燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組旁路控制說明

王銘

摘 要：本文對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組汽機(jī)旁路控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式、控制方式及其作用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹和分析。國(guó)內(nèi)投運(yùn)的M701F型燃?xì)廨啓C(jī)肩負(fù)著電網(wǎng)要求的日起停、調(diào)峰、調(diào)頻需求。其中旁路系統(tǒng)起到極其重要的功能性作用。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組；旁路系統(tǒng)

燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組由以下三部分構(gòu)成：燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)，機(jī)組的主要做功部分是燃?xì)廨啓C(jī)和余熱鍋爐。燃?xì)廨啓C(jī)在做功的同時(shí)，將高溫度的排氣排入余熱鍋爐進(jìn)行二次利用，加熱余熱鍋爐中的除鹽水，進(jìn)行蒸汽輸出。蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)進(jìn)行做功，旁路控制閥和主蒸汽調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)氣包壓力及控制蒸汽品質(zhì)。旁路控制參數(shù)的設(shè)定關(guān)系著機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行。本文著重介紹、分析了我公司聯(lián)合循環(huán)燃機(jī)旁路系統(tǒng)的邏輯和工作狀況。

1 旁路控制系統(tǒng)分析

M701F型燃?xì)廨啓C(jī)配置的旁路系統(tǒng)為100%流量閥門。隨著燃機(jī)的啟動(dòng)，旁路系統(tǒng)可以讓余熱鍋爐出口蒸汽的溫度、壓力快速提升，讓汽機(jī)盡快進(jìn)汽做功。旁路系統(tǒng)還兼具著保護(hù)汽輪機(jī)的功能，當(dāng)機(jī)組發(fā)生跳機(jī)或甩負(fù)荷時(shí)，旁路系統(tǒng)迅速將主蒸汽隔離，避免汽機(jī)超壓。

旁路控制系統(tǒng)功能介紹：

（a）燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)時(shí)，排氣溫度低，鍋爐出口蒸汽溫度、壓力不達(dá)標(biāo)，旁路系統(tǒng)將這些蒸汽排入凝汽器，并盡快讓蒸汽品質(zhì)達(dá)到進(jìn)氣要求提升汽機(jī)啟動(dòng)時(shí)間。

（b）燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行時(shí)，旁路控制閥跟蹤主蒸汽壓力設(shè)定，配合主蒸汽調(diào)節(jié)閥進(jìn)行壓力控制，避免蒸汽壓力波動(dòng)。

（c）燃?xì)廨啓C(jī)處于跳閘、甩負(fù)荷等極端狀態(tài)時(shí)，旁路閥將蒸汽隔離，避免汽機(jī)超壓，確保機(jī)組安全。

（d）燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷快切時(shí)，旁路系統(tǒng)可以對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行溫度保護(hù)，避免溫差大引起的缸體變形。

（e）當(dāng)余熱鍋爐氣包蒸汽壓力過高，在安全閥動(dòng)作前，旁路閥盡快投入，避免蒸汽故障排放，緩解壓力過高的同時(shí)合理回收蒸汽。

（f）旁路系統(tǒng)在燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)時(shí)可以進(jìn)行再熱蒸汽加熱，優(yōu)化提升熱效率。

旁路控制有三種控制模式：最小壓力控制模式；備用壓力控制模式；實(shí)際壓力跟蹤控制模式。

1.1 最小壓力控制模式

燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)階段，燃機(jī)排氣溫度較低，余熱鍋爐出口蒸汽品質(zhì)不滿足汽機(jī)進(jìn)氣要求，使用最小壓力控制模式進(jìn)行旁路控制，確保主汽閥的閥前蒸汽壓力高于閥門開啟的最小設(shè)定值。旁路閥的控制設(shè)計(jì)選取了燃機(jī)負(fù)荷進(jìn)行曲線控制。

處于最小壓力控制模式，壓力設(shè)定初始值為某一常數(shù)。隨著燃機(jī)功率的增加，燃機(jī)排氣溫度會(huì)跟著增加，加快余熱鍋爐做功，蒸汽壓力升高。汽輪機(jī)主蒸汽閥的開啟選用順序控制，燃機(jī)啟動(dòng)后，汽機(jī)旁路閥處于全開狀態(tài)，旁路的最小壓力設(shè)定也成為變量，該參數(shù)根據(jù)汽機(jī)功率進(jìn)行計(jì)算，旁路閥慢慢由全開運(yùn)行到50%開度，配合蒸汽閥門調(diào)節(jié)閥前蒸汽壓力。

1.2 備用壓力控制模式

燃?xì)廨啓C(jī)正常運(yùn)行后，排氣溫度慢慢上升。汽機(jī)主蒸汽調(diào)節(jié)閥程序控制開啟，蒸汽品質(zhì)合格后的主蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功，汽輪機(jī)旁路閥由50%開度關(guān)閉到0%開度，備用壓力控制模式在該階段接手旁路閥的控制，通過使用“實(shí)際壓力+偏置”的參數(shù)設(shè)定，對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行超壓保護(hù)，當(dāng)壓力高出時(shí)，旁路閥立即開起，將汽輪機(jī)進(jìn)氣壓力降低到正常值。

