印度Sagardighi電廠小島運行旁路邏輯優(yōu)化

馬勇，朱立彤，付昶

(西安熱工研究院有限公司，西安市，710032)

0 引言

印度Sagardighi電廠機(jī)組調(diào)試過程中，受惡劣天氣(大風(fēng)或暴風(fēng)雨)影響，電網(wǎng)出現(xiàn)了各種故障，包括倒塔、斷線、短路、變壓器跳閘等。故障經(jīng)常造成發(fā)電機(jī)負(fù)荷突然減小，發(fā)電機(jī)組小島運行。在保證發(fā)電機(jī)組由并網(wǎng)運行到小島運行的瞬間安全可靠運行方面，許多文獻(xiàn)進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)［1］認(rèn)為鍋爐快速切除燃料是保證小島試驗成功的關(guān)鍵，并強調(diào)控制汽包水位和控制再熱蒸汽壓力可以防汽機(jī)“悶缸”。文獻(xiàn)［2］研究了小島試驗時高低壓旁路系統(tǒng)的邏輯，但并沒有進(jìn)行深入分析。文獻(xiàn)［3］在做小島試驗時提出旁路系統(tǒng)切除自動、高壓旁路始終關(guān)閉的措施，但是這樣做并不安全。國內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)在做甩100％負(fù)荷試驗時，采取了維持高壓旁路閥始終關(guān)閉的措施。如果高壓旁路閥始終關(guān)閉、低壓旁路閥快開，這樣可以完成試驗，并且保持再熱器不超壓，同時汽機(jī)沒有悶缸的危險，但這種方法局限于試驗工況而非機(jī)組滿負(fù)荷運行的工況。本文根據(jù)理論計算和現(xiàn)場實踐，提出一套改進(jìn)的旁路系統(tǒng)邏輯，可較好地解決上述問題。

1 系統(tǒng)及設(shè)備技術(shù)規(guī)范

1.1 系統(tǒng)簡述

印度Sagardighi電廠2×300 MW機(jī)組配備瑞士CCI公司生產(chǎn)的高低壓二級串聯(lián)旁路，其容量為額定參數(shù)的60％，鍋爐過熱器出口蒸汽通過高壓旁路減壓降溫后送至再熱器；自再熱器出口的再熱蒸汽經(jīng)2路低壓旁路減壓降溫后通過三級減溫減壓器進(jìn)入凝汽器［4］。

1.2 設(shè)備技術(shù)規(guī)范

該機(jī)組有1路高壓旁路、2路低壓旁路，并且高低壓旁路系統(tǒng)是串聯(lián)結(jié)構(gòu)。高壓旁路噴水采用鍋爐給水，低壓旁路噴水采用凝結(jié)水。旁路系統(tǒng)各閥門參數(shù)見表1［5-7］。

表1 高低壓旁路參數(shù)Tab.1 Parameters of HP and LP bypass

2 聯(lián)鎖保護(hù)邏輯

高壓旁路閥、高壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥、高壓旁路噴水隔離閥、低壓旁路閥、低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥、低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥、低壓旁路噴水隔離閥均采用了聯(lián)鎖保護(hù)邏輯［8-9］。

2.1 高壓旁路閥

(1)快開允許條件(以下條件相與)：a.快開觸發(fā)之前負(fù)荷不小于30％；b.無快關(guān)條件存在(快關(guān)優(yōu)先于快開)。

(2)快開觸發(fā)條件(以下條件相或)：a.汽機(jī)跳閘；b.發(fā)電機(jī)解列；c.主汽壓力不小于17.2 MPa。

(3)高壓旁路閥快開開度：a.負(fù)荷為30％ ～50％，指令預(yù)開至30％且自動切為手動；b.負(fù)荷為50％～70％，指令預(yù)開至60％且自動切為手動；c.負(fù)荷為70％～100％，指令預(yù)開至80％且自動切為手動。

(4)快關(guān)條件：高壓旁路后溫度大于390℃，快關(guān)至全關(guān)位。

2.2 高壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥

(1)高壓旁路閥開度不小于3％，高壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥自動投入自動檔，設(shè)定值為高壓旁路閥開啟前高壓旁路閥后蒸汽溫度。

(2)高壓旁路閥開度小于2％，高壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥從自動方式切為手動方式。

2.3 高壓旁路噴水隔離閥

(1)高壓旁路閥開度不小于3％時，高壓旁路噴水隔離閥聯(lián)動開啟。

(2)高壓旁路閥開度小于2％時，高壓旁路噴水隔離閥聯(lián)動關(guān)閉。

2.4 低壓旁路閥

(1)快關(guān)條件(以下條件相或)：a.凝汽器真空度大于51.7 kPa(絕對壓力)；b.凝汽器溫度大于80℃； c.凝汽器水位大于950 mm；d.低壓旁路噴水壓力低于2.1 MPa。

