苏尔寿旁路说明.doc

大型火力发电机组旁路系统介绍1引言现代大型火电机组大都采用高参数、中间再热式的热力系统。随着电力工业的发展，电网提出了更高的要求，例如：参加电网的调频调幅、甩负荷后停机不停炉或带厂用电等。但由于汽轮机和锅炉运行动态特性不同带来了机、炉之间的不协调，单纯的中间再热式机组很难满足这些要求。例如：锅炉维持稳定运行的最低负荷数为额定值的30左右。而汽轮机可以空载运行，其空载进汽量约为额定值的58，甚至更小，由此将产生以下问题：（1） 机组在低负荷情况下必须处理过剩的蒸汽，否则炉对空排气将损失大量的工质。（2） 中间再热器的保护问题。再热器运行中要求的最小冷却流量为14的额定流量，而汽轮机空载时的流量仅为58的额定流量，尤其在甩负荷刹那间和停机不停炉时，汽轮机的进汽量几乎为零。在这些情况下必须考虑再热器的安全问题。鉴于此，现代大型火电机组都配有旁路系统，以解决机、炉之间的不协调，提高机组对电网要求的适应力。2旁路系统的功能旁路系统是指与汽轮机并联的蒸汽减温减压系统。它由管道、阀门和控制机构等组成。若主蒸汽不经过汽轮机的高压缸而直接引入到再热器，称为高压旁路；若从再热器出来的蒸汽不经过汽轮机的中、低压缸，直接引入到凝汽器，称为低压旁路。21旁路系统的容量旁路系统主要的功能是协调锅炉产生的蒸汽与汽轮机用汽量之间的不平衡。容量大的旁路系统(50%-100%DH)在机组带变动负荷，特别是要机组快速负荷时将更易于适应需要，能更好地起到调节和保护的作用。而容量较小的旁路系统(20%-30%DH)，基本上只能满足机组启动的要求，缩短启动时间，并在机组快速减负荷时也能起改善过渡情况的作用，对减少或避免锅炉安全阀动作都是有益的。但在快速大幅度减负荷时往往显得容量不够，若不配合其他措施，则将达不到理想的保护功能。22旁路系统的功能旁路系统在控制系统配合下，使机组功能更加完善，为电厂带来了更多的经济效益。其实现的具体功能如下： (1)机组启动时，通过旁路将不符合参数要求的蒸汽排入凝汽器，尽快使锅炉出口汽温、汽压和汽轮机冲转时要求的汽温、汽压相匹配，从而缩短启动时间，减少工质损失。减少启动费用。(2)在汽轮机跳闸后，将锅炉产生的多余蒸汽导入凝汽器，锅炉维持在最低负荷下稳定运行，实现停机不停炉的运行方式。(3)在发电机甩负荷后，通过旁路将多蒸汽排入凝汽器，锅炉在最低负荷下稳定运行，维持汽轮机空转或带厂电运行。(4)锅炉汽压过高时，旁路开启，减少对空排汽，避免锅炉超压及回收工质。(5)保护再热器，在锅炉点火至汽机冲转前或汽轮机跳闸锅炉带最低稳燃负荷运行时，由旁路系统为再热器提供一通流回路，使再热器得到充分冷却，避免干烧损坏。(6)保护凝汽器。在下列情况出现时应关闭低压旁路阀：凝汽器真空低、凝汽器温度高、凝汽器水位高、喷水减温阀出口压力低、喷水减温阀打开。23旁路控制系统的控制内容旁路控制系统包括高压旁路控制系统、低压旁路控制系统两个系统。根据旁路系统所应实施的功能，其包含的控制内容如下。 (1) 主蒸汽/再热器出口蒸汽压力控制。通过调节高/低压旁路阀的开度，控制主蒸汽/再热器出口蒸汽压力为给定值。(2)高/低压旁路阀后蒸汽温度控制。通过调节高/低压喷水阀的开度，保证高/低压旁路出口蒸汽温度为给定值。(3)超压及甩负荷保护。在汽轮机快速甩负荷时或紧急停机时，高/低压旁路控制系统应具有快速打开高/低压旁路阀和喷水的功能。(4)压力自动设定。根据机组的运行情况改变主蒸汽/再热蒸汽压力的设定值。另外，低压旁路出口的蒸汽是排至凝汽器的，因而低压旁路控制系统还要具有凝汽器低真空保护的功能。当凝汽器真空低、凝汽器温度高、凝汽器水位高、喷水减温阀出口压力低、喷水减温阀打不开等情况出现时，应关闭低压旁路阀。3珠海电厂旁路控制系统31旁路系统的组成珠海电厂一期工程2700MW机组是由日本三菱集团总承包的交钥匙工程。锅炉和汽轮机均为日本三菱重工制造，锅炉为亚临界，一次中间再热，强制循环汽包炉，最大连续蒸发量（BMCR）为2290t/h。