1.3 實(shí)際壓力跟蹤模式

在燃機(jī)起動(dòng)和控制模式轉(zhuǎn)換時(shí)使用實(shí)際壓力跟蹤模式。該模式提高了對(duì)汽包水位的控制能力?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)汽機(jī)的啟動(dòng)模式分為三種速率來進(jìn)行控制信號(hào)的限速器調(diào)速。汽機(jī)啟動(dòng)模式通過高壓缸進(jìn)口金屬溫度判定。通過限速器后的控制信號(hào)與預(yù)熱鍋爐出口蒸汽壓力通過計(jì)算進(jìn)行旁路閥的控制。

1.4 高、中壓旁路溫度控制

高、中壓旁路溫度控制系統(tǒng)用于在機(jī)組起停和汽輪機(jī)跳閘階段的余熱鍋爐再熱器保護(hù)。高、中壓旁路溫度控制系統(tǒng)主要由旁路閥和噴水減溫器構(gòu)成。當(dāng)高、中壓旁路蒸汽溫度過高時(shí)，會(huì)對(duì)再熱器造成超溫傷害，此時(shí)需要進(jìn)行噴水減溫，噴水減溫的噴水量由旁路閥閥后蒸汽溫度進(jìn)行計(jì)算。針對(duì)噴水閥響應(yīng)速度慢的缺點(diǎn)，我方對(duì)噴水閥進(jìn)行了前饋控制設(shè)定，通過對(duì)主蒸汽壓力和旁路閥閥位的監(jiān)控進(jìn)行比例積分計(jì)算，加快了噴水閥的動(dòng)作速度，達(dá)到了更好的控制效果。

以下狀態(tài)，閥門將保持原有開度。

1）高壓汽輪機(jī)旁路蒸汽溫度信號(hào)反常；

2）高壓汽輪機(jī)旁路噴霧控制閥手動(dòng)。

2 旁路控制系統(tǒng)從啟動(dòng)到停機(jī)的工作狀況說明

2.1 旁路壓力控制系統(tǒng)機(jī)組啟動(dòng)說明

燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)階段，余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽品質(zhì)不符合汽輪機(jī)進(jìn)汽條件，同時(shí)為了穩(wěn)定汽包水位，汽輪機(jī)旁路閥需一定開度。從燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火直到旁路閥開度大于最小開度（5%）之前，主蒸汽壓力控制模式處于實(shí)際壓力跟蹤控制。旁路閥開度大于5%后，主蒸汽壓力處于最小壓力控制模式，壓力設(shè)定值以預(yù)設(shè)的增速率增加而稍微小于實(shí)際壓力。蒸汽參數(shù)達(dá)到汽輪機(jī)進(jìn)汽條件后，旁路閥開度達(dá)到最大值，主蒸汽調(diào)節(jié)閥開始開啟，旁路閥逐漸關(guān)閉。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于50%時(shí)，旁路閥關(guān)閉，主蒸汽調(diào)節(jié)閥全開，主蒸汽壓力轉(zhuǎn)為備用壓力控制模式。各旁路閥的備用壓力設(shè)定值將根據(jù)主蒸汽壓力函數(shù)曲線設(shè)定而稍微大于主蒸汽實(shí)際壓力。

2.2 旁路壓力控制系統(tǒng)機(jī)組停機(jī)說明

燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組停機(jī)階段，將機(jī)組負(fù)荷減少到一半，低壓主蒸汽調(diào)節(jié)閥往汽機(jī)透平冷卻位置關(guān)閉，此時(shí)低壓缸蒸汽進(jìn)氣為透平冷卻蒸汽，保護(hù)停機(jī)過程中的缸體溫降。低壓旁路閥處于最小壓力控制模式。當(dāng)?shù)蛪褐髌y關(guān)到透平冷卻位置后，高壓、中壓主氣閥處于全關(guān)位置，同時(shí)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行程序關(guān)閉。在該過程中，旁路閥由備用壓力控制模式切換到最小壓力控制模式，用于配合高壓、中壓主蒸汽調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。

3 結(jié)論

M701F型燃機(jī)汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組為滿足電網(wǎng)的日啟停、調(diào)頻、調(diào)峰需求。

使用旁路控制系統(tǒng)可以更快的提高余熱鍋爐的蒸汽品質(zhì)，讓汽輪機(jī)更快進(jìn)氣做功。因此旁路系統(tǒng)在亂喝循環(huán)汽輪機(jī)運(yùn)行中起到十分重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]莆田燃機(jī)調(diào)試報(bào)告.東方汽輪機(jī)有限公司.

[2]過程控制說明.三菱重工.