高低压旁路控制说明.doc

瑞士CCI AG HEGIFELDSTRASSE 10邮箱温特图尔 CH-8404 电话+41-(0)52-262 11 66传真+41-(0)52-262 03 65功能说明高/低旁自动化 1. 简介30年苏尔寿旁路系统（包括控制功能和安全功能）的使用经验表明，旁路控制器既不是锅炉控件的集成部分，也不是汽轮机控件的集成部分。苏尔寿旁路系统是一个独立的系统，可满足整个电厂的操作要求（例如锅炉和汽轮机）。旁路控制器和其它系统之间的有源信号很少。它的重要性体现为它是一个旁路控制器，能够完成旁路操作的确切要求，并能完成安全功能或快开/快关功能。重压工作的阀门和管道寿命要求，特别是在所有操作模式或过渡时进行精确蒸汽降温的要求，对苏尔寿旁路控制器提出了挑战。2. 高旁控制器 苏尔寿高旁控制器是集成系统，具备功能信号调整、控件和阀门定位功能(图1)。可根据电厂的具体需求定制操作员界面类型。下面描述的启动、关机功能为全自动模式。安全功能信号调整操作员界面选项设定点生成控制测试阀定位器图1 带安全功能的高旁控制器（双管）通过几个标准化接口信号，苏尔寿旁路控制器可以很容易地接入到整个电厂的自动化系统中。在不同的工况下，高旁控制器的功能可概括为以下几点：l 锅炉启动控制器必须应根据锅炉的蒸汽量来控制、增加锅炉的蒸汽压力。旁路必须能将蒸汽流传输到再热器中,从而保证通过过热器和再热器的蒸汽流适当。蒸汽流经旁路时，旁路控制器应该能控制进入再热器的蒸汽的温度。l 汽轮机启动 高旁控制器应该能控制蒸汽压力，直到由锅炉主控制器接替压力控制。0144/26.06.98/Ri D1_HDNDe 4/4l 带负荷运转旁路被关闭，但控制器应准备好防止流通蒸汽过压或压力梯度过大。l 汽轮机甩负荷/跳闸控制器应打开旁路阀（若需要可使用快开装置协助）以防止流通蒸汽过压，并控制压力，直到汽轮机再次接过负荷。l 安全功能许多国家允许使用高旁阀作为锅炉高旁部分的安全阀，高旁侧不再需要其它的传统安全阀。高旁必须配置完全独立的硬件安全系统。从功能上，该系统应完全集成到旁路控制器中，以确保安全功能和控制功能之间的平滑过渡。主蒸汽管道冷再热管Safety System 安全系统HP Turbine 高压汽轮机Pressure Controller 压力控制器Temperature Controller温度控制器Reheater 再热器PT 压力变送器TT 温度变送器YT 位置变送器PS 压力开关图2 带安全功能的高旁系统（双管系统） 基本控制图图2显示了带主控制功能的双管高旁系统的主要元件：l 压力控制器l 温度控制器l 喷水隔离阀控件l 安全功能2.1 压力控制图3更详细地显示了压力控制器和压力设定点生成器的结构。图4启动图中再次描述了压力控制器的不同功能和运转模式。冷启动一开始，即应激活最小开度(Ymin) 。可以确保开启开路径从而蒸汽立即流过过热器和再热器。当蒸汽量足够达到预定义的最小压力(pmin) 时，控制器则打开旁路阀开始控制流通蒸汽压力。当阀门位置达到预定义的值Ym 时（由锅炉启动过程中期望的蒸汽流确定），设定点生成器开始根据锅炉的蒸汽量增加压力设定点，但最大梯度受限。Setpoint Generator设定点生成器Pressure Controller 压力控制器Rate Limiter 比率限制器Start up 启动follow 跟随 操作模式：压力控制（固定pr. Ps） 启动 跟随（旁路关闭）固定值 设置值图3 高旁压力控制器压力/负荷/流量 时间Steam Flow 蒸汽流Pressure 压力Turbine Load 汽轮机Start up 启动follow 跟随 阀位时间图 4 用高旁冷启动达到启动汽轮机(Psynch) 的压力后，设定点发动机切换到（固定）压力控制。汽轮机接收蒸汽后旁路开始关闭，直到汽轮机消耗掉锅炉生成的所有蒸汽并且旁路完全关闭。旁路关闭后，压力设定点跟踪实际的压力（加阈值dp），使旁路保持关闭(跟随模式)。仍然要限制压力设定点的最大梯度。