中壓缸啟動(dòng)機(jī)組的數(shù)字電液與旁路控制系統(tǒng)

林 濤,劉新龍

(1.山西大唐國(guó)際運(yùn)城電廠,山西運(yùn)城 044602;2.華北電力科學(xué)研究院西安有限公司,陜西西安 710065)

中壓缸啟動(dòng)機(jī)組的數(shù)字電液與旁路控制系統(tǒng)

林 濤1,劉新龍2

(1.山西大唐國(guó)際運(yùn)城電廠,山西運(yùn)城 044602;2.華北電力科學(xué)研究院西安有限公司,陜西西安 710065)

介紹了中壓缸啟動(dòng)機(jī)組的特點(diǎn),針對(duì)中壓缸啟動(dòng)機(jī)組的數(shù)字電液控制系統(tǒng)DEH(Digital Electro Hydraulic Contr System)控制策略、DEH控制與旁路控制 (BPC)系統(tǒng)銜接及其控制進(jìn)行了說明,對(duì)中壓缸啟動(dòng)機(jī)組的旁路控制提供了一定的參考。

中壓缸啟動(dòng);旁路;控制

0 引言

汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)是現(xiàn)代單元制機(jī)組熱力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。它是機(jī)組在啟動(dòng)、停機(jī)和負(fù)荷變動(dòng)時(shí)的一種調(diào)節(jié)和保護(hù)手段,可以加快再熱溫度提升,加快啟動(dòng)速度,提高經(jīng)濟(jì)性。從汽輪機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行的角度,旁路系統(tǒng)投入與否僅涉及汽輪機(jī)中壓進(jìn)汽是否參與控制,實(shí)際可歸納為三種不同的啟動(dòng)方式:不帶旁路的高壓缸啟動(dòng)方式,帶旁路的高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)方式,帶旁路的中壓缸啟動(dòng)方式。不同的啟動(dòng)方式對(duì)應(yīng)不同的控制邏輯,其中尤其以帶旁路的中壓缸啟動(dòng)的控制為復(fù)雜。

1 某熱電廠DEH及旁路系統(tǒng)

某熱電廠汽輪機(jī)為北京汽輪電機(jī)有限公司制造的亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸兩排汽、工業(yè)采暖雙抽式供熱凝汽式汽輪機(jī),型號(hào)為N330/17.75/0.196/540/540型,汽輪機(jī)具有七段非調(diào)整回?zé)岢槠?系統(tǒng)采用高、低壓兩級(jí)串聯(lián)旁路系統(tǒng),旁路容量為70%B-MCR的高壓旁路 (高旁)1套和40%B-MCR低壓旁路 (低旁)1套,主要用于機(jī)組中壓缸啟動(dòng),旁路系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖見圖1,圖中BP為高壓旁路減壓閥,BPE為高旁噴水調(diào)門,BPD為高旁噴水隔離閥,LBP為低壓旁路減壓閥,LBPE為低旁噴水調(diào)門,LBPD為低旁噴水隔離閥。

圖1 某熱電廠330 MW旁路系統(tǒng)圖

DEH控制系統(tǒng)采用上海新華控制工程有限公司的DEH-V系統(tǒng),每臺(tái)機(jī)組有1臺(tái)工程師站、1臺(tái)操作員站、4個(gè)機(jī)柜及打印機(jī)等?，F(xiàn)場(chǎng)方面每臺(tái)機(jī)組配有4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)、2個(gè)高壓主汽閥油動(dòng)機(jī)、2個(gè)中壓調(diào)節(jié)汽閥油動(dòng)機(jī)、2個(gè)中壓主汽閥油動(dòng)機(jī)、所有調(diào)閥實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制,高、中壓主汽閥由電磁閥實(shí)現(xiàn)二位控制。旁路控制系統(tǒng)采用的是國(guó)電智深的EDPF NT+系統(tǒng),每臺(tái)機(jī)組有1個(gè)機(jī)柜,做在了主機(jī)系統(tǒng)之中;現(xiàn)場(chǎng)包括1個(gè)高壓旁路調(diào)門、1個(gè)高旁減溫閥、1個(gè)高旁噴水隔離閥、2個(gè)低壓旁路調(diào)門、2個(gè)低旁減溫閥、2個(gè)低旁噴水隔離閥。

