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1、M701F燃气蒸汽联合循环热电联产发电机组天然气控制及分配系统培训课件第一节 简介一、系统描述系统名称天然气控制及分配系统系统代码MBP二、目标和范围天然气控制及分配系统的目的主要用于控制天然气压力和流量，以适应在干式低NOx燃烧器（DLN）中燃烧。就安全起见，在天然气关断阀的下游侧设有天然气排空系统。天然气控制及分配系统包括从终端过滤器出口到燃烧器之间的整个范围。构成天然气控制及分配系统的各子系统如下： 天然气关断和排放系统 主燃料、tophat燃料和值班燃料压力与流量控制系统 燃气轮机吹扫空气系统三、参考文件名称图号天然气系统 (2/3) P&ID 图G270A-004002A天然气系统
2、(3/3) P&I D图G270A-004002A四、系统概述在天然气进入燃气轮机罩壳接入点后，天然气分成四条线路（值班管线、主A管线、主B管线以及TOPHAT管线），各管路通过的燃气流量由安装在燃气单元内的控制阀控制，燃气控制单元内安装有燃气供给压力控制阀、燃气事故排放阀、燃气主A、B流量控制阀和燃气值班流量控制阀、燃气TOPHAT流量控制阀、燃气事故关断阀和，以根据具体的负荷要求通过调节燃气流量来调节燃气轮机负荷。值班燃料、主燃料和TOPHAT燃料都用于DLN燃烧器的燃烧。经过调节的天然气通过天然气总管分配并进入20个燃烧器内。1、天然气关断和排放系统当燃气轮机停机/跳闸命令启动时，超速跳
3、闸油卸压，引起天然气关断阀关与个流量阀关闭以切断天然气的供给。同时天然气排放阀打开，形成双头堵塞的排放统，释放天然气关断阀和天然气流量控制阀之间的天然气，这个系统能有效防止燃料泄漏到燃机，这些阀门安装在与燃气轮机罩壳相邻区域天然气控制及分配系统中。2、值班燃料、主燃料、TOPHAT燃料压力和流量控制系统天然气压力控制阀和天然气流量控制阀依次安装在天然气关断阀的下游。天然气压力控制阀调节天然气压力以维持相应的天然气流量控制阀压差以保证其运行正常。天然气系统的所有控制阀都安装在与燃气轮机罩壳相邻的天然气控制及分配系统中。五、主要设备清单构成天然气控制及分配系统的主要部件如下：天然气关断阀和排放阀天
4、然气事故关断阀和事故排放阀天然气压力控制阀和流量控制阀燃气轮机吹扫空气供气阀、关断阀和排放阀DLN燃烧器燃气流量计燃气热值计燃气加热器燃气过滤器天然气温度控制阀第二节 主要部件一、天然气关断阀和排放阀1、功能从安全角度来说，天然气关断阀和排放阀的作用是释放关断阀下游天然气管内的天然气。2、描述每台燃气轮机在天然气管线上均设置有一组天然气关断阀(*MBP02 AA701)，它是一种液动活塞式开-关阀，由超速跳闸油压OST驱动，反应迅速，通过急活超速跳闸装置，或者手动操作燃机跳闸可使燃机控制系统超速跳闸电磁阀断电，OST油压下降，从而引起关断阀关闭。每台燃气轮机还设置有一组天然气排放阀(*MBP0
5、2 AA702)，它是和天然气关断阀相同的液动活塞式开-关阀，由超速跳闸油压OST驱动，反应迅速。 3、操作和控制天然气关断阀与天然气排放阀联动，当天然气关断阀(*MBP02 AA701)关闭时，天然气排放阀(*MBP01 AA702)立刻打开。当燃气轮机停机时，由于安全油压迅速卸掉，关断阀即关闭以隔离天然气，排放阀的动作与关断阀相反。4、燃气事故关断阀(*MBP01 AA701)在GT燃气加热器进口设置有气动球型开-关阀，可在燃机跳闸（燃气水位过高）情况下关断燃气。5、燃气事故关断阀(*MBP01 AA711)在GT燃气加热器出口设置有气动截止开-关阀，可在燃机跳闸（燃气水位过高）情况下排放