汽机型号为TC4F-40型，是单轴，三缸（高中压合缸），四排汽，一次中间再热，反动，凝气式。控制系统采用日本三菱的DIASYS-UP分散控制系统，各个控制子系统分别挂在双重冗余的以太网上。旁路系统为瑞典BTG公司生产的高、低压两级串联旁路系统，容量为40%BMCR。高压旁路只有一路，低压旁路采用两路并列运行。高压旁路为过热器出口蒸汽经减温减压后到再热器进口；低压旁路为再热器出口蒸汽经减温减压后去凝汽器。高/低压旁路均由控制油站、调节阀门、执行器、控制系统等组成。控制油站的功能是向执行器提供不间断的压力油以驱动阀门动作，主要包括两台控制油泵，一台过滤泵，滤网，系统监视仪表，储能器及油站控制系统。高压旁路调节系统包括压力调节阀、减温水调节阀、减温水截止阀各一个。两路低压旁路公用一套控制油站，调节系统各包括一个压力调节阀和一个减温水调节阀。旁路系统的设计规范见表1。表1. BTG旁路系统的设计规范单位高旁压力调节阀高旁减温水调节阀高旁减温水截止阀低旁压力调节阀低旁减温水调节阀阀门型号VLB-160TCVDA-36/5VS-50TVLB-400T150VSG1-72阀门形式单阀五阀单阀单阀单阀阀门全行程m140454024044关断能力Pbar18402300214530300驱动油压bar150160150160150160150160150160输入信号mA420420ON/OFF420420驱动形式双向液压控制双向液压控制双向液压控制双向液压控制双向液压控制单位高旁压力调节阀高旁减温水调节阀高旁减温水截止阀低旁压力调节阀低旁减温水调节阀全行程正常动作时间开秒20302030/20302030关秒20302030/20302030全行程快速动作时间开秒33333关秒33333液压油失压全关全关全关全关全关失电全关全关全关全关全关阀门特性线性等百分比等百分比线性等百分比执行器型号SMH 250CSMH 75CSMH 75CSMH 280CSMH 50C32旁路控制系统的控制逻辑珠电旁路控制系统（TBC）是自动电厂控制系统（APC）的一个子系统，包括控制油站控制系统和阀位控制系统两部分。调节参数主要有：主蒸汽/再热器出口蒸汽压力控制和高/低压旁路阀后蒸汽温度控制。高/低压旁路的控制内容基本相同，只是控制参数略有差异。限于篇幅，以下仅以控制要求较高的高旁系统为例对旁路控制系统进行详细介绍。3.2.1控制油站控制系统控制油站控制系统用于控制油泵的启停、监视控制油站的运行，由就地可编程序控制器（PLC）和柜面报警指示灯组成。控制油泵的运行及联锁保护逻辑如下。(1)正常时一台运行，一台备用，20小时后自动切换，超时不切换则报警。(2)当系统油压高开关（P180bar)动作时，运行泵停运，只有当油压降到“压力低”设定值时，备用泵方能联动。油泵出口装有安全阀。当油压190bar时，安全阀开启，卸油回油箱，防止系统超压。(3)当系统油压低开关（P）动作时，备用泵自动启动运行5分钟，若油压恢复，备用泵自停，若30秒后，油压仍然低，则发出油压低低报警。(4) 当油箱“油位低”时，报警。当油箱“油位低低”时，两台泵都将跳闸。(5) 当油温高时，(t70)，报警指示灯亮。(6) 当运行泵过电流时，运行泵跳闸，备用泵联动。(7) 按下控制柜面上紧急停止按钮，则两台控制油泵及过滤泵都停运。 (8)油站还配有一台手动泵，当两台控制油泵都故障时，依靠手动泵提供压力油开启或关闭旁路阀门，防止事故的发生。为了提高运行的稳定性，每个油站还配有一台过滤泵、一台风冷器，以确保控制油油质（颗粒、粘度）的稳定。风冷器的风扇和过滤泵由同一马达驱动，与控制油泵同步启停。过滤泵出口油先经风冷器，再经一滤网回到油箱。当任一台控制油泵启动，则过滤泵启动。只有当两台控制油泵都停运时，过滤泵才停运。控制油站还配有一套充氮气压力为80bar的储能器，起到稳压、储能的作用。3.2.2阀位控制系统阀位控制系统的控制对象有：高旁压力调节阀、高旁减温水调节阀、高旁减温水截止阀、低旁压力调节阀。其中调节阀的控制指令由旁路控制系统发出。