S109FA机组是我国最先进的燃气-蒸汽联合循环发电机组之一，由于投运时间较短，运行经验缺乏，在运行中遇到不少实际问题。本文对机组启动过程中低压蒸汽控制阀ACV经常出现的异常情况进行分析，探讨其对机组运行的影响及处理对策。
一、ACV的工作原理及作用
S109FA机组是单轴机组，机组从启动到汽轮机高压缸进汽前，汽轮机均未进汽，但燃气轮机带着汽轮机以同样的转速旋转。汽轮机在高转速下（特别是在额定转速下）由叶片的鼓风摩擦（主要是低压级叶片）而产生的热量必须由额外通入的冷却蒸汽来带走。因此，机组设计了在开机过程中利用辅助蒸汽作为冷却蒸汽的热力系统，如图1、2所示。
图1 低压系统简图
图1中，汽轮机低压蒸汽截止阀ASV和低压蒸汽控制阀ACV都是液动阀，受控于机组的自动控制系统（MARKVI），当机组启动转速大于45r/min，跳闸油压力开始建立，ASV就逐渐被开启。在机组刚开始加速时，汽轮机高压主蒸汽控制阀CV是关闭的，高、中压缸至低压缸的连通管内压力处于真空状态。当机组转速升至大约额定转速的67%（2250r/min）时，MARKVI发出冷却蒸汽请求，若此时ACV前压力高于设定值0.15MPa，ACV就会开启，辅助蒸汽经ACV进入汽机低压缸对汽轮机进行冷却，直到从汽机高中压缸来的蒸汽流量能满足冷却蒸汽量的要求时为止。辅助冷却蒸汽的流量是根据DCS测量到的凝汽器压力和计算得到的ACV前蒸汽的焓值进行连续测算得到的，流量值APC的计算公式如式（1）：
式中
s ——滞后的传递函数中的时间因子；
AP ——百分比信号，其值等于ACV阀前实际的压力值×100/0.285；
APR——百分比信号，其值等于压力设定值×100/0.285。
控制系统根据内置的调节阀特性曲线差值得到阀位的开度指令，通过液压伺服装置控制ACV的阀位到指令位置，低压蒸汽的焓值根据ACV前测量到的蒸汽压力和温度值计算得到。
图2 辅助蒸汽系统简图
根据GE原设计要求，开机时转速升至大约额定转速的67%时，PCV6610自动打开；当转速升至大约额定转速的75%时，PCV6609开始打开，PCV6610关闭。DCS根据汽轮机所要求的最小冷却蒸汽流量计算相适应的压力值，作为PCV6609的压力设定点。PCV6609根据测量得到的高、中压缸与低压缸间的连通管内压力，自动调节辅助冷却蒸汽的流量，当连通管内测得的压力下降到低于该设定点时，PCV6609开大，增加冷却蒸汽的供应量，直到供汽压力与设定压力相等。连通管内的蒸汽压力通过ACV下游的压力传感器测量。当该压力高于设定点时，将使PCV6609关小。当CV开启，高压蒸汽进入汽轮机高、中压段，高、中压缸和低压缸之间的连通管内蒸汽压力上升。当该压力上升到高于PCV6609的设定压力时，ACV将跟随PCV6609而关闭，这时低压主蒸汽压力会下降，当ACV关闭到最小阀位时，ACV进汽管道旋塞阀自动开启。
在启动过程投入低压蒸汽系统时，当低压蒸汽压力上升到底线压力0.16MPa时，PCV1061开始打开。当它达到20%开度时，低压段疏水程序完成。当同时具备下列条件时，MOV6206开始打开：
（1）低压过热器排汽温度正常，MOV6206阀前疏水阀开启至少3min。
（2）PCV1061打开到20%以上开度至少60s。
（3）CV到20%开度以上并维持60s，汽轮机进入压力控制（IPC）模式。
（4）低压段疏水程序已完成。
当MOV6206全开60s以后，PCV1061的压力设定点从起始时的底线压力阶段性地升高至额定设定值，此值比ACV全开时对应的低压蒸汽压力值稍高。当低压蒸汽压力超过ACV的压力设定值时，MARKVI在IPC下开启ACV。当PCV1061的设定压力超过正常运行的最大压力时，PCV1061逐渐关闭。如果低压汽包的液位出现高位报警，则ACV的开阀程序暂时中断，直到液位降低到高位报警线以下，再继续开阀程序，直到全开为止。
二、ACV异常及处理
在整个开机过程中，ACV在不同的阶段要适应不同的阀门开度要求，ACV阀前压力是否稳定，直接影响到ACV的开启是否顺利。而在实际的运行中，PCV6609和PCV6610的自动控制较难达到稳定控制要求，需手动干预，以确保ACV阀前的辅助冷却蒸汽压力稳定。当ACV阀前压力低于0.25MPa时，ACV自行关闭或在低压蒸汽并汽时受压力控制的限制，这样不仅对机组启动过程中汽轮机的冷却造成影响，而且对低压蒸汽的并汽也会造成延迟。
1、ACV阀前压力低于0.25MPa自行关闭
A、异常情况
从图3可以看出，约18min时点火后，MOV6606自动打开，DCS系统自动调节PCV6609和PCV6610，控制ACV前压力稳定在0.3MPa；约28min时，ACV开启，辅助冷却蒸汽进入汽缸，由于DCS系统自动调节跟不上PCV6609和PCV6610的开度，造成辅助冷却蒸汽压力下降过大；约39min时，ACV前压力低于0.25MPa，ACV自动关闭，冷却蒸汽中断；约42min时，ACV又满足开启条件，重新开启。在47与51min时又重复39min时的现象。
B、处理措施
