2024年7月12日发(作者：荀聪慧)
浅谈PG6111FA燃气轮机进口导叶控制系统 张衍文
发布时间：2022-03-10T15:50:42.799Z 来源：《中国电力企业管理》2021年10月 作者： 张衍文
[导读] 压气机是燃气轮机的重要组成部分，而进口导叶控制系统（IGV）是燃机压气机最关键的技术。
浙江大唐国际江山新城热电有限责任公司 张衍文 浙江省江山市 324100
摘要：压气机是燃气轮机的重要组成部分，而进口导叶控制系统（IGV）是燃机压气机最关键的技术，通过控制进口导叶的开度，可以在
低转速是防止压气机喘振，也可以在部分负荷时，提高排烟温度，提高联合循环机组的热效率。本文介绍IGV系统的组成，控制基准以及
报警和保护。
关键词：进口导叶、控制基准、温控
一、概述
PG6111FA燃气轮机由美国GE公司生产，燃气轮机由一台18级的轴流式压气机、一个由6个低氮燃烧器的燃烧系统、一台三级透平和辅
助系统组成。其中进口导叶IGV被用于压气机进口导叶的定位和燃气轮机相关的控制。进口导叶执行机构的底座是被焊接在燃机底座上
的，通过带有球面杆端轴承的连杆机构与IGV控制环相连。
燃气轮机进口可转导叶IGV主要有三方面的作用:
1、在燃机启动，停机低转速过程中，起到防止压气机发生喘振的作用；
2、当联合循环部分负荷运行时，通过关小IGV的角度，减小压气机进气流量，使燃机的排烟温度保持在较高水平，以提高联合循环装
置的总体热效率；
3、在联合循环机组的启动、停机过程中，通过调节进口可转导叶的开度，调节燃气轮机的排烟温度，来实现燃气轮机排气温度与汽轮
机缸温的匹配。
二、IGV组成
IGV系统的由九个部分组成，它们是（1）90TV-1压气机IGV伺服阀；（2）96TV-1压气机IGV线性位置变送器；（3）96TV-2压气机
IGV线性位置变送器；（4）压气机IGV液压装置；（5）IGV系统液压油蓄能器；（6）FH6-1液压油供给滤网；（7）IGV执行机构；（8）
IGV液压系统遮断阀；（9）VR81-21液压供给安全阀。由1套独立的液压油动力单元，提供压力稳定清洁的高压动力油，并回收执行机构的
回油；同时为跳闸电磁阀模块提供压力油。在高压管道上增设一套高压蓄能器组，连接到系统高压管路上用于存储压力油，在执行机构供
油不足时补充供油及IGV阀门快关时所需大流量供油时提供瞬间大流量，解决系统因油压低引起油泵联动的问题及满足IGV阀门快关要求，
并吸收压力冲击、稳定系统油压。
三、IGV控制基准
IGV控制基准信号包括四个信号，它们是IGV最大角度信号CSRGVMAX、手动IGV基准信号CSRGVMAN、部分转速基准信号
CSRGVPS、温度控制基准信号CSRGVTC。
CSRGVMAX：限制IGV最大角度位置86°。压气机水洗时，IGV是不经最小值选择门，开在最大位置。
CSRGVMAN：限制IGV的最大角度位置，若选择IGV手动控制时，可以把IGV在43.5o～86o的范围内进行调节。
CSRGVPS：在启动和停机过程中，为了使压气机叶片通道中部发生旋转失速现象而引起压气机喘振致使机组受到损害，必须使通过压
气机的空气容积流量与机组的转速之间有良好的匹配关系。通过压气机的空气的容积流量与压气机进口的温度有关，所以用压气机进气温
度对机组转速做修正，得到一个修正转速，用修正转速做参数给出IGV的部分转速基准信号对可转导叶进行调节。计算修正转速的公式如
下：
TNHCOR=TNH×
其中：TNH：机组转速；CTIM：压气机进气温度；TNHCOR：修正转速；
燃气轮机正常启动后，当修正转速在0%～76%的范围内，IGV一直处于位置29°，当修正转速到76%时，IGV位置关闭到23 °，修正转速
到79%时，IGV开始开大，当修正转速到达89%时IGV开到54°，IGV位置在54°直到转速到100%。在正常停机时，机组从100%的转速开始减
