分析汽輪機旁路系統(tǒng)的布置設(shè)計

朱珠鳳 李勇 徐俊峰

摘要：汽輪機旁路系統(tǒng)是大型機組常配的系統(tǒng)，在具體應(yīng)用的時候具備停機不停爐、優(yōu)化機組啟動性能、帶廠用電運行功能等。為了能夠更好的發(fā)揮出汽輪機旁路系統(tǒng)在機組運行中的作用，文章就汽輪機旁路系統(tǒng)總體設(shè)計、系統(tǒng)容量選擇、系統(tǒng)運行等問題進行探究，通過各個系統(tǒng)運行的優(yōu)化來減少汽輪機旁路系統(tǒng)的運行故障。

關(guān)鍵詞：汽輪機旁路系統(tǒng);故障分析;系統(tǒng)容量選擇;系統(tǒng)運行

0? 引言

汽輪機旁路系統(tǒng)最早出現(xiàn)在和直流相關(guān)的。在以往，直流采用的是濕態(tài)過熱器啟動操作模式，會將過熱器中安排充足的水資源，在這樣狀態(tài)下，濕態(tài)過熱器過度到干態(tài)過熱器往往只能夠通過自動控制閥進行處理。在社會科技的發(fā)展支持下，隨著濕態(tài)過熱器到干態(tài)過熱器的轉(zhuǎn)變，在直流設(shè)計中也開始引入了再熱器，由此，汽輪機高低壓旁路系統(tǒng)應(yīng)運而生。汽輪機旁路系統(tǒng)經(jīng)過改進之后不僅能夠縮短系統(tǒng)啟動時間，而且還能節(jié)省能量，在實現(xiàn)和汽輪機獨立運行的同時有效減少系統(tǒng)大修的調(diào)試時間，延長整個系統(tǒng)的使用壽命。

1? 汽輪機旁路系統(tǒng)功能選擇

1.1 優(yōu)化系統(tǒng)啟動和蒸汽參數(shù)

1.1.1 汽輪機旁路系統(tǒng)高壓缸的啟動方式

高壓缸啟動機組的汽機沖轉(zhuǎn)進汽由高壓調(diào)節(jié)汽門進行控制，在這樣狀態(tài)下中壓主汽門和中壓調(diào)節(jié)汽門會處于一種全開狀態(tài)，不參與整個系統(tǒng)的調(diào)節(jié)工作。這樣的機組設(shè)定要求旁路系統(tǒng)在汽機沖轉(zhuǎn)之前及時退出運行，因為只有這樣才能夠有效減少大量高參數(shù)蒸汽進入到中壓缸中，避免出現(xiàn)汽機轉(zhuǎn)速不可控問題的發(fā)生。

1.1.2 中壓缸啟動方式

中壓缸啟動的機組是汽機旁路系統(tǒng)最為理想的配置機組，在這個機組的作用下能夠優(yōu)化機組啟動特性，優(yōu)化汽機沖轉(zhuǎn)過程中的各項參數(shù)信息。在中壓缸啟動操作的時候，高壓主機汽門和調(diào)節(jié)汽門會完全處于關(guān)閉的狀態(tài)，僅僅由中壓調(diào)節(jié)汽門來控制汽機的汽量進出。

1.2 停機不停爐功能的基本選擇

容量的大小直接影響汽機旁路系統(tǒng)的功能實現(xiàn)，如果汽輪機旁路系統(tǒng)容量足夠、燃煤穩(wěn)定、燃煤發(fā)熱量變化較小，機組在運行的時候不會受到外界因素較多的干擾。對于長時間承擔(dān)基本負荷的機組，其熱態(tài)啟動次數(shù)一般不會受到電網(wǎng)調(diào)度的影響，僅僅會因為故障、熱態(tài)啟動次數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化。

如果煤源不穩(wěn)定、燃煤發(fā)熱量變化較大、不投油最低穩(wěn)定負荷較高，是否選擇龐大的旁路系統(tǒng)容量成為相關(guān)人員需要思考和解決的問題。

1.3 帶廠用電功能選擇

整個汽機旁路系統(tǒng)的帶廠用電功能只有在旁路系統(tǒng)容量和系統(tǒng)配置符合要求的情況下才能夠?qū)崿F(xiàn)。但是從實際運行情況來看，帶廠用電運行是整個機組運行最糟糕的一種情況，在出現(xiàn)這種情況之后往往會對汽輪機的使用造成較大的損傷，由此還會降低汽輪機的使用壽命。另外，從實際使用情況來看，帶廠用電功能能否在真正意義上實現(xiàn)不僅深受汽機旁路系統(tǒng)本身設(shè)計的影響，而且還會受到和鋪筑設(shè)備可操作性的影響，因此，為了確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，需要相關(guān)人員結(jié)合電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來進行帶廠用電的設(shè)計。

2? 汽輪機旁路系統(tǒng)的設(shè)計問題

2.1 管道設(shè)計問題

在先進技術(shù)支持下的汽輪機旁路系統(tǒng)，其在功能上和國外機組情況基本類似，基本包括高壓旁路控制閥門、低壓旁路控制閥門、熱力系統(tǒng)、管道設(shè)計等。從整個機組管道設(shè)計實際情況來看，旁路系統(tǒng)在運行的時候普遍存在低壓旁路管道投運振動問題，在出現(xiàn)這一問題之后會出現(xiàn)導(dǎo)管斷裂的問題，最終使得油箱系統(tǒng)著火。