高旁减温水截止阀是一个全开/全关两位阀，开关指令来自锅炉顺控系统，阀门的动作与当减温水调节阀一致。阀位控制系统进行的信号处理包括：I/V转换、比较、比例调节、缓冲、斜率调节、显示动作偏差值调节、V/I转换等。系统信号的传输方向如下。setpoint from APC 隔离卡K32阀门位置控制系统GC02 功放APC隔离卡K51LVDT旁路系统阀门高旁控制系统的主要控制逻辑如图1所示。SG3T3SG4锅炉主控手动：acBM自动：bcc压力调节器主蒸汽压力设定值主蒸汽压力0caPMSPIT1T2高旁控制阀操作站供油装置PIDSG1bc0%5%SG20%100%aababaFCB：ac无FCB：bcnormal：acinter close:bcPbSETFTBPTaP0a汽机旁路蒸汽流量f(x)340高旁压力控制阀高旁减温水调节阀主蒸汽压力控制高压旁路阀后温度控制高旁出口蒸汽温度高旁减温水调节阀操作站供油装置图1 高压旁路系统控制逻辑图1主蒸汽压力控制该系统的作用主要是调节主蒸汽压力，防止机组超压。由图1可见，主蒸汽压力PT和旁路蒸汽压力设定值Po在减法器中比较后，偏差信号P=Po-PT经压力调节器PI输出。输出信号经过切换器T1和T2，并在高旁控制阀操作站转换成油压信号后，通过供油装置改变高旁控制阀的开度，从而改变旁路蒸汽流量，使得PTPo。切换器T1的作用：当机组因汽机发生快速甩负荷或紧急停机而发出快速切负荷(FCB)信号时，T1的bc接通，信号发生器SG1发出100%的信号，全开高缸旁控制阀，保证汽机的安全。切换器T2的作用：当需要关闭高压旁路(例如高压高路有故障时)时，切换器bc接通，使SG2发出0%信号，将高压旁路阀关闭。正常情况下，切换器T1和T2都是ac接通。切换器T3的作用：锅炉主控BM自动时，说明运行比较正常，此时信号发生器SG4发出5%的信号，使旁路蒸汽压力设定值提高5%，从而减少旁路蒸汽流量，提高运行效率。BM手动时，T3的ac接通，0%信号作用到主蒸汽压力，即设定值不加附加值，完全由运行人员手动方式掌握。高旁控制阀开度Pb代表了高压旁路的蒸汽流量大小，该信号经乘法器进行压力校正，即为汽机高压旁路蒸汽流量信号。高旁控制阀操作站的输出信号经过压力修正和函数器f(x)，作为高压旁路阀后温度控制系统的前馈信号。炉主控系统的锅炉主汽压力设定值(SET)随锅炉负荷变化而自动改变。2高压旁路阀后温度控制系统（高旁减温水控制系统）该控制系统的作用是保证再热器进口汽温不超过设定值（340），防止再热器不致过热损坏。如图1中右半部分所示，珠电高压旁路减温水控制系统是一个具有前馈的定值控制系统，减温水来自给水母管。其中加法器的作用是：引入高压旁路蒸汽流量的前馈信号，以减少动态偏差。这样，当高压旁路蒸汽侧有扰动时，可提前对高压旁路的蒸汽温度进行调节，提高汽温的控制质量。限幅器的作用是限制喷水调节阀动作的幅度，避免过调，它是与PID 调节器中D(微分)作用相配合的，因为D信号作用较强，容易使调节阀过调(即过开)而造成汽温在动态过程中波动较大。高压旁路出口蒸汽温度在减法器中与设定值进行比较，偏差信号作用到温度调节器PID。PID温度调节器的控制输出经加法器、限幅器后送至高压旁路喷水调节阀操作站。操作站输出的电信号，经电/油转换后成为油压信号去调节高压旁路喷水调节阀的开度，改变减温水流量，使高压旁路出口蒸汽温度等于设定值。四、改进旁路阀的结构决定了当旁路阀上游介质带压时，会对旁路阀产生一个向上的开启力。为了克服和平衡这个力，需要在旁路阀关平衡的基础上，额外附加一个恰当的关指令偏差，使旁路阀过关。为了实现过关，珠海电厂在技术改造时重新调整了阀位的反馈值。阀门在关平衡状态时，控制指令为4mA，设计阀位反馈也为4mA，现将阀位反馈调整为4.2mA，从而产生一个0.2mA的关指令偏差，实现旁路阀过关，但同时也导致了如下后果。1）在正常的运行状态下，旁路阀一直处于过关状态，旁路功率放大卡一直有大电流（大于1安培）输出，造成卡件本身发热严重，易导致卡件本身零点漂移和