DEH以及旁路系統(tǒng)的特殊性:首先,DEH系統(tǒng)使用新華的DEH-V系統(tǒng),而旁路采用的是國(guó)電智深的EDPF NT+系統(tǒng),如何使這兩個(gè)系統(tǒng)在啟動(dòng)和停機(jī)過程中能夠很好的配合成為控制的關(guān)鍵;其次,高低壓旁路系統(tǒng)均沒有設(shè)計(jì)暖管功能;第三,國(guó)電智深系統(tǒng)中的焓值計(jì)算功能塊并不是很好用,此處的旁路流量計(jì)算是一個(gè)很大的難點(diǎn)。

2 中壓缸啟動(dòng)機(jī)組的特點(diǎn)

中壓缸啟動(dòng)方式,即汽輪機(jī)從沖轉(zhuǎn)到帶10%左右額定負(fù)荷期間,只有中、低壓缸進(jìn)汽,高壓缸處于倒暖或抽真空隔離狀態(tài)的一種啟動(dòng)方式,它可以較快地提高中壓缸缸溫,縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間,降低機(jī)組熱應(yīng)力損傷,延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命,提高機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行的安全可靠性。

中壓缸啟動(dòng)過程如下:汽輪機(jī)進(jìn)行盤車 (高速盤車,54 r/min),開啟高壓缸排汽逆止閥的旁通閥,關(guān)閉高壓缸通冷凝器的抽真空閥,開啟高低壓旁路閥,開啟汽機(jī)疏水。鍋爐點(diǎn)火,升壓升溫,凝汽器抽真空,蒸汽通過高壓缸排汽逆止閥旁通閥倒流入高壓缸進(jìn)行暖缸。再熱蒸汽沖轉(zhuǎn)參數(shù)為:1.5 MPa,360℃。開啟高、中壓主汽門,關(guān)閉高壓調(diào)節(jié)門,用中壓調(diào)節(jié)門沖轉(zhuǎn),汽機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)_到 1 000 r/min,高壓主汽門關(guān)閉,一直到高壓缸溫度達(dá)到190℃,關(guān)閉高壓排汽逆止閥的旁通閥,開啟抽真空閥,高壓缸處于真空運(yùn)行,直至3 000 r/min。機(jī)組并網(wǎng),開大中壓調(diào)節(jié)門增加功率。滿足切換高壓缸進(jìn)汽條件后,高壓調(diào)節(jié)門自動(dòng)開啟,高壓旁路閥自動(dòng)將部分或全部蒸汽切換到高壓缸,同時(shí)高壓缸抽真空閥自動(dòng)關(guān)閉,高壓排汽逆止閥開啟,高壓缸進(jìn)入正常運(yùn)行。汽機(jī)滑壓-定壓運(yùn)行直到滿載。溫、熱態(tài)啟動(dòng)時(shí),高壓缸處于真空隔離狀態(tài),中壓缸沖轉(zhuǎn)直到帶一定負(fù)荷后切為高壓缸運(yùn)行。

3 DEH系統(tǒng)與BPC的邏輯說明

3.1 升溫升壓過程

a)高旁:高旁最大閥位限制為40%,當(dāng)主汽壓力大于3.6 MPa后取消最大閥位限制;最小閥位限制為10%,以保證啟動(dòng)過程中的最小通流;在升壓、升溫過程中,壓力設(shè)定值可以由運(yùn)行人員手動(dòng)設(shè)定。還有一種方案是設(shè)定值全程自動(dòng),由于機(jī)組啟動(dòng)狀態(tài)DEH與BPC系統(tǒng)不好傳遞,建議根據(jù)啟動(dòng)時(shí)的歷史趨勢(shì)更改啟動(dòng)時(shí)旁路設(shè)定值回路,實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)初期設(shè)定值自動(dòng)。

b)低旁:在低旁1投入自動(dòng) (兩個(gè)低旁任一投入)后其壓力設(shè)定值即為1.5 MPa,投入后壓力設(shè)定值也可由運(yùn)行人員手動(dòng)設(shè)定,以適應(yīng)啟動(dòng)過程中再熱汽壓進(jìn)行升壓。低旁自動(dòng)后也有1個(gè)最小閥位限制為4%,保證通流量。