速，在修正转速从90%减速到76%，IGV位置从49°关闭到23 °，修正转速从76%减到70%，IGV位置从23°开启到29 °，IGV位置在29°到燃机
投盘车停机完成。
3.1、IGV温度控制
温度控制基准信号：对可转导叶进行温度控制，主要是为了在联合循环运行时，使透平排气温度保持在允许的最高水平，提高联合循
环的总体热效率。对机组的温度控制是通过把FSR温度基准信号和排气温度信号进行运算，通过控制燃料阀的伺服阀来改变进入燃烧室的
燃料量，以保证机组不超温，从而避免燃气通道的高温部件超温烧毁，保证机组的安全运行，延长机组的使用寿命。对可转导叶进行温度
控制是通过把IGV温度基准信号和排气温度信号进行运算，用伺服阀（90TV）对可转导叶进行控制，以维持机组排气温度处于允许的最高
水平，提高联合循环的总体热效率。在机组不处于FSR温度控制的情况下，可以通过IGV温度控制将导叶关小，减少通过压气机的空气流
量，这样，对于同样的部分负荷，排气温度将有所提高，这时，燃气轮机的效率基本不变，而联合循环装置的总体热效率却得到了改善。
为了对IGV进行温度控制，必须像FSR温度控制一样，给出温度控制基准曲线。然而对可转导叶进行温度控制的基准低于FSR温度控制
基准。FSR温度基准是1045°F，IGV温度基准是1035°F。FSR温度控制优先于IGV温度控制。机组处于FSR温度控制，那么就不允许IGV温度
控制再去关小可转导叶来提高排气温度，防止机组超温破坏。
FSR温度控制和IGV温度控制之间的关系如下：
（1）当机组不处于FSR温度控制，没有选择IGV温度控制，可转IGV导叶将以一定的速率开大到86°。
（2）当机组处于FSR温度控制，这时机组不能处于IGV温度控制。可转导叶应该以较快的速度打开到全开位置，以求加大通过压气机
的空气流量来降低燃气的温度。
四、IGV系统的报警及保护
为了确保可转导叶系统可靠安全运行，设置了一系列的报警与保护。主要有以下报警与保护：
（1）当可转导叶的实际位置与所要求的角度位置相差5°并且持续时间超过5秒，显示报警信息“INLET GUIDE VANE CONTROL
TROUBLE AL-ARM”进口导叶控制故障报警。
（2）在启动过程中，当可转导叶的实际位置与所要求的角度相差7.5°的时间超过5秒时，显示报警信息“INLET GUIDE VANE
CONTROL TROUBLE TRIP”进口导叶控制故障跳闸。并将机组遮断停机。
（3）在机组转速大于等于13.5%，如果可转导叶位置反馈信号小于21°且持续时间超过5秒，显示报警信息“INLET GUIDE VANE
POSITLON SERVO TROUBLE”进口导叶位置伺服故障。
（4）燃机全速后如果可转导叶位置反馈信号小于38°，则说明失去了位置反馈信号，将显示报警信息“进口导叶位置伺服阀故障”。
（5）当可转导叶处于温度控制方式时显示信息“IGV TEMP CONTROL”。当可转导叶处于手动控制方式时显示信息“IGV MANUAL
CONTROL”。当可转导叶全部打开时，显示信息“IGV FULL OPEN”。
（6）如果在额定转速的13.5%以下，可转导叶没有处在29°持续时间超过5秒时，将显示报警信息“INLET GUIDE VANE OPEN ALARM”
可转导叶位置故障。
结束语
本文介绍了IGV系统在PG6111FA燃气轮机发电机组中的应用，IGV对于燃机机组运行来说是十分重要的，IGV系统合理的控制不仅提高
机组的安全性能，也对机组的经济性能有着很大的影响。应定期对IGV叶片及执行机构、跳闸油阀、进气室进行检查、清理，对伺服阀、
滤网定期进行检查维护更换。确保机组的稳定安全运行。
参考文献：
[1]朱欲晓，赖伟彬。燃气轮机机组空气进口导叶控制逻辑分析广东电力，2009，22
[2]薛志敏，浅谈S109FA机组IGV控制与运行[J]燃气轮机发电技术，2012
[3]6FA燃气轮机运行维护手册
作者简介：张衍文（男），1989年生，工程师，从事燃机控制工作。