若设计蒸汽压力超过该梯度，旁路将逐渐打开，控制器返回压力控制模式。由旁路控制压力，直到恢复正常操作且旁路再次关闭。2.2 温度控制就温度控制而言，在此必须说明在各种工况下，为了准确控制蒸汽温度，要求控制器完全匹配高旁的各种工况(低负荷、满负荷快打开等)。在各种工况准确控制温度可以保护阀门、管道的重压管壁。3. 低旁控制器苏尔寿低旁控制器是集成系统，有功能信号调整、控件和阀门定位功能(图5)。可根据电厂的具体需求定制操作员界面类型。通过几个标准化接口信号，苏尔寿旁路控制器可以很容易地接入到电厂的整个自动化系统中。尽管与高旁控制器一样相对独立地操作，低旁控制器必须与高旁系统协同工作，并允许过量的蒸汽流输送到冷凝器（不允许进入汽轮机）。安全功能信号调整操作员界面选项设定点生成控制测试阀定位器图5 低旁控制器（双管）3.1 压力控制在不同的运转模式下，低旁压力控制器的功能可概括为以下几点：l 锅炉启动控制器应该能控制再热器中的蒸汽压力。当旁路打开时，喷射控制器应该能控制蒸汽的减温，以便由冷凝器接收。l 带负荷运转旁路关闭，但是由控制器监控再热蒸汽压力，监控到压力增加到不可接受的程度时，对压力进行控制。l 冷凝器保护若冷凝器不能接受蒸汽或者喷水系统失常，为保护冷凝器，控制器必须通过一个独立的安全通道关闭旁路。HP Turbine 高旁汽轮机Reheater 再热器1st stage pr. 一期工程Cond. Protection冷凝器保护Setpoint generator设定点生成器LP-Bypass isolating valves低旁隔离阀Pressure Controller压力控制器LP-Bypass control valves 低旁控制阀冷凝器 Condenser图6 低旁系统（双管）基本控制图带负荷运转期间，汽轮机第一阶段的压力作为设定点生成器的负荷信号，设定点生成器产生一个负荷相关(滑压)压力设定点。利用大的旁路阀，高压再热器的流量能够超过冷凝器的吸收能力。对于这种情况，必须通过旁路控制器限制进入冷凝器的蒸汽流量。如果提供了电源操作再热器安全阀(例如：苏尔寿MSV阀),通过再热器安全阀与低旁的协调操作，能够改善汽轮机跳闸或高负荷时的甩负荷等电厂操作问题。苏尔寿低旁控制器能够为再热器安全阀操作提供必要的信号。3.2 喷水控制因为经过低旁减温器后的蒸汽通常接近或达到饱和，经过减热器后的温度不能作为控制信号。因此，必须通过计算蒸汽流量和蒸汽工况得到必要的喷水流量和喷水阀位置。反之，蒸汽流为蒸汽工况和旁路阀阀位的函数。低旁控制器提供必要的计算函数来进行计算，并且使用算出的喷水量作为水流控制器的设定点。功能说明高旁控制功能说明 0640/25.5.04 Rec HP_Bypass1.doc 5/5 版本 0 1.综述(图D)高旁控制器包括跟随件压力设定点生成（图DA/RA）压力控制器（图DB/TB）温度控制器（图DC）喷水隔离控件(图DF)2.生成压力设定点 2.1启动2.1.1模式选择(图RA)由操作员或DCS的“锅炉点火”信号设置“启动模式”。选择“启动模式”后，设定点生成器可以有三种不同的工况： 最小压力 压力斜线上升 重启当主蒸汽压力低于“Pmin” 时，激活“最小压力”。当主蒸汽压力高于“Pmin”、低于“Psync”时，激活“压力斜线上升”。当压力高于“Pmin”且BP阀关闭时，激活“重启”。 当在“最小压力”或“压力斜线上升”运行时，生成信号“启动序列”。压力达到“Psync”且BP阀打开后，“启动模式”立即取消。当激活了信号“已加载高旁汽轮机”或压力控制器切换到手动模式时，“启动模式”也立即取消。若“启动模式”、“跟随模式”和“关闭模式”未激活，则“固定压力模式”激活。当BP阀关闭且DEH 信号“已加载高旁汽轮机”激活，或DCS信号“锅炉点火”关闭，则激活“跟随模式”。BP控制器处于手动模式时，激活“跟随模式”。2.1.2设定点生成器(图DA)启动时，锅炉中没有压力，设定点生成器位于“最小压力”工况。压力设定点“Ps actual”设置为“Pmin”。