(2)快開條件(快關(guān)優(yōu)先于快開，以下條件相或)：a.再熱器壓力大于3.9 MPa；b.高壓旁路快開。

(3)快開開度：快開至全開位。

2.5 低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥

(1)低壓旁路閥開度不小于3％，自動投入自動檔，設(shè)定值為低壓旁路閥開啟前閥后蒸汽溫度。

(2)低壓旁路閥開度小于2％，低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥從自動方式切為手動方式。

2.6 低壓旁路噴水隔離閥

(1)低壓旁路閥開度不小于3％，噴水隔離閥聯(lián)動開啟。

(2)低壓旁路閥開度小于2％，噴水隔離閥聯(lián)動關(guān)閉。

3 現(xiàn)有邏輯下出現(xiàn)的問題

3.1 再熱器超壓，低壓旁路閥頻繁動作

某日下午15：09：00，發(fā)電機(jī)負(fù)荷從300 MW由于電氣故障甩到26 MW時高壓旁路閥和低壓旁路閥動作。機(jī)組在帶26 MW負(fù)荷運行約3 m in后，高壓缸排汽溫度高跳閘。

至15：09：03，發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷，高壓旁路閥和低壓旁路閥同時動作，此時再熱蒸汽壓力為3.7 MPa。高壓旁路閥快開至80％，低壓旁路閥快開至100％。此后約20 s內(nèi)，凝汽器熱井水位升高至高位動作值，低壓旁路閥從全開位快關(guān)。15：09：30，凝汽器熱井水位高信號消失，再熱汽壓力升至3.9 MPa以上，這時由于低壓旁路快關(guān)條件消失，低壓旁路快開信號再次出現(xiàn)，低壓旁路閥再次快開至100％。但是當(dāng)?shù)蛪号月烽y再次快開至100％后幾s內(nèi)，凝汽器液位高再次出現(xiàn)，低壓旁路閥再次全關(guān)。

從15：09：00到15：10：00的時間內(nèi)，高壓旁路閥一直保持80％的快開開度，但低壓旁路閥在這段時間內(nèi)，全開全關(guān)2次。2次全關(guān)時，凝汽器液位高及低壓旁路噴水壓力低信號都出現(xiàn)。低壓旁路全關(guān)后，再熱汽壓力迅速升高至4.4 MPa，再熱器安全門動作，低壓旁路又全開，再熱汽壓力迅速降低至3.3 MPa。

針對上述問題，提出以下改進(jìn)措施：

(1)修改邏輯，使高壓旁路閥快開之后，能夠自動把機(jī)前壓力維持在一個與當(dāng)前工況匹配的數(shù)值。

(2)當(dāng)高壓旁路快開條件出現(xiàn)(即發(fā)電機(jī)負(fù)荷大于30％時汽輪機(jī)跳閘或發(fā)電機(jī)解列)，高壓旁路快開至預(yù)先設(shè)定的快開開度，可根據(jù)當(dāng)時的負(fù)荷情況和主汽壓情況適當(dāng)自動調(diào)整開度。

(3)根據(jù)機(jī)組運行參數(shù)，基于文獻(xiàn)［6］的計算方法，規(guī)定當(dāng)?shù)蛪号月烽y快開至50％時，各低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥快開至50％，自動運行；低壓旁路出口溫度設(shè)定在80℃，由低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。

3.2 低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥頻繁動作，調(diào)節(jié)品質(zhì)差

現(xiàn)有邏輯下，在低壓旁路閥開啟之后，為了維持低壓旁路閥出口溫度，低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥開度快速大幅度調(diào)節(jié)了8次。調(diào)節(jié)動作頻繁，調(diào)節(jié)品質(zhì)較差。改進(jìn)措施如下：

改善低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)低壓旁路出口溫度時的各項調(diào)節(jié)參數(shù)，使其在調(diào)節(jié)過程中動作幅度變小。低壓旁路閥開度在30％、低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥開度在33％時，完全可以維持低壓旁路出口蒸汽溫度(67℃)，并且不再增長。因此，可以在低壓旁路閥動作、低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥減溫的過程中，設(shè)置1個低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥的預(yù)先開度指令，達(dá)到設(shè)定的開度后，再自動調(diào)節(jié)低壓旁路出口蒸汽溫度。

3.3 高壓旁路噴水隔離閥自動打開

在沒有開指令的情況下，高壓旁路噴水隔離閥在機(jī)組帶負(fù)荷過程中自動打開。在分散控制系統(tǒng)上人為發(fā)關(guān)指令之后，高壓旁路噴水隔離閥就地關(guān)閉，但是約5m in之后，此閥門關(guān)反饋消失，約45min之后，開反饋出現(xiàn)，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)閥已全開。懷疑因機(jī)械或油路問題所致。解決措施：將此閥關(guān)指令信號由原來的脈沖信號改為長指令信號。