2024年7月12日发(作者：荀聪慧)
浅谈PG6111FA燃气轮机进口导叶控制系统 张衍文
发布时间：2022-03-10T15:50:42.799Z 来源：《中国电力企业管理》2021年10月 作者： 张衍文
[导读] 压气机是燃气轮机的重要组成部分，而进口导叶控制系统（IGV）是燃机压气机最关键的技术。
浙江大唐国际江山新城热电有限责任公司 张衍文 浙江省江山市 324100
摘要：压气机是燃气轮机的重要组成部分，而进口导叶控制系统（IGV）是燃机压气机最关键的技术，通过控制进口导叶的开度，可以在
低转速是防止压气机喘振，也可以在部分负荷时，提高排烟温度，提高联合循环机组的热效率。本文介绍IGV系统的组成，控制基准以及
报警和保护。
关键词：进口导叶、控制基准、温控
一、概述
PG6111FA燃气轮机由美国GE公司生产，燃气轮机由一台18级的轴流式压气机、一个由6个低氮燃烧器的燃烧系统、一台三级透平和辅
助系统组成。其中进口导叶IGV被用于压气机进口导叶的定位和燃气轮机相关的控制。进口导叶执行机构的底座是被焊接在燃机底座上
的，通过带有球面杆端轴承的连杆机构与IGV控制环相连。
燃气轮机进口可转导叶IGV主要有三方面的作用:
1、在燃机启动，停机低转速过程中，起到防止压气机发生喘振的作用；
2、当联合循环部分负荷运行时，通过关小IGV的角度，减小压气机进气流量，使燃机的排烟温度保持在较高水平，以提高联合循环装
置的总体热效率；
3、在联合循环机组的启动、停机过程中，通过调节进口可转导叶的开度，调节燃气轮机的排烟温度，来实现燃气轮机排气温度与汽轮
机缸温的匹配。
二、IGV组成
IGV系统的由九个部分组成，它们是（1）90TV-1压气机IGV伺服阀；（2）96TV-1压气机IGV线性位置变送器；（3）96TV-2压气机
IGV线性位置变送器；（4）压气机IGV液压装置；（5）IGV系统液压油蓄能器；（6）FH6-1液压油供给滤网；（7）IGV执行机构；（8）
IGV液压系统遮断阀；（9）VR81-21液压供给安全阀。由1套独立的液压油动力单元，提供压力稳定清洁的高压动力油，并回收执行机构的
回油；同时为跳闸电磁阀模块提供压力油。在高压管道上增设一套高压蓄能器组，连接到系统高压管路上用于存储压力油，在执行机构供
油不足时补充供油及IGV阀门快关时所需大流量供油时提供瞬间大流量，解决系统因油压低引起油泵联动的问题及满足IGV阀门快关要求，
并吸收压力冲击、稳定系统油压。
三、IGV控制基准
IGV控制基准信号包括四个信号，它们是IGV最大角度信号CSRGVMAX、手动IGV基准信号CSRGVMAN、部分转速基准信号
CSRGVPS、温度控制基准信号CSRGVTC。
CSRGVMAX：限制IGV最大角度位置86°。压气机水洗时，IGV是不经最小值选择门，开在最大位置。
CSRGVMAN：限制IGV的最大角度位置，若选择IGV手动控制时，可以把IGV在43.5o～86o的范围内进行调节。
CSRGVPS：在启动和停机过程中，为了使压气机叶片通道中部发生旋转失速现象而引起压气机喘振致使机组受到损害，必须使通过压
气机的空气容积流量与机组的转速之间有良好的匹配关系。通过压气机的空气的容积流量与压气机进口的温度有关，所以用压气机进气温
度对机组转速做修正，得到一个修正转速，用修正转速做参数给出IGV的部分转速基准信号对可转导叶进行调节。计算修正转速的公式如
下：
TNHCOR=TNH×
其中：TNH：机组转速；CTIM：压气机进气温度；TNHCOR：修正转速；
燃气轮机正常启动后，当修正转速在0%～76%的范围内，IGV一直处于位置29°，当修正转速到76%时，IGV位置关闭到23 °，修正转速
到79%时，IGV开始开大，当修正转速到达89%时IGV开到54°，IGV位置在54°直到转速到100%。在正常停机时，机组从100%的转速开始减