6、燃气。燃气事故关断阀与燃气事故关断阀联动。二、天然气的压力和流量控制系统1、功能燃气气压力和流量控制阀的作用是按照机组负荷要求提供合适的天然气流量。2、概述与图纸每台燃气轮机均配有两个天然气压力控制阀*MBP02AA711（A）、*MBP02AA712（B）和四个天然气流量控制阀：*MBP02 AA722（值班）、*MBP02 AA732（主A）*MBP02 AA742（主B）、*MBP02 AA762（TOPHAT）。天然气压力控制阀是液动控制阀，目的是调整供气压力控制阀的二次压力。由于到流量控制阀的燃气压力被调节后，所以流过流量控制阀的燃气会保持在合适的压力，两个供给压力控制阀A和B在分段
7、控制下运行，它们调节燃气流量控制阀的差压，体积小的控制阀*MBP02AA712（B）用于低流量情况，体积大的控制阀*MBP02AA711（A）用于更大流量情况。天然气流量控制阀也是液动控制的，用于控制进入燃烧系统燃气体积，以此作为来自燃机控制系统输出的控制信号（CSO）的功能。它们包括值班燃气流量控制阀、主燃料（A/B）流量控制阀以及燃气tophat流量控制阀，并分别控制通向各个喷嘴的燃气流量。当燃机停机或者失去OST油压后超速跳闸时，流量控制阀能迅速关断，立即隔断燃气。GT主流量控制阀A和B在分段控制下运行，它们调节燃气流量控制阀的差压，体积小的控制阀*MBP02AA732（A）用于低流量情
8、况，体积大的控制阀*MBP02AA742（B）用于更大流量情况。3、燃气压力传感器*MBP02CP101/CP102压力传感器监测供气压力控制阀的二次压力，向燃机控制系统提供燃气控制压力的定位输入信号。4、燃气供气温度热电偶*MBP02CT0011/CT002温度热电偶监测燃气供气温度，向燃机控制系统提供燃气温度控制阀的定位输入信号，当燃气温度高于或低于报警设定值时，会进行报警。此外燃气供给温度超过快速减负荷定值，由联锁逻辑执行使燃机快速减负荷到半负荷。5、燃气流量计，*MBP02CF001（值班）、CF021（主）以及CF041（TOPHAT）为监测燃气流量在值班管路、主管路和tophat管
9、路分别设置了孔板式流量计监测燃气流量，每个孔板式流量计带有压差传感器。6、压差传感器*MBP02CP521（值班）、CP531（主A）/ CP541（主B）以及CP561（TOPHAT）这些传感器向燃机控制系统提供信号，用于监测每个流量控制阀的进出口差压。7、操作和控制燃气压力和燃气流量控制阀两者的作用都是在各种负荷条件下将燃气流量作为控制信号输出的函数加以控制，在控制系统中，该输出被称为“CSO”。 燃气流量控制阀由一个值班燃料流量控制阀、一个tophat流量控制阀和两个主燃料流量控制阀构成，这些阀门可以快速关闭以便在燃气轮机停机/跳闸或在出现超速跳闸情况下因安全油压的迅速卸掉而隔断天然气。
10、在启动和升负荷期间对于DLN燃烧器天然气流量一般是如下控制的。图 6-1 配合DLN燃烧器工作的天然气流量（典型图）三、燃气轮机吹扫空气关断阀、供气阀和排放阀1、功能燃气轮机吹扫空气关断阀、供气阀和排放阀的作用是防止燃气轮机缸体在停机后出现猫弓背。2、概述每台燃气轮机配置有一个燃气轮机吹扫空气关断阀(01QEF12AA701)，一个燃气轮机吹扫空气供气阀(01QEF12AA702)和一个燃气轮机吹扫空气排放阀(01QEF12AA703) ，所有这些阀门都是气动式开-关阀。3、操作和控制当燃气轮机停机，燃气轮机吹扫空气供气阀(01QEF12AA702)打开。与此同时，天然气吹扫空气排放阀(01Q