由于PCV6609和PCV6610的自动控制无法达到控制要求，需手动控制ACV前的辅助蒸汽压力。针对此情况，在开机过程的机组点火后，MOV6606自动开启，对辅助蒸汽至汽机低压管路进行暖管，在转速达67%额定转速前，手动开启PCV6609和PCV6610，手动控制ACV前压力在低压进汽压力设定点0.15~0.40MPa，一般在0.28MPa左右（正常BASE LOAD情况下低压进汽压力为0.385MPa），此时控制菜单下的Limiter（限值）画面上Admission Press（低压蒸汽压力）约为30%，APInternal Setpt（低压蒸汽压力设定值）约为30%，维持该压力值，等待ACV开启。随着ACV的开启，适当开大PCV6609和PCV6610，保持ACV前压力在0.3MPa左右，以防止ACV前压力低于0.25MPa，ACV自行关闭，冷却蒸汽中断。
如ACV前压力低于0.25MPa，ACV将自行关闭，冷却蒸汽中断，待ACV前压力恢复后，ACV才能重新开启。如果经常使ACV不停地开、关，可能会引起设备的损坏，故在调整中要求注意提前量。
2、ACV在低压蒸汽并汽时受压力控制，开启受限
A、异常情况
在图3的约81min时，低压蒸汽开始并汽，在84~92min过程中，ACV停留在37%的开度无法继续开大，查原因是：受到MARKⅥ压力控制的限制。
在92min后，压力限制恢复，继续开大ACV。
B、处理措施
出现上述异常是由于ACV的开启使低压进汽压力快速下降，同时Limiter画面上Admission Press百分数变小，APInternal Setpt百分数维持约原来的数值，由于Admission Press百分数小于APInternal Setpt百分数，ACV开始关小，只有Admission Press百分数等于APInternal Setpt百分数时ACV维持开度基本不变。因此，在ACV开启，低压压力下降时，要及时调节辅助冷却蒸汽，维持低压进汽压力在0.28MPa左右。
同时，也不能将低压进口压力调节过高。如果压力过高，ACV开启速度过快，也会造成低压进汽压力不能维持反而关小ACV。同时AP Internal Setpt值由于压力调节过高，造成其百分数值较大，Admission Press压力百分数不能维持等于AP Internal Setpt值，那只有关小ACV或提高辅助蒸汽压力将导致原来ACV“NOTLIMITING”（没有压力限制）变为“LIMITING”（压力限制）。
在实际的调节手段中，在ACV开启前，经常会打开低压进汽滤网前/后的疏水阀GV6204/GV6205来保持辅助冷却蒸汽的流通。当ACV开启，PCV6609和PCV6610的开启跟不上ACV开启的速度时，可及时关闭疏水阀GV6204/GV6205，保证足够的辅助冷却蒸汽流量，使ACV前压力不至于下降到0.25MPa以下，阀前压力达到平稳调节。因此，从提供低压冷却蒸汽开始控制好低压进汽压力，就能使ACV开启不受任何限制，而且低压蒸汽并汽后随着低压压力升高至0.3MPa，ACV也将全部开启。
图3 某次开机过程曲线1
图4 某次开机过程曲线2
3、ACV卡涩
A、异常情况
从图4可以看出，约70min时，ACV逐渐开启。在74min时，ACV的实际反馈开度仅为27%，而MARKⅥ指令给出指令为94%，造成低压蒸汽进汽不完全；在86min时，低压蒸汽管道压力高达0.43MPa，高于PCV1061的运行压力设定值0.385MPa，使PCV1061开始开启，到98min时达16%的开度。查看MARKVI压力控制页面，无“LIMITTING”压力限制信号，故判断为ACV卡涩。
B、处理措施
查看MARKVI压力控制页面，Admission Press和APInternal Setpt百分数都为137%，ACV维持27%开度基本不变，压力限制信号为“NOTLIMIT-ING”，说明非压力受限引起ACV未开全，而APLimiterRef百分数为105%，所以MARKVI给出的指令为全开，这样MARKVI上就显示了指令与反馈的不一致。
ACV曾因阀门前后压差过大而卡涩，而且低压蒸汽管道压力高达0.43MPa，故先降低低压蒸汽管道压力，将PCV1061撤出自动改手动，开大阀门开度。随着低压蒸汽管道压力的下降，MARKVI上的ACV的指令与反馈渐趋一致。当低压蒸汽管道压力达0.35MPa时，ACV开始开大，阀门反馈能跟上阀门指令，随着负荷的增加，向100%开度的目标值跟踪。重新全关PCV1061，并恢复其自动调节。
4、机组热态启动中的对策
在热态开机过程中，汽轮机高压缸温度在500℃左右，汽轮机低压L_1级温度将会超过200℃（L_1级温度跳机定值为260℃），但由于是热态开机，需要冷却蒸汽的理论最少时间（全速到高压进汽前）在30min左右，故在机组启动过程中如发现ACV未能及时开启，应通过调整汽轮机高压旁路的开度，增加暖管流量来缩短温度匹配时间，尽快通过汽轮机高压进汽使汽轮机内有蒸汽流动，从而使L_1级温度降低。因为调整、监视ACV较费时间，只有在操作空闲时可考虑；根据经验，即使没有冷却蒸汽，在30min内，L_1级温度不可能超过250℃；并且，在汽轮机高压进汽后，ACV能否开启已不是主要问题，只是对机组运行的经济性有一定的影响。