速，在修正转速从90%减速到76%，IGV位置从49°关闭到23 °，修正转速从76%减到70%，IGV位置从23°开启到29 °，IGV位置在29°到燃机
投盘车停机完成。
3.1、IGV温度控制
温度控制基准信号：对可转导叶进行温度控制，主要是为了在联合循环运行时，使透平排气温度保持在允许的最高水平，提高联合循
环的总体热效率。对机组的温度控制是通过把FSR温度基准信号和排气温度信号进行运算，通过控制燃料阀的伺服阀来改变进入燃烧室的
燃料量，以保证机组不超温，从而避免燃气通道的高温部件超温烧毁，保证机组的安全运行，延长机组的使用寿命。对可转导叶进行温度
控制是通过把IGV温度基准信号和排气温度信号进行运算，用伺服阀（90TV）对可转导叶进行控制，以维持机组排气温度处于允许的最高
水平，提高联合循环的总体热效率。在机组不处于FSR温度控制的情况下，可以通过IGV温度控制将导叶关小，减少通过压气机的空气流
量，这样，对于同样的部分负荷，排气温度将有所提高，这时，燃气轮机的效率基本不变，而联合循环装置的总体热效率却得到了改善。
为了对IGV进行温度控制，必须像FSR温度控制一样，给出温度控制基准曲线。然而对可转导叶进行温度控制的基准低于FSR温度控制
基准。FSR温度基准是1045°F，IGV温度基准是1035°F。FSR温度控制优先于IGV温度控制。机组处于FSR温度控制，那么就不允许IGV温度
控制再去关小可转导叶来提高排气温度，防止机组超温破坏。
FSR温度控制和IGV温度控制之间的关系如下：
（1）当机组不处于FSR温度控制，没有选择IGV温度控制，可转IGV导叶将以一定的速率开大到86°。
（2）当机组处于FSR温度控制，这时机组不能处于IGV温度控制。可转导叶应该以较快的速度打开到全开位置，以求加大通过压气机
的空气流量来降低燃气的温度。
四、IGV系统的报警及保护
为了确保可转导叶系统可靠安全运行，设置了一系列的报警与保护。主要有以下报警与保护：
（1）当可转导叶的实际位置与所要求的角度位置相差5°并且持续时间超过5秒，显示报警信息“INLET GUIDE VANE CONTROL
TROUBLE AL-ARM”进口导叶控制故障报警。
（2）在启动过程中，当可转导叶的实际位置与所要求的角度相差7.5°的时间超过5秒时，显示报警信息“INLET GUIDE VANE
CONTROL TROUBLE TRIP”进口导叶控制故障跳闸。并将机组遮断停机。
（3）在机组转速大于等于13.5%，如果可转导叶位置反馈信号小于21°且持续时间超过5秒，显示报警信息“INLET GUIDE VANE
POSITLON SERVO TROUBLE”进口导叶位置伺服故障。
（4）燃机全速后如果可转导叶位置反馈信号小于38°，则说明失去了位置反馈信号，将显示报警信息“进口导叶位置伺服阀故障”。
（5）当可转导叶处于温度控制方式时显示信息“IGV TEMP CONTROL”。当可转导叶处于手动控制方式时显示信息“IGV MANUAL
CONTROL”。当可转导叶全部打开时，显示信息“IGV FULL OPEN”。
（6）如果在额定转速的13.5%以下，可转导叶没有处在29°持续时间超过5秒时，将显示报警信息“INLET GUIDE VANE OPEN ALARM”
可转导叶位置故障。
结束语
本文介绍了IGV系统在PG6111FA燃气轮机发电机组中的应用，IGV对于燃机机组运行来说是十分重要的，IGV系统合理的控制不仅提高
机组的安全性能，也对机组的经济性能有着很大的影响。应定期对IGV叶片及执行机构、跳闸油阀、进气室进行检查、清理，对伺服阀、
滤网定期进行检查维护更换。确保机组的稳定安全运行。
参考文献：
[1]朱欲晓，赖伟彬。燃气轮机机组空气进口导叶控制逻辑分析广东电力，2009，22
[2]薛志敏，浅谈S109FA机组IGV控制与运行[J]燃气轮机发电技术，2012
[3]6FA燃气轮机运行维护手册
作者简介：张衍文（男），1989年生，工程师，从事燃机控制工作。