4 改進(jìn)的旁路系統(tǒng)邏輯

4.1 高壓旁路閥

(1)快開允許條件：未修改。

(2)快開觸發(fā)條件：未修改。

(3)高壓旁路閥快開開度改進(jìn)為：

a.負(fù)荷為30％～50％時，如果發(fā)電機(jī)負(fù)荷突然甩至30 MW以下，高壓旁路閥預(yù)開至30％，維持8 s之后自動切為自動檔，維持此8 s之后的當(dāng)前主汽壓力；如果發(fā)電機(jī)負(fù)荷突然甩至30 MW以上，高壓旁路閥預(yù)開至30％，維持8 s之后自動切為自動檔，將此時的主汽壓力再加0.5 MPa，并自動設(shè)定為此時高壓旁路閥的設(shè)定壓力，維持此壓力運行。在此過程中，電廠運行人員可以人為干預(yù)，可以解掉高壓旁路自動，也可以在自動狀態(tài)下改變高壓旁路閥的壓力設(shè)定值。

b.負(fù)荷為50％～70％時，如果發(fā)電機(jī)負(fù)荷突然甩至30 MW以下，高壓旁路閥預(yù)開至60％，維持8 s之后自動切為自動檔，維持此8 s之后的當(dāng)前主汽壓力；如果發(fā)電機(jī)負(fù)荷突然甩至30 MW以上，高壓旁路閥預(yù)開至60％，維持8 s之后自動切為自動檔，將此時的主汽壓力再加0.5 MPa，并自動設(shè)定為此時高壓旁路閥的設(shè)定壓力，維持此壓力運行。在此過程中，電廠運行人員可以人為干預(yù)，可以解掉高壓旁路自動，也可以在自動狀態(tài)下改變高壓旁路閥的壓力設(shè)定值。

c.負(fù)荷為70％～100％時，如果發(fā)電機(jī)負(fù)荷突然甩至30 MW以下，高壓旁路閥預(yù)開至80％，維持8 s之后自動切為自動，維持此8 s之后的當(dāng)前主汽壓力；如果發(fā)電機(jī)負(fù)荷突然甩至30 MW以上，高壓旁路閥預(yù)開至80％，維持8 s之后自動切為自動檔，將此時的主汽壓力再加0.5 MPa，并自動設(shè)定為此時高壓旁路閥的設(shè)定壓力，維持此壓力運行。在此過程中，電廠運行人員可以人為干預(yù)，可以解掉高壓旁路自動，也可以在自動狀態(tài)下改變高壓旁路閥的壓力設(shè)定值。

(4)快關(guān)條件：未修改。

4.2 高壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥和噴水隔離閥

邏輯未修改。

4.3 低壓旁路閥

(1)快關(guān)條件：未修改。

(2)快開條件：未修改。

(3)快開開度修改為：無論高壓旁路快開多少，低壓旁路閥均快開至50％，且自動從當(dāng)前狀態(tài)切為手動運行。

4.4 低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥

(1)低壓旁路閥開度不小于3％，自動投入自動，在自動狀態(tài)下指令被限制至最大只能開至50％。當(dāng)?shù)蛪号月烽y快開時，低壓旁路出口蒸汽溫度被自動設(shè)定為80℃，另外，在這種情況下設(shè)定溫度還可以人為改變。

(2)低壓旁路閥開度小于2％時，邏輯未修改。

4.5 低壓旁路噴水隔離閥

邏輯未修改。

5 采取改進(jìn)措施后旁路系統(tǒng)運行情況

采取改進(jìn)措施之后，高壓旁路閥快開至80％，低壓旁路閥快開至50％之后的約2 min時間內(nèi)，再熱器壓力升至3.75 MPa，達(dá)到最高值，然后開始下降，并且下降趨勢很明顯。在這約2 min時間內(nèi)，再熱器安全門并沒有動作。這些情況說明，高壓旁路閥快開至80％，低壓旁路閥快開至50％，可以將再熱器壓力維持在允許范圍內(nèi)。低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥未出現(xiàn)前文所述的大幅度調(diào)節(jié)情況。低壓旁路出口蒸汽溫度平穩(wěn)地慢慢下降，并且低壓旁路出口蒸汽溫度最高只升至195℃。

6 結(jié)論

(1)從額定負(fù)荷到小島運行的瞬間，過熱器、主汽管、再熱器、再熱汽管等中的大量能量迅速安全可靠地釋放是小島運行機(jī)務(wù)方面的關(guān)鍵問題。迅速切斷鍋爐燃料和旁路快開需要緊密配合進(jìn)行。

(2)在高低壓串聯(lián)旁路機(jī)組從額定負(fù)荷甩到小島運行過程中，針對不同的機(jī)型要采用不同的旁路控制策略，以便快速泄壓，并保持機(jī)組帶廠用電穩(wěn)定運行。

(3)一方面不能讓過熱器、再熱器等壓力管道超壓導(dǎo)致汽輪機(jī)“悶缸”、高壓缸排汽溫度持續(xù)升高等問題；另一方面也不能讓大量未做功的蒸汽瞬間排入凝汽器，造成凝汽器水位高、真空低、排汽濕度增加等，從而對汽輪機(jī)末級葉片造成影響。

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