600 MW火電機組汽輪機旁路系統(tǒng)存在問題分析

李 雷，黃廣生

（大唐安徽洛河發(fā)電廠，安徽 淮南 232008)

600 MW火電機組汽輪機旁路系統(tǒng)存在問題分析

李 雷，黃廣生

（大唐安徽洛河發(fā)電廠，安徽 淮南 232008)

介紹了某火電廠的概況，分析了汽輪機旁路系統(tǒng)存在的高旁執(zhí)行器間歇動作或振蕩問題，高、低旁路閥位顯示問題及閥門劇烈振蕩問題，并提出了解決辦法，確保了機組的安全穩(wěn)定運行。

火電機組；汽輪機；旁路系統(tǒng)；高旁執(zhí)行器

1 電廠概況

某電廠位于土耳其共和國北部的中古達克省科里米里市，現(xiàn)共有2臺600?MW超臨界火電機組，全部設(shè)備均由中國制造和安裝。

鍋爐采用東方鍋爐(集團)股份有限公司生產(chǎn)的 DG-1827/25.49，1?827?t/h，25.49?MPa(a)型超臨界參數(shù)變壓直流本生鍋爐。該鍋爐采用一次中間再熱、單爐膛、尾部雙煙道、煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、平衡通風結(jié)構(gòu)。鍋爐給水系統(tǒng)配置2臺50?%容量的調(diào)速汽動給水泵，1臺30?%容量的電動調(diào)速給水泵。

汽輪機采用上海汽輪機有限公司生產(chǎn)的N600-24.2/566/566型超臨界、單軸、中間再熱、三缸四排汽、凝汽式汽輪機組。汽輪機調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(DEH)，機組保安系統(tǒng)采用危急跳閘系統(tǒng)(ETS)；同時設(shè)有機械式超速保安器和電子式超速保安裝置，能夠檢查所有跳閘信號的正確性，識別錯誤的跳閘信號，并確保在設(shè)備出現(xiàn)危險工況時快速有效地執(zhí)行汽輪機跳閘命令。

發(fā)電機為上海汽輪發(fā)電機有限公司生產(chǎn)的600-2-22A型發(fā)電機組，Ue=20?kV，600?MW，cosΦ=0.9，冷卻方式為水—氫—氫，采用靜止勵磁系統(tǒng)。

機組熱控系統(tǒng)采用上海FOXBORO公司的I/A Series分散控制系統(tǒng)(DCS)，覆蓋包括：數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)(DAS)、模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)、順序控制系統(tǒng)(SCS)、旁路控制系統(tǒng)(BPS)、電氣發(fā)電機/變壓器組和廠用電系統(tǒng)(ECS)的監(jiān)控。汽機電液控制系統(tǒng)(DEH)、汽機安全監(jiān)測系統(tǒng)(TSI)、給水泵小汽機電液控制系統(tǒng)(MEH)、汽機危急跳閘系統(tǒng)(ETS)等的控制裝置均由主設(shè)備制造廠提供?？刂葡到y(tǒng)設(shè)備與DCS系統(tǒng)選型一致，共用機組運行員操作站。

汽輪機旁路系統(tǒng)由美國CCI公司提供的高壓旁路系統(tǒng)和低壓旁路系統(tǒng)2級串聯(lián)旁路組成，采用氣動驅(qū)動，設(shè)計容量為40?%?BMCR，可以滿足機組冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)啟動要求。由于該機組采用中壓缸啟動方式，所以要求旁路控制系統(tǒng)在機組啟動時能較好地控制機組啟動壓力和溫度，如：機組在低負荷情況下必須能處理過剩的蒸汽，否則爐對空排氣將損失大量的工質(zhì)；機組旁路控制系統(tǒng)對中間再熱器必須能夠起到有效的保護作用。因此，現(xiàn)代大型火電機組都配有旁路系統(tǒng)，以解決機、爐之間的不協(xié)調(diào)，提高機組對電網(wǎng)要求的適應(yīng)力。

2 存在的問題及解決辦法

2.1 高旁執(zhí)行器間歇動作或振蕩問題

2.1.1 ??問題分析

在該電廠1號機組啟動過程中，發(fā)現(xiàn)高旁執(zhí)行器存在間歇動作或振蕩現(xiàn)象，造成機前壓力波動較大，嚴重影響機組的運行安全。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，電力安裝公司接入氣動執(zhí)行器的壓縮空氣母管直徑比圖紙給定的要小很多，現(xiàn)場實際采用Φ14×2儀表管，而美國CCI公司要求必須用大于1/2〃NPT的管子，因此實際動力壓縮空氣通流量較小。再加上高壓旁路調(diào)節(jié)閥氣缸相對較大，所以在閥門氣動過程中，特別是在閥門快速動作時，會造成動力壓縮空氣壓力瞬間下降。該執(zhí)行器有一個壓力低閉鎖閥(設(shè)定值為0.38?MPa)，當壓力低于保護定值時，閥門被閉鎖不動；當壓力回升超過了定值后，閥門又繼續(xù)開或關(guān)。如此反復，造成調(diào)節(jié)閥時停時動，從而使得運行參數(shù)不穩(wěn)，威脅機組運行安全，尤其在機組啟動過程中，影響更大。高壓旁路控制原理如圖1所示。