11、EF12AA703)打开以排放燃气轮机压气机排气冷凝水。在燃气轮机吹扫空气供气阀(01QEF12AA702)关闭后，燃气轮机吹扫空气关断阀 (01QEF12AA701)打开（此时已完成燃气轮机吹扫空气供气阀下游的疏放），以便排放燃气轮机吹扫空气关断阀上游的冷凝水，在完成燃气轮机吹扫空气管线的疏水后，燃气轮机吹扫空气疏水阀关闭，并且燃气轮机吹扫空气供气阀打开以便向燃气轮机缸体顶部吹扫空气，防止燃气轮机停机期间转子和缸体的弓背效应。四、DLN燃烧器1、燃气集束管压力传感器*MBP03CP126/127（值班）、CP136/ CP137以及CP146（主A）/ CP147（主B）、CP166/ CP
12、167（TOPHAT） 这些压力传感器分别监测值班燃气集管、主燃气集管、TOPHAT燃气集管的压力，并向燃机控制系统提供燃气流量阀的定位输入信号。2、燃气点火器*MBM01AV301/AV302 一台燃机安装有两个点火器，其中一个点火器设置在8号燃烧器中，另一个点火器设置在9号燃烧器中，用于启动点火期间点燃燃气，在点火期间，气动执行机构（仪用空气）驱动点火器插入燃烧筒，点火完成后，为了防止高温造成点火器损坏，燃机控制系统关闭仪用空气，通过执行机构内设置的弹簧将火花塞电棒从高温火焰区迅速撤出。3、火焰探测器*MBA01CR001/CR002，*MBA01CR003/CR004 一共四个火焰探测器
13、，其中两个安装在18号燃烧器中，另两个安装在19号燃烧器中，当四个火焰探测器都确认发现火焰时，燃机控制系统将认为点火完成。4、燃烧器压力波动传感器*MBA01CP051/CP070，以及燃烧室汽缸加速度传感器*MBACY051/CY054 燃烧压力波动监视系统（CPFM）由二十个动压传感器（每个燃烧器中一个）和四个加速度传感器组成，传感器可将压力波动信号传入燃机控制系统，CPFM有三个等级的保护功能：报警、RUNBACK、跳闸。压力波动频带被分为几个频率带，并有各自的报警标准。5、功能DLN燃烧器的作用是尽量减少NOx生成物含量。6、描述和图纸DLN燃烧器在中心处有一值班喷嘴，四周环绕有八个主
14、喷嘴。在燃气轮机运行期间，天然气被均匀的分配到每个主喷嘴上。值班喷嘴产生扩散火焰而主喷嘴沿值班喷嘴四周产生天然气/空气的预混合火焰。值班喷嘴的扩散火焰保持良好稳定性，故从点火开始到额定负荷期间都一直投用。主喷嘴的预混合火焰温度在最高温度区域同扩散值班火焰相比温度较低，因而产生的NOx也较低。每个燃烧器的过渡段中都安装有旁路阀，此旁路阀调节通旁路的空气流量以达到控制到主喷嘴的空气流量。这样就可以达到该系统在主喷嘴的预混合区域产生最佳的燃空比。值班喷嘴主喷嘴主喷嘴主燃料值班燃料TO图6-2 DLN燃烧器结构7、操作和控制运行期间，燃气被分为到四路值班燃料、主燃料（A和B）、TOPHAT燃料。典型的
15、P&ID图如图6-3所示。在燃气轮机天然气点火时，以下阀门由透平控制系统（TCS）的控制信号来动作。燃气事故关断阀： 打开燃气事故排放阀 关闭 燃气关断阀 打开燃气排放阀： 关闭燃气主压力控制阀(A)(B)： 控制燃气主流量控制阀(A) 关闭燃气主流量控制阀(B)： 打开至设定升程TOPHAT燃气流量控制阀： 关值班燃气流量控制阀： 打开至设定升程燃气温度控制阀： 旁路阀开在DLN燃烧中，安装在8号和9号燃烧器上的点火器在设定时间打火以便能够产生火焰。火焰通过火焰联络管蔓延到相邻的燃烧器上，并最终点燃所有的燃烧器。安装在18号和19号上的火焰检测器能够如下图（图6-4）所示检测到所有燃烧器的点火完成情况。点火器和火焰蔓延的功能与扩散燃烧中描述的内容相同。图6-3 值班燃料和主燃料P&ID图图6-4 火焰传播机理缩略语英文缩略语中文名称DLN干式低NOxCSO控制信号输出DCS分散控制系统TCS透平控制系统