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旁路全程自动控制在中压缸启动汽轮机组中的实现 |
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| 旁路全程自动控制在中压缸启动汽轮机组中的实现 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:26:30  |
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摘要:描述了中压缸启动机组的旁路全程控制的方法，指明了控制过程中的关键点，并结合某电厂600MW中压缸启动机组的控制过程介绍了实现旁路的全程自动的具体操作方法，这对同类型机组有一定参考价值和借鉴意义。
关键词: 旁路系统 中压缸启动 自动控制
0 前言
通常情况下，汽轮机组启动的方式主要有三种：高压缸启动、中压缸启动和高中压缸联合启动，其中，中压缸启动因其在同样的条件下启动速度快、设备寿命损耗小而备受关注[1]。
中压缸启动机组其设计目的能否完全达到，在很大程度上依靠其旁路配置，而对旁路的正确操作则是实现汽轮机组顺利启动的关键。中压缸启动机组旁路配置相对复杂，手动操作也较多，在一定程度上限制了这种方式的推广使用[2]。嘉兴发电厂二期工程两台中压缸启动机组均实现了旁路的全程自动控制，这对同类型的机组有一定的借鉴意义。
1 设备简介
嘉兴发电厂二期工程#3、#4机组是采用东方汽轮机厂引进日立技术的600MW、单轴、三缸(高中压缸合缸)、四排汽、亚临界、一次中间再热、双背压、凝汽冲动式汽轮机。锅炉为北京巴威有限公司生产的B&WB一2020／17．5一M型亚临界自然循环汽包炉，正常起停均采用中压缸启动方式。该机组配置了高压、低压两级串联旁路系统，容量为40%MCR。高低压旁路各自配有一套单独的液压动力控制系统来驱动，阀体及控制系统均为德国Bopp & Reuther公司生产，其主要设备有高旁压力调节阀、高旁温度调节阀、高压旁路喷水隔离阀各一个；低旁压力调节阀、低旁温度调节阀、低压旁路喷水隔离阀各两个。高、低旁压力调节阀和减温水调节阀及隔离阀的开关均有电磁阀控制，并能实现在2秒内旁路调节阀的快开、快关功能。
2 启动过程中与关键点控制
该机组中压缸启动时，由中压调门控制汽机进汽量使机组从盘车状态逐渐达到全额定转速，这个期间高调门处于关闭状态，高压缸不进汽；机组并网后，机组进行控制方式切换，也即是“倒缸”操作，中调门全开，高调门逐渐开启，并控制汽轮机的进汽量，以实现机组负荷的控制。在此过程中，旁路的作用就是在汽轮机冲转前启动时配合锅炉的升温、升压；汽轮机冲转及并网后配合中压缸和高压缸之间进汽控制方式的切换。
在中压缸启动过程中，以下几处是关键点[3]：一、汽轮机的“倒缸”是由DEH控制、并与旁路一起完成的，在保证DHE与旁路控制信号正常传递的情况下，要求旁路具有一定的快开保护功能，防止事故工况下系统压力突升；二、汽轮机冲转前，由于旁路的投用，再热蒸汽已经具备了较高的压力和温度，因此，在“倒缸”时，由于高排逆止阀后是有压力的，也就存在着该阀门不能顺利打开的可能，高压缸内流通的少量蒸汽不足以带走鼓风摩擦而产生的热量，这就会造成高排金属温度迅速上升而损坏汽轮机；三、由于汽轮机“倒缸”过程的升负荷率可以达到30MW/min，将流经旁路的蒸汽完全切换至汽轮机内部时蒸汽压力会产生较大波动，从而会对汽包水位带来的很大的影响。
通过对旁路的合理控制，以上情况在运行中可以得到很好的解决。首先，在锅炉点火、升温、升压阶段控制旁路配合燃料的增加，逐渐控制蒸汽参数的上升，在蒸汽参数满足汽轮机冲转参数的要求后，旁路控制主、再热蒸汽的压力，由燃料量的多少来满足冲转需要的蒸汽温度和流量；其次，在汽机的升速、并网过程中，旁路也只要控制住主、再热蒸汽压力，以减少对汽包水位灯相关参数的扰动，在进行汽轮机进汽方式的切换过程中，由低旁控制再热蒸汽压力，将再热汽压力由冲转时的1MPa降至0.5MPa左右，保证高排逆止阀的顺利打开；再次，在确定合理的倒缸负荷的基础上进行“倒缸”操作[4]，DEH的“倒缸”执行命令同时送给旁路控制系统，低旁首先开大降低再热蒸汽压力，高旁维持原设定的主蒸汽压力，在切换时汽机进汽量增大，蒸汽压力下降，为维持设定的压力而逐渐关小高、低压旁路阀，在机组负荷达到倒缸要求设定的目标负荷后，由DEH发指令给旁路倒缸结束，高、低压旁路以一定的速率自行关闭；最后，在高、低压旁路均关闭后，旁路控制自动切换至监视主蒸汽压力变化率的回路，在主、再热蒸汽压力发生突升时能迅速泄除一定的蒸汽，达到防止超压的目的，同时也可在机组发生跳闸时迅速打开，并维持跳机前的蒸汽压力。