圖1 高壓旁路控制原理

2.1.2 ??解決辦法

(1)?按美國CCI公司提供的圖紙要求，將原壓縮空氣管更換為1/2〃NPT的不銹鋼管，以徹底解決該問題。

(2)?去除氣動執(zhí)行機構(gòu)進口壓力低閉鎖閥，將其壓力設(shè)定為最小，即將閉鎖閥的調(diào)整螺絲逆時針旋出。這樣即使壓縮空氣壓力降低，也不會導致氣動執(zhí)行機構(gòu)拒動。但這只是一個臨時解決辦法，因為在正常運行中，如果壓縮空氣壓力降低，而旁路閥門不被閉鎖，則有可能使高旁閥打開，造成再熱器超壓的嚴重后果，需要引起重視。

2.2 高、低旁路閥位顯示問題

2.2.1 ??問題分析

在機組正常運行時，一旦高、低旁路閥位顯示不準確，運行人員就需要到就地確認閥門的實際位置，易發(fā)生誤判。尤其是在機組剛啟動時，高、低旁路閥門開度較小，閥門的節(jié)流作用使閥門產(chǎn)生振動，造成位置反饋電位器信號不準確。另外，在高、低旁路閥門快關(guān)時，由于有較大沖擊力，也會造成位置反饋電位器信號不準確。

2.2.2 ??解決辦法

先將閥門開到最大位置，如果閥位顯示不到最大值，則調(diào)整閥位信號的電氣滿度電位器，直到合格為止；再把閥門關(guān)到底，如果閥位顯示不到最小值，則調(diào)整閥位信號的電氣零度電位器，直到合格為止。這樣反復調(diào)整幾次，直到閥位顯示準確為止。如果零位仍不滿足要求，則要調(diào)整機械零點，再調(diào)整電氣零點。如果仍舊滿足不了要求，就需要更換閥門位置發(fā)送器。另外，運行人員也可以通過高、低旁路閥門的前、后介質(zhì)溫度來判斷閥門的實際位置狀態(tài)。

2.3 閥門劇烈振蕩問題

2.3.1 ??問題分析

在機組啟動期間，高、低壓旁路正常投運時，低壓旁路在正常調(diào)節(jié)過程中，閥門存在劇烈振蕩現(xiàn)象。低壓旁路控制原理如圖2所示。

(1)?由于高、低壓旁路是串級旁路，且高壓旁路的供氣管徑較細，進氣壓力不足，從而使得高旁執(zhí)行器的動作不連續(xù)，造成主汽壓力晃動，影響低壓旁路壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)對再熱器入口壓力的控制，從而造成低壓旁路執(zhí)行器的振蕩。

(2)?氣動執(zhí)行器本身的機械阻尼未調(diào)整好(見圖2)，也會使得執(zhí)行機構(gòu)頻繁動作，造成執(zhí)行器疲勞損壞，減壓閥門的閥芯磨損，嚴重影響機組安全運行。

(3)?高、低壓旁路自動控制系統(tǒng)的控制參數(shù)整定不當，也會造成系統(tǒng)失穩(wěn)。

2.3.2 ??解決辦法

(1)?由于高、低壓旁路是一個整體系統(tǒng)，因此高壓旁路調(diào)節(jié)品質(zhì)的好壞，直接影響低壓旁路的調(diào)節(jié)。若把高旁閥的壓縮空氣管徑加粗，則可消除高壓旁路對低壓旁路的影響。

(2)?氣動執(zhí)行器是由壓縮空氣作用在執(zhí)行器的集氣缸內(nèi)的活塞上工作的，在自動調(diào)節(jié)理論中，可以等效為積分環(huán)節(jié)。通過調(diào)節(jié)氣缸的進氣量來控制執(zhí)行器的動作速度。在氣動執(zhí)行器本體的控制回路氣動放大器上(VB1/VB2)有一個調(diào)整螺絲，逆時針調(diào)整時進氣量減小，順時針調(diào)整時進氣量增大；它可以調(diào)整氣動執(zhí)行器的機械阻尼時間，從而達到降低執(zhí)行器振蕩的目的。在調(diào)整機械阻尼過程中，要恰到好處，既不過調(diào)，也不滯后，否則會影響旁路的正常運行。

(3)?對高、低旁路控制系統(tǒng)的控制參數(shù)進行進一步優(yōu)化，使得控制參數(shù)更加合理。

通過上述一系列的調(diào)整措施后，機組啟動過程中再也沒有發(fā)生此類問題。

圖2 低壓旁路控制原理

1?中國大唐集團公司，長沙理工大學．熱工控制系統(tǒng)及設(shè)備[M]．北京：中國電力出版社，2013.

2?吳彥龍．700MW汽輪機低旁系統(tǒng)存在的問題及優(yōu)化[J]．電力安全技術(shù)，2012(1)．

2014-12-22；

2015-03-20。

李??雷(1965-)，男，高級工程師，主要從事電廠熱控專業(yè)技術(shù)工作，email：2198213471@qq.com。

黃廣生(1965-)，男，高級工程師，主要從事電廠熱控專業(yè)技術(shù)工作。