3.2 切缸過程

a)高旁:由于切缸過程中主汽壓力會(huì)有很大變化,防止高旁不關(guān)反開,此處引調(diào)節(jié)級(jí)壓力作為前饋信號(hào),保證高旁往下關(guān),防止高排溫度過高,另外運(yùn)行人員也可手動(dòng)將壓力設(shè)定值進(jìn)行改動(dòng)。

b)低旁:從切缸瞬間開始5 s內(nèi),低旁開度加大5%,5 s后又回到原來的開度,此處這么做的目的是保證高排逆止閥的順利打開;由于此時(shí)高壓缸進(jìn)汽了,此時(shí)引入1個(gè)調(diào)節(jié)級(jí)壓力 (代表負(fù)荷)和再熱汽壓力的換算函數(shù),當(dāng)調(diào)節(jié)級(jí)壓力對(duì)應(yīng)的再熱汽壓力大于1.5 MPa時(shí),壓力設(shè)定值取調(diào)節(jié)級(jí)壓力對(duì)應(yīng)的再熱汽壓力,此時(shí)的壓力設(shè)定值也可以由運(yùn)行人員手動(dòng)設(shè)定。

c)DEH系統(tǒng)判斷切缸條件:負(fù)荷大于額定負(fù)荷的10%;高旁流量大于高壓缸流量;高壓缸流量大于高壓缸最小冷卻流量;系統(tǒng)相關(guān)的測(cè)點(diǎn)無故障;高壓缸溫度匹配;機(jī)組在中調(diào)門控制;旁路控制在自動(dòng)。以上條件都滿足做為自動(dòng)切高缸的條件,在邏輯中還加入了手動(dòng)允許鈕,以保證在沒有任何危險(xiǎn)的前提下手動(dòng)切缸。

3.3 切缸結(jié)束后一段時(shí)間的過程

a)高旁:高旁進(jìn)入滑壓方式,此時(shí)高旁壓力設(shè)定值為當(dāng)前主氣壓加上0.5 MPa,防止高旁來回波動(dòng)。

b)低旁:此時(shí)低旁壓力設(shè)定值為壓力設(shè)定值加上0.3 MPa,防止高旁來回波動(dòng)。

3.4 反切缸過程

a)高旁:當(dāng)DEH由高缸切至中缸時(shí),高旁自動(dòng)開至20%,5 s后開至10%且高旁自動(dòng)記憶投自動(dòng)時(shí)的主汽壓力值,然后先切至手動(dòng),快速跟蹤超馳閥位,1 s后自動(dòng)投入自動(dòng),維持投自動(dòng)時(shí)的主汽壓 (不論在手動(dòng)或者自動(dòng),高旁均超馳)。

b)低旁:發(fā)生反切缸時(shí),壓力設(shè)定值跟蹤當(dāng)前再熱壓力,低旁投入自動(dòng),保持當(dāng)前再熱壓力,此時(shí)運(yùn)行人員可以手動(dòng)設(shè)定壓力設(shè)定值;另外,如果運(yùn)行人員此時(shí)投入手動(dòng),此后投入自動(dòng)則壓力設(shè)定值跟蹤手動(dòng)時(shí)的實(shí)時(shí)值。

c)DEH系統(tǒng)在高壓缸控制退出瞬間自動(dòng)切中壓缸,其手動(dòng)反切缸條件為 (與):負(fù)荷小于50 MW;無中壓缸控制退出請(qǐng)求;機(jī)組并網(wǎng);中壓缸控制按鈕投入。

3.5 旁路快關(guān)保護(hù)

a)高旁快關(guān)條件 (或):高旁后蒸汽溫度大于390°,延時(shí)20 s;低旁1快關(guān);低旁2快關(guān);汽機(jī)熱再熱蒸汽壓力大于4.4 MPa;高旁減溫水壓力低于5 MPa。

b)高旁快關(guān)指令設(shè)為0,發(fā)生快關(guān)時(shí),高旁首先切為手動(dòng),當(dāng)快關(guān)條件消失 (或者運(yùn)行人員將快關(guān)條件切除)后方可由運(yùn)行人員手動(dòng)投入自動(dòng),投自動(dòng)時(shí)設(shè)定值為當(dāng)前的主汽壓力值。

c)低旁快關(guān)條件 (或):低旁后蒸汽溫度大于170°;低旁后蒸汽壓力大于0.6 MPa;低旁減溫水壓力小于1.4 MPa;凝汽器液位高;凝汽器真空低,三取二;凝汽器低旁入口蒸汽溫度大于80°,四取二。