压力控制器将BP阀门打开到最小位置“Ymin”处（参见：3.压力控制器）。一旦主蒸汽压力高于“Pmin”，进入“压力斜线上升”段。当BP阀位置“Yset” 超过“Ym”时，压力设定点“Ps demand”增加。压力设定点的增加量由梯度限制器限制，“压力斜线上升”操作中只允许正的压力梯度，在该操作模式，禁止降低压力设定点的“Ps actual”。一旦主蒸汽压力达到“Psync”，“启动模式”取消且“固定压力模式”激活。压力设定点“Ps demand”设置为最近的压力设定点“Ps actual”。在“固定压力模式”，操作员可以调节“压力设定点”。当在“已加载高旁汽轮机”时，由于压力下降，BP阀将自动关闭。一旦BP阀关闭，设定点生成器将切换到“跟随模式” （参见：2.2 带负荷运转）。在该模式压力设定点的“Ps actual”将随主蒸汽压力变化。加压锅炉启动时，选择“重启”，BP阀关闭。“重启”时压力设定点的“Ps actual” 随主蒸汽压力变化，只允许负的压力梯度。一旦锅炉压力开始增加，旁路阀则慢慢打开。BP阀打开后，若压力仍然低于“Psync”，设定点生成器将进入“压力斜线上升”段；若启动时压力已经高于“Psync”，则进入“固定压力模式”段。Pressure /Load/Flow压力/负荷/流量Start Sequence启动序列Min Press最小压力Pressure Ramp压力斜线上升Fixed Pressure固定压力Follow跟随Steam Flow蒸汽流量Turbine Load汽轮机负荷Fire on点火Turbine loaded汽轮机已加载2.2带负荷运转(图/DA/RA)在带负荷运转时（例如高旁汽轮机接过所有蒸汽），旁路阀被关闭。“跟随模式”被激活。在“跟随模式”，压力设定点的“Ps actual”随实际的主蒸汽压变化。根据实际的主蒸汽压，对最大压力梯度进行限制。压力设定点的“Ps actual”应加上一压差“dP”，以使BP阀保持关闭状态(参见：3. 压力控制器)。当主蒸汽压力增加到旁路控制器设定点的“Ps actual + dP”以上时，BP阀慢慢打开。设定点生成器切换到“固定压力模式”。Pressure压力Design Press设计压力Max. Press最大压力Bypass fast opening旁路快开Bypass Controller Setpoint旁路控制器设定点Pressure Setpoint压力设定点Modified Sliding Pressure修订的滑压Load负荷2.3关闭2.3.1模式选择(图RA)计划关闭电厂时，操作员可以选择“关闭模式”。只有DEH信号“已加载高旁汽轮机” 被激活且BP控制器为自动模式时，才能选择“关闭模式”。一旦DEH信号“已加载高旁汽轮机” 被取消，则“关闭模式”被取消，设定点生成器切换到“固定压力模式”。当关闭锅炉时，DCS信号“锅炉点火”被取消，BP阀将关闭，设定点生成器切换到“跟随模式”。2.3.2设定点生成器(图DA)在“关闭模式”，压力设定点的“Ps actual”随主蒸汽压力变化，只允许负的梯度。一旦锅炉压力开始增加，BP阀慢慢打开。“关闭模式”取消后，设定点生成器进入“固定压力模式”段。在“固定压力模式”，设定点生成器控制实际的压力。一旦锅炉关闭，BP阀则慢慢关闭，压力生成器切换到“跟随模式”。在“跟随模式”，压力设定点将再次随实际的主蒸汽压力变化。Pressure /Load/Flow压力/负荷/流量Follow mode跟随模式Shut down mode关闭模式Fixed Pressure固定压力Pressure Setpoint压力设定点Main Steam Pressure主蒸汽压力Min Press最小压力Pressure Ramp压力斜线上升Steam Flow蒸汽流量Turbine Load汽轮机负荷Fire off熄火Time时间BP valveBP阀3.压力控制器(图DB)压力控制器接收实际的主蒸汽压力信号以及设定点生成器的压力设定值“Ps Actual”。