如何优化燃气轮机IGV运行效率？

随运行时间的增加，当大气温度较高时，机组在升负荷过程中易发生过早进入BPT或EXT控制，导致升负荷速率及实际最大出力大幅下降的异常情况。发生该现象的原因为燃气轮机运行过程中吸入的空气流量与运行需要不匹配，导致燃气轮机排气温度超过限定值，而根本上的原因为长时间两班制运行导致的机组老化及由此产生的不可恢复的性能下降。

目前，发生上述现象时，一般的解决方法是按三菱的要求，通过增大部分负荷下IGV开度，即增大燃气轮机部分负荷下空气流量的方式，降低排气温度，从而避免机组过早进入温控。M701F3型机组IGV开度更改的典型情况如图3-108所示。

燃气轮机IGV运行优化的基本出发点，就是在避免机组过早进入温控，以及不影响机组调度性能和设备寿命的条件下，尽可能的提高机组运行效率。

一次性加大IGV开度虽能避免机组在升负荷过程中过早进入温控，但这是以牺牲机组部分负荷下的效率为代价的，对机组的经济高效运行影响较大。

为寻找IGV运行的最合理方式，提高机组运行经济性和可靠性，根据机组运行及IGV控制的实际情况，通过多次试验、大量计算和分析，逐步摸索出M701F3型燃气轮机IGV优化运行的方法和思路。

图3-108 M701F3型机组IGV开度更改典型情况

1.IGV开度设置分为冬夏两种模式

每年5月到11月（视当地实际气温而定），IGV开度设定为夏季模式，即调大部分负荷下IGV开度，在牺牲部分负荷效率的基础上确保升负荷速率及实际最大出力的正常。

从12月到次年4月（视当地实际气温而定），IGV开度设定为冬季模式，即恢复IGV开度设定值至初始值，提升部分负荷下的运行效率。

该方案的优点是能够避免高温天气对机组运行性能的影响，但每次更改IGV开度设定时需安排一次燃烧调整，费用不菲。

2.在IGV控制逻辑中增加部分负荷和大气温度修正

波浪线的范围如图3-109所示，可考虑在IGV控制逻辑中增加部分负荷和大气温度的修正，其作用是使IGV开度设定增加一个关于部分负荷和大气温度的额外偏差量，从而实现大气温度较高时，适当放大IGV开度，避免机组过早进入温控；大气温度较低时，保持原有IGV开度设定值不变，确保机组运行效率在较高水平。

该方案的优点是无需进行燃烧调整，IGV开度灵活跟随大气温度变动，不用定期更改，确保了机组的运行经济性和调度性能。(www.xing528.com)

3.增加燃气轮机负荷偏差值

IGV开度的大小主要由燃气轮机功率决定。因此，当机组发生过早进入BPT控制的情况时，可在IGV控制逻辑中适当放大燃气轮机功率，从而变相放大IGV开度。当机组顺利升到较高负荷后再恢复燃气轮机功率至正常值。该方案的优点是只有在发生过早进入BPT控制的情况时，IGV开度才放大；而其他时间，IGV开度均保持原值。如此可以最大程度地保证机组运行效率维持在较高水平。

图3-109 IGV控制逻辑增加大气温度修正的方案

4.在IGV控制逻辑中增加大气压力修正

由气体状态方程PV=mRT可得大气密度ρ=P/（RT），即大气密度与大气压力成正比，与大气温度成反比。燃气轮机IGV开度相同时，进入压气机的空气体积流量是相同的，因此，进入燃气轮机的空气质量流量与大气压力成正比关系。

进入燃气轮机的空气流量若高于设计值，则燃气轮机的排烟温度将降低，机组运行效率也随之降低；进入燃气轮机的空气流量若低于设计值，则燃气轮机的排烟温度将升高，机组运行效率也随之升高，但这样会增大机组过早进入温控的概率，可能得不偿失。因此，为确保机组运行在设计值附近，始终保持较高运行效率和运行可靠性，就要保证进入燃气轮机的空气流量不受大气温度、大气压力的影响，就需对IGV开度进行大气温度和大气压力修正。因为M701F3型机组运行时的性能保证基准条件为大气温度27.5℃、大气压力100.18kPa，因此当大气温度、大气压力偏离上述值时就应该对IGV开度进行修正。

M701F3型机组IGV控制逻辑中有大气温度方面的修正，即图3-109所示的函数FX10。当大气温度偏离27.5℃时，该函数即对IGV开度进行修正。

M701F3型机组IGV控制逻辑中并无大气压力的修正，这将导致机组运行经济性的显著下降。据统计，惠州LNG电厂厂区大气压力全年平均值约为101.24kPa，比机组大气压力性能保证基准值高约1%。这将导致机组在各负荷段运行时，全年平均进气流量较设计值偏高约1%，等效于IGV开度平均增大约3%，机组效率将随之整体下降约0.2%，三台机组全年将减少多达数百万元的效益。因此，在IGV控制逻辑中增加大气压力修正显得尤为必要。

5.投用并优化IGV温控功能

M701F3型燃气轮机是具有IGV温控功能的，其作用可如下简单描述：当EXT平均值低于设定值时，IGV开度将变小（或减缓变大幅度）；当EXT平均值高于设定值时，IGV开度将变大（或减缓变小幅度）。如此，燃气轮机排气温度将始终接近设定值，从而在保护热通道的前提下尽可能提高了联合循环的效率。

在综合考虑蒸汽循环运行要求，确保联合循环整体效率维持在高水平的前提下，投入并优化IGV温控功能应当是可行的。