4 DEH系統(tǒng)與BPC邏輯特殊性說明

4.1 邏輯的銜接

由于DEH系統(tǒng)和旁路系統(tǒng)采用的是不同的控制系統(tǒng),旁路在判斷切缸、啟動(dòng)結(jié)束以及反切缸的信號(hào)不能直接由DEH送出,于是利用DEH和旁路的銜接點(diǎn)做了如下邏輯 (見圖2、圖3),確保旁路系統(tǒng)對(duì)切缸和反切缸判斷的正確性,圖3中的高值為3%。這種設(shè)計(jì)在運(yùn)行中已經(jīng)過考驗(yàn),效果良好。

圖2 旁路對(duì)切缸以及啟動(dòng)結(jié)束的判斷

圖3 旁路對(duì)反切缸的判斷

4.2 取消旁路快開保護(hù)

由于旁路系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)沒有設(shè)計(jì)暖管功能,考慮到安全問題,將原邏輯中的高、低旁快開保護(hù)邏輯取消,只保留了快關(guān)保護(hù)邏輯,在運(yùn)行期間快關(guān)保護(hù)沒有出現(xiàn)誤動(dòng)、拒動(dòng)現(xiàn)象。

4.3 旁路流量計(jì)算

根據(jù)國(guó)電智深EDPF NT+系統(tǒng)流量計(jì)算公式加以修正來計(jì)算高旁流量。

當(dāng)高旁入口蒸汽壓力的一半大于高旁后蒸汽壓力時(shí),

當(dāng)高旁入口蒸汽壓力的一半小于高旁后蒸汽壓力時(shí),

以上公式中:F為流量,PT為高旁入口蒸汽壓力,PS為汽機(jī)高旁后蒸汽壓力,GT為高旁閥開度對(duì)應(yīng)的kV值,T為汽機(jī)主汽溫度。GT算法如下:GT=5.38×f(X),其中X為高旁閥位,函數(shù) f(X)如表1所示。

表1 汽機(jī)高旁閥開變的函數(shù)關(guān)系

運(yùn)行效果良好,達(dá)到了預(yù)期目的。

5 結(jié)論

該熱電廠旁路的應(yīng)用情況良好,給中壓缸啟動(dòng)機(jī)組提供了一定的經(jīng)驗(yàn);大旁路系統(tǒng)對(duì)于中壓缸啟動(dòng)機(jī)組至關(guān)重要,對(duì)于應(yīng)用不同系統(tǒng)的DEH和BPC系統(tǒng)的銜接需要非常關(guān)注,注意其特殊性,不斷改進(jìn)大旁路系統(tǒng)的控制策略。

[1] 凌曉定.旁路系統(tǒng)控制策略的應(yīng)用分析 [J].華東電力,2000(7):39-41.

[2] 王衛(wèi)兵,李濤,王健.300 MW機(jī)組中壓缸啟動(dòng)控制研究[J].電力建設(shè),2006,11(3):110-113.

DEH and BPC Integrated Control on the Start-up of IP Cylinder

LIN Tao1,LIU Xin-long2
(1.Shanxi Datang International Yuncheng Power Generation Co.Ltd,Yuncheng,Shanxi 044602,China;
2.North China Electric Power Research Institute Xi'an Co.Ltd,Xi'an,Shaanxi 710065,China)

The feature of IP start-up is introduced,and the control strategy of DEH as well as the integrated control of DEH and BPC is illustrated,which provides some reference for bypass control on the start-up of IP cylinder.

start-up of IP cylinder;bypass;control

TM621.6

A

1671-0320(2010)04-0049-03

2010-03-20,

2010-05-24

林 濤 (1980-),男,吉林長(zhǎng)春人,2004年畢業(yè)于東北電力學(xué)院,助理工程師,從事電廠熱工維護(hù)工作;

劉新龍 (1984-),男,陜西西安人,2007年畢業(yè)于華北電力大學(xué) ,助理工程師,從事電廠熱工調(diào)試工作。