。但是由于发电机启动时所需的功率远远小于发电机正常运行时的额定功率且启动时间不长，所以上述的附加损耗可以忽略不计。

室与高压空气混合，燃气轮机开始点火。5秒内燃 0机点火成功(个火焰探测器监测到有火或 2 4个火焰探测器监测到有火并且维持 3秒)进人暖机程 0,序， 5秒内燃机点火不成功，动进行清吹，如果 0自并进行第二次点火。二次点火不成功，燃气轮机跳闸。点火 FR为 FRU F二 81%。 S SS一 l 1. 4 () 4燃气轮机暖机燃气轮机点火成功后自动进人暖机程序， R为 FRU一 I= 06%, F S SS WJ 1. 8暖机时间为6秒。 0 () 5燃气轮机加速和自持燃气轮机暖机结束后，在天然气燃烧做功和 LI C共同作用下开始加速：当TH 1 C时， N= H I燃气轮机进人自持转速，C L4 LI与燃气轮机脱开。 () 6燃气轮机全速燃气轮机进人自持转速后，继续升速，在到达设定转速时， V自动加大至设定 I G角度。当TH二 5 1 S1

F N 9%,,4动作，X1 4 H H E20 0自动励磁，防喘放气阀自动关闭。燃烧方式由扩散方式转为次先导预混燃烧方式；当转速到达 1%时 0 0燃气轮机人全速空载。

4典型的启动过程(国华舜电)() 1完成启动前检查，燃气轮机及其所有系统应符合启动运行条件。 () 2在主启动页面点击 AT+ C SA T UO X&TR+ EE

() 燃气轮机在全速空载下检查一切正 7并网常，符合并网带负荷条件。发电机及所属电气系统准备就绪，可以并网带负荷。进人同期画面， 将发电机电压、频率与系统电

EE, V接受燃气轮机启动命令， XC M I K燃气轮机开始启动。LI C接受来自M V的启动命令， KI按照既定的程序启动，带动燃气轮机开始转动。当燃气轮机转速(N ) TH大于盘车转速5 7 mn SS一 r i时，离合器/ S与盘车装置脱离， N L4M (.时，当TH> 1 11%)盘车 H 5装置停止运行， T - 8 G自动停止运行。1秒后顶 8 1 0

压、频率调至大致相同，点击 AT SN ( UO C自动同 Y期)按钮，机开始自发电动准同期程序。当满足并网条件时，发电机自动并网。发电机并网后全面检查燃气轮机所有系统正 常，符合带负荷条件。电气系统检查与操作应严格按照电气运行规程。 () 选择预选负荷按钮， 8带负荷输人目标负荷，燃机将按一定速率自动加负荷至目标值。选择基本负荷(AE A )燃机将按一定速 BS L D, O率自动加负荷到基本负荷。由于国华舜电9燃机现在还没有安装， F调试，以上的叙述仅供参考。

轴油供给阀L Q1动关闭， 2 B自 0液压油泵出口压力调节阀自动整定为控制油压力。

燃气轮机继续升速， N> 1 M ( . 当TH L4 11 5 H 3%)时燃气轮气进人清吹程序，清吹计时器开始计时。 1分钟后清吹完毕。燃气轮机开始降低转速： 2当

TH L H 11时， N< 1 M(%)燃气轮机进人点火程序。 4 4

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cs81.html