9FA单轴燃气-蒸汽联合循环机组旁路系统控制及运行.pdf

9fa单 轴 燃 气-蒸 汽 联 合 循 环 机 组 旁 路 系 统 控 制 及 运 行 陈贻城 (福建省电力试验研究院, 福建福州350007) 摘要:介绍了广州珠江天然气发电有限公司9fa单轴燃气-蒸汽联合循环机组旁路系统的压力及温度控制 方法,指出该公司旁路系统存在的设计缺陷。 关键词: 燃气-蒸汽联合循环; 旁路系统; 控制逻辑 中图分类号:tk323文献标识码:b文章编号:1006- 0170(2007)03- 0042- 03 fujian dianli yu diangong 第27卷第3期 2007年9月 issn1006- 0170 cn 35- 1174 /tm 广州珠江天然气发电有限公司2台9fa级联 合循环机组,燃机由美国ge公司生产,型 号为 pg9351fa(箱装式发电机组ms9001系列fa型), 简单循环单轴机组出力为255.6 mw。 汽轮机由哈尔 滨动力设备股份有限公司生产,型号为d10, 为三 压、 一次中间再热、 单轴、 双缸双排汽、 无抽汽纯凝式 机组。余热锅炉是引进alstom公司技术, 由哈尔 滨锅炉厂生产的三压、 一次中间再热、 卧式、 无补燃、 自然循环余热锅炉。机组旁路系统 由cci公司提 供, 具有高、 中、 低三级100 %容量的液压旁路系统。 由于9fa级联合循环机组是单轴机组, 且余热锅炉 没有旁路烟囱, 因而旁路系统在机组启、 停、 跳闸或 甩负荷过程中具有十分重要的作用。本文详细阐述 高、 中、 低压旁路在机组启、 停、 跳闸或甩负荷过程中 压力和温度的控制方式,提出在实际运行操作中应 该注意的事项, 对旁路系统存在的问题提出建议, 供 设计修改参考。 1旁路系统概述 旁路油站主要由油箱、 电机油泵组、 循环滤油及 其冷却装置、 蓄能器、 压力控制阀块及其连接块、 阀 门执行油缸和其他辅助元件组成。旁路由液控角式 压力调节阀、 液控球型喷水减温调节阀、 电动喷水减 温隔离阀组成。机组旁路系统基本参数见附表。 与电动旁路相比, 液压旁路具有电液执行器体 积小、 推力大、 动作快而准确的优点,3个旁路压力 调节阀同时动作的快速关闭时间仅1.5 s。 旁路的控制 高压旁路控制 2.1.1高压旁路减压控制 机组启动时, 高压旁路系统投入自动, 压力设定 值自动设定为最小压力3.76 mpa。当高、 中压蒸汽 参数满足汽轮机进汽要求后,mark汽轮机发进汽 指令,高压调门缓慢开启。随着汽轮机进汽量的增 加, 高压旁路前压力缓慢下降,旁路压力阀逐渐关 小, 维持阀前压力在3.76 mpa。旁路压力调节阀开 度减至10%以下时, 可以选择高压主蒸汽压力进入 ipc(入口压力控制)方式。dcs收到mark发出的 “ 汽轮机进入ipc方式” 后, 使旁路压力设定值自动 跟踪当前实际高压蒸汽压力值( 再加上0.35 mpa) , 但最大设定值为10.2 mpa( 此限制值由dcs根据余 热锅炉高压汽包、高压蒸汽管道的安全门整定值以 及高压蒸汽实际可以到达的压力值决定) , 保证高压 旁路在机组正常运行过程中处于关闭状态。 当汽轮机退出ipc方式、 机组跳闸或甩负荷时, 高压蒸汽旁路压力控制器由跟踪模式切为压力控制 模式。 跳闸时刻的高压蒸汽压力被采样并保持, 作为 高压旁路压力控制设定点,以便压力超出设定值时 2 2.1 42- 快速开启旁路阀。 当发生下述情况时, 高压旁路阀快速关闭:凝 汽器真空低于80kpa;高压旁路后蒸汽温度持续 30s高于218 或者高压主气温度持续5s高于232 ;凝汽器热井水位高960 mm;高压汽包水位 高229 mm。 2.1.2 高压旁路减温控制 高压旁路减温水用于调节旁路蒸汽温度,在减 温水流量大于5 t/h情况下,采用二级串联控制模 式。 内环采用pi调节, 控制指令为减温水流量, 反馈 为实际流量。减温水流量计算式为: watt=whpbyp hhp- htarg htarg- hatt 式中watt减温水流量指令; whpbyp根据旁路压力调节阀开度计算得到 的旁路蒸汽流量; htarg减温器后旁路蒸汽焓, 保证旁路阀后 蒸汽具有16.67 的过热度; hhp计算得到的旁路阀前蒸汽焓; hatt减温水焓。 外环采用pid控制方式,其控制指令为与旁路 阀后压力函数f(x1)对应的温度, 反馈为旁路阀后蒸 汽温度, 其最高值和最低值分别限定为145 和200 。