它生成BP阀定位需求信号。压力控制器用一个M/A站来控制BP阀。在信号“BP open”时，BP阀将开到100%处。在此过程中，信号控制器设置为手动模式，并随阀位变化。此信号取消后，控制器设置为自动模式。在信号“BP 跳闸关闭”时，BP阀由传递过来的关闭命令关闭。控制器设为手动模式。在“跟随模式”，当“dP on”激活时，压力设定点的“Ps actual”将增加一压差，使BP阀保持关闭状态。在“启动模式”，当处于“最小压力”段时，BP阀被打开到最小位置“Ymin”处。当位置超过最小位置“Ymin”时，“Ymin on“被取消。4.快开/快关逻辑(图TB)由DEH信号“汽轮机跳闸”或“生成器开关跳闸”生成BP阀的“BP打开”命令，当主蒸汽压力超过压力设定点“Ps actual”、达到快开压力域值“dp max”时，也可以生成该信号。当压力低于“Pfo”且“启动序列”激活，或当“BP跳闸关闭”被激活时，“BP open”命令被锁定。当BP出口温度高于“Tmax”时，生成“BP跳闸关闭”命令。5.温度控制(图DC)温度控制器接收变送器的信号“高旁出口温度”和操作员设置的“温度设定值”。控制器生成喷水阀位需求的信号。由“主蒸汽压力”和BP阀位生成前馈信号，并增加到阀位需求的信号中。用调整过的值 “wpl”，可以修订前馈信号。温度控制器用一个M/A站来控制喷水BPE阀。BP阀打开时，温度控制器立即设置为自动模式。当BP阀关闭时，喷水阀也关闭，温度控制器设置为手动模式。6.喷水隔离阀控制(图DF) BP阀打开后，喷水隔离阀立即打开。BP阀关闭后，喷水隔离阀再次关闭。高旁控制参数清单 0640/25.5.04 Rec HP_Para.doc 1/5 版本 0 功能DWG DWG单位命名默认值定义/说明最小压力/DAMpaPmin1压力设置点最小范围最大压力/DAMpaPmax 20压力设置点最大范围同步压力/RAMpaPsync8最小压力，在该点汽轮机能启动并同步快开释放压力/TBMpaPfo15快开释放 压力梯度/DAMpaP15梯度固定点1 /DAMpaP26梯度固定点2 /DAMpa/minGRD10.4梯度1的f(P1)/DAMpa/minGRD21.2梯度2的f(P2)/DAMpa/minGRD30.2梯度3“最小压力”段的梯度/DAMpa/minGRD40.2梯度 4“压力斜线上升”段的梯度/DAMpa/minGRD50.4 梯度 4“重启”段的梯度/DAMpa/minGRD60.6梯度 4“关闭”段的梯度 快开/TBMpadp max0.5快开控制偏量蒸汽压力高跟随/DBMpadP0.5设定点的附加dP，产生负控制偏量使阀门关闭最小开度/DB%Ymin10“启动”时设置中等开度/DA%Ym30蒸汽量不变时，“压力斜线上升”段的均衡量前馈/DC-wpl0.5前馈信号低旁控制功能说明 0640/25.5.04 RecLP_Bypass1.doc 3/3 版本 0 1.综述(图D)低旁控制器包括跟随件压力设定点生成(图DG)压力控制器(图DH) 冷凝器保护(DM) 温度控制器(图DK1/DK2) 喷水隔离控制(图DL)2.生成压力设定点(图DG)在“最小压力”段运转时，汽轮机不带负荷。压力设定点“Ps RHH actual” 设置为“Pmin”。若需要较高的设定值，操作员可以增加最小压力设定点。在“负荷压力”工况运转时，由变送器信号“Turbine 1st stage pressure”生成压力设定点的“Ps RHH actual”。压力设定点的“Ps RHH actual”变化量为装置的汽轮机负荷的函数。Pressure /Load/Flow压力/负荷/流量Min Pressure最小压力Load Pressure负荷压力Hot reheat press热再热压力Turbine Load汽轮机负荷Steam Flow蒸汽流3.压力控制器(图DH)压力控制器接收热再热蒸汽压信号(有两个变送器信号，2选1)以及设定点生成器的压力设定点