3、旁路全程自动控制的实现
该机组旁路控制有两种方式 ，一是PLC控制即全过程自动控制，不需要人为干预；二是手动控制，即通过人为改变压力设定值或者改变阀位来实现控制。根据上述旁路自动控制的要求，在高旁PLC控制方式上设置了最小开度模式、升压模式、固定压力模式、跟随模式。低旁PLC控制方式有最小开度模式、固定压力模式和跟踪模式。
锅炉点火后，将高、低旁控制投入PLC自动控制，旁路转入最小开度模式，高、低旁开度自动开启5％，并将高、低旁调节的最低开度限制在5%，同时将高低旁压力、温度控制切至手动方式。随着锅炉的温高和压力的升高，当主蒸汽压力达到2MPa，高旁运行方式切至升压模式，同时将高旁温度、压力控制由“手动”切至“自动”方式，根据锅炉启动状态（冷、温、热、极热）将主蒸汽压力上升到汽机的冲转压力要求（主蒸汽压力冷态为5.9MPa、温态和热态为8.52MPa、极热态为12 .8MPa，升压率冷态为0.04MPa/min、温态为0.08MPa/min、热态为0.14MPa/min、极热态为0.18MPa/min）。
当主蒸汽压力升到目标值后高旁控制自动切至固定压力模式，此时高旁就维持上述要求的设定压力。而低旁在最小开度模式5秒后低旁自动切至固定压力控制方式，同时将低旁压力、温度控制由“手动”切至“自动”方式，控制再热蒸汽压力达1 MPa。
当蒸汽压力、温度满足要求后，汽机完成冲转至3000r/min及发电机并网带初负荷，旁路则处于固定压力模式，维持当前主、再热蒸汽压力的稳定。当DEH发出“倒缸”指令时，低旁控制再热汽压力设定值以3MPa/min的速率由1 MPa降为0.5MPa，同时DEH 指令增大开中调门，当DEH调门控制指令大于20%，高调门开始开启，高压缸也开始进汽，此时高、低旁阀门控制压力调节往下关，当达到目标负荷或高旁压力调节阀已关闭时DEH会发出倒缸结束指令，旁路系统接收到后将高、低压旁路控制自动切至跟踪模式，高旁控制主蒸汽压力设定值为主汽门前压力叠加0.4MPa，升压率为0.6MPa/min，高旁调节关闭，低旁控制再热蒸汽压力叠加0.2MPa，升压率为2MPa/min低旁调节关闭。
在机组正常运行中，旁路一直处于压力跟踪状态，当主汽压升压率超过0.6MPa/min时，高旁控制主蒸汽压力设定值为当前主蒸汽压力，同时升压率自动降为0 MPa/min，高旁开启调节，当实际主汽门前压力低于设定值时高旁调节关闭，此时高旁控制主蒸汽压力设定值为主汽门前压力叠加0.4MPa，升压率为0.6MPa/min；当主汽压升压率超过0.6MPa/min时，低旁控制再热蒸汽压力设定值为当前再热蒸汽压力，同时升压率自动降为0 MPa/min低旁开启调节，当实际再热蒸汽低于设定值时，低旁调节关闭，此时低旁控制设定值为再热蒸汽压力叠加0.2MPa，升压率为2MPa/min。
当发电机解列或者汽机跳闸锅炉没有MFT时旁路会自动从跟踪模式切至固定压力模式控制。当锅炉MFT或旁路快关时旁路自动撤出PLC的所有控制模式，同时将高、低旁调节的最低开度复位至0%。
经过调试与运行阶段的调整，尤其在执行汽机“倒缸”过程时，此时DEH控制的升负荷率大，调门调节速度快，对汽包水位的影响非常大，此时就要求旁路的自动调节也要快，两者相匹配，才能降低对汽包水位的影响，通过不断的调整参数按照以上控制方式，嘉兴发电厂二期工程#3、#4机组就已经完全实现机组运行时旁路的全过程自动控制，汽包水位变化在±60mm之间，未发生过在“倒缸”过程中的机组跳闸事件，旁路自动控制机组中压缸启动是比较成功的。
4 结束语
（1）中压缸启动机组的旁路控制关键要做到使高排逆止阀顺利打开、高排金属不超温、汽包水位波动小等几个方面，而这些都可以通过精心调整旁路控制方式予以解决；
（2）该厂两台机组全程旁路自动控制的成功给国内在压缸启动机组的运行积累了经验，有助于中压缸启动方式的应用与推广，事实表明，中压缸启动方式中一种易于控制、方便快速的启动方式；
（3）合理的旁路控制能够帮助实现中压缸启动机组的顺利启动，全程自动控制减少了人为干预，提高了机组运行的自动化水平。
参考文献：
[1] 陆地.对国产300 MW 汽轮机组采用中压缸启动技术的探讨[J]. 电力学报，2003，(2)：130-133
[2] 刘佳平. 汽轮机的中压缸启动[J]. 江西电力职业技术学院学报，2003，(2)：4-5
[3] 金正祥，周小明，卜保生. 日立6O0 MW机组中压缸启动[J].中国电力，2004，(10)：38-41
[4] 李
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