外环控制回路的输出叠加到内环控制器的指令 上, 内环控制回路旁路蒸汽流量变化的前馈作用, 外 环控制回路细调旁路后蒸汽温度。 这样, 旁路减温阀 既能快速响应旁路蒸汽流量的变化, 又能准确控制 蒸汽温度。 在启动或特殊情况下, 若计算得到的内环减温 水流量指令小于5 t/h, 或旁路阀的开度指令与实际 开度之差大于10 %, 则旁路减温阀开度直接采用单 回路控制。 在机组跳闸或甩负荷时, 利用超弛回路, 在3 s 内迅速将旁路减温阀开到与旁路阀前蒸汽能量函数 f(x2)对应的旁路阀开度, 然后交由pi回路(单回路或 串级回路)控制。 另外, 旁路阀后温度设定值也可以根据需要手 动设置, 由单回路控制来调节旁路减温阀开度。 高压旁路减温控制逻辑图见附图。 2.2中压旁路控制 机组启动时, 中压旁路控制投入自动, 压力设定 值自动设定为最小压力1.42 mpa。当进行蒸汽冲洗 时,中压主蒸汽电动门及中压主蒸汽压力调节阀关 闭。 若中压主蒸汽允许并入冷再(汽机高压缸到锅炉 再热器之间的管道)后, 再进入再热器, 则开启中压 主汽电动门。 中压主汽压力控制投自动, 并将压力设 定值设置为1.42 mpa。 随着中压主蒸汽进入冷再, 中 压旁路阀的压力设定值自动跟踪当前中压汽包出口 压力( 再加上0.24 mpa), 但最大设定值为2.55 mpa (此限制值由dcs根据余热锅炉中压汽包、中压蒸 汽管道的安全门整定值以及中压蒸汽实际可以到达 的压力确定), 并随着机组负荷增加, 中压主蒸汽压 力上升, 中压旁路阀逐渐关小, 直至全关。 机组跳闸或甩负荷时, 余热锅炉中压汽包压力 调节阀快速关闭。中压蒸汽旁路压力控制由跟踪模 式切为压力控制模式,跳闸时刻的中压蒸汽压力被 采样并保持, 作为压力设定点。 中压旁路快速关闭条件、 减温水控制方式, 均与 高压旁路相同。 2.3低压旁路控制 在机组启动过程中, 低压旁路阀投入自动, 压力 设定值由运行操作人员根据低压蒸汽压力设定。当 低压主蒸汽从中压缸排入低压缸后,可以将低压旁 路的压力设定值改为0.37 mpa, 低压旁路阀由于设 定值的提高而逐渐关闭, 并在正常运行时保持全关。 当投入低旁压力控制时,低压旁路的压力设定值高 限设为0.395 mpa。 机组跳闸或甩负荷时, 低压旁路调节阀压力设 定值不会自动设定当前低压主蒸汽压力,而是保持 原来设定值不变。如果低压蒸汽压力上升到该压力 调节设定点, 则低压旁路调节阀动作。 低压旁路快速关闭条件、 减温水控制方式, 均与 高压旁路相同。 3旁路系统设计缺陷 (1)目前, 调节阀的密封性已经达到运行要求, 无需在喷水减温调节阀前设置电动截止阀。广州珠 江天然气发电有限公司2台机组,为满足喷水减温 调节阀能跟上旁路压力调节阀快速动作时的减温水 需求量, 常使电动截止阀处于开启状态, 其防止泄漏 的初衷形同虚设。 (2)旁路逻辑中, 当汽包水位高于跳机值时, 将 同时强行快速关闭旁路。 如果机组在高负荷工况下, 汽包水位高跳机、旁路快关,则将导致蒸汽压力升 高, 锅炉安全门动作。这条逻辑有待商榷。 (3) 热态启动过程中 , 即使高 压主汽调节阀全 开,高压蒸汽压力也不会下降到36 m以下, 高 压旁路不会自动关闭, 根据不同工况, 一般还有 3 .7pa 40 4- %左右的开度。如果此时投入ipc, 由于旁路将以较 快的速度完全关闭, 因而会引起高压汽包压力的较 大波动。因此, 在投入ipc前, 需要手动将高压旁路 缓慢关闭到10 %以下, 然后投入ipc, 将旁路阀重 新切到自动控制状态, 使旁路阀自动关闭。 4结束语 珠江天然气发电有限公司2台9fa级联合循 环机组为单轴机组,且余热锅炉没有旁路烟囱, 因 此, 旁路控制系统在机组启、 停、 跳闸或甩负荷过程 中具有十分重要的作用。在机组启停、 升降负荷、 甩 负荷负过程中, 系统均可投入自动, 表明该旁路系统 控制逻辑设计科学、 运行方式合理。 (收稿日期:2007- 03- 22) ! 日本tepco将为美南得克萨斯核电站提供咨询 日本最大的公用事业企业东京电力公司(tepco) 2007年3月宣布已经同意向美国南得克萨斯(stp) 的核电站电力提供技术咨询。 tepco将向stp核电运行公司提供建造和运 行咨询, 后者计划使用先进沸水堆(bwr)技术建 造个核