在經(jīng)過系統(tǒng)分析之后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致低壓旁路管道發(fā)生振動的主要原因是低壓旁路蒸汽控制閥門后面的管道較長，受投運前后壓力的變化的影響，汽體和液體之間的對流相互作用，最終使得管道發(fā)生劇烈的振動。

在某一個機組運行的時候進行了如下的實驗操作：在低壓旁路管道處于較低溫度狀態(tài)的時候按照之前設(shè)計好的旁路投運控制邏輯優(yōu)先打開噴水減溫閥門，之后投入旁路控制閥門，這個時候管道會發(fā)生劇烈的振動。而如果在打開噴水減溫閥門之間稍微打開蒸汽控制閥門，并將低壓旁路控制閥門蒸汽溫度提升到九十?dāng)z氏度，再打開噴水減溫控制閥門就不會讓管道出現(xiàn)振動。

2.2 控制閥門選取問題

旁路控制系統(tǒng)閥門的選擇也深刻影響整個機組的運行情況，如果旁路控制系統(tǒng)出現(xiàn)閥門動作異常問題就會使得較多的冷氣進入到高溫機組中，最終使得機組轉(zhuǎn)子出現(xiàn)彎曲、氣缸發(fā)生變形。

以一個300MW的機組為例，其高低壓旁路控制閥門基本采用的是雙速電動門，在這個機組正常運行的時候旁路保護會進入到自動化狀態(tài)，而在機組發(fā)生跳閘之后，整個旁路系統(tǒng)的高低壓控制閥門就會在第一時間打開。不巧的是，在這個時候廠用電自動切換操作失敗，柴油發(fā)電機啟動失敗，旁路控制閥門無法在第一時間關(guān)閉。

3? 汽輪機旁路系統(tǒng)容量的選擇

高壓汽輪機組旁路系統(tǒng)容量一般包含額定參數(shù)規(guī)定下的旁路汽輪機額定壓力和額定溫度，低壓汽輪機組旁路系統(tǒng)容量包含汽輪機前再熱蒸汽額定壓力和溫度，整個旁路系統(tǒng)通流量和額定蒸發(fā)量比值代表整個機組旁路系統(tǒng)的基本容量設(shè)定情況。

從實際運行上來看，旁路系統(tǒng)容量一般會和機組結(jié)構(gòu)、機組在電網(wǎng)中的運行方式存在關(guān)聯(lián)。對于具備一定負荷的電阻，如果啟動次數(shù)較少可以采取滑參數(shù)進行啟動，而如果沖轉(zhuǎn)壓力較低、蒸發(fā)量較少，整個可以采用較小容量的旁路系統(tǒng)。

系統(tǒng)在熱態(tài)啟動之后可以通過提升沖轉(zhuǎn)壓力或者向空中少量排氣來彌補壓力缺失問題。而對于電網(wǎng)要求下的調(diào)峰機組運行，在不停爐狀態(tài)下可以應(yīng)用100%容量的旁路系統(tǒng)進行調(diào)控，并根據(jù)實際情況嚴格把控旁容量。

4? 汽輪機旁路系統(tǒng)的運行

4.1 調(diào)整旁路控制閥門和噴水減溫閥之間的聯(lián)鎖邏輯

從發(fā)展實際情況來看，旁路控制閥門和噴水減溫閥之間的聯(lián)鎖邏輯在本質(zhì)上是一種“水閉汽”，在噴水減溫閥打不開的時候，旁路控制閥門也不能夠打開?；谶@種邏輯的控制模式會形成兩相流的低壓旁路系統(tǒng)，由此加劇兩相流的形成，最終加劇了旁路管道的振動。

針對以上問題需要相關(guān)人員采取措施取消“水閉汽”，即在旁路系統(tǒng)穩(wěn)定運行的時候打開旁路控制閥門和噴水減溫閥門，并在系統(tǒng)運作的時候根據(jù)實際情況來控制旁路后的汽溫，確保這個汽溫不超過周圍的旁路保護設(shè)定數(shù)值。

在機組跳閘旁路控制閥門快要打開的時候需要相關(guān)人員預(yù)警噴水減溫閥的打開，之后根據(jù)旁路后汽溫的變化來逐漸關(guān)閉閥門，并將閥門調(diào)整到適合的位置上，從而在低壓旁路管道不被改動的情況下有效減少低壓旁路管道的振動。

4.2 將低壓旁路閉鎖高壓旁路控制邏輯轉(zhuǎn)變?yōu)楠毩⒖刂崎y前壓力

當(dāng)前我國旁路控制邏輯為低壓旁路閉鎖高壓旁路控制邏輯，在這一邏輯影響下如果低壓旁路控制閥門沒有打開，高壓旁路控制閥門不能夠立即打開。但是從實際操作情況來看，這種設(shè)計思想是不合理的，會在無形中加大整個汽輪機旁路系統(tǒng)的運行危險程度。為此，需要將低壓旁路閉鎖高壓旁路控制邏輯轉(zhuǎn)變?yōu)楠毩⒖刂崎y前壓力，從而有效保護主汽系統(tǒng)不超壓。

4.3 采取措施適當(dāng)提升機組啟動的沖車參數(shù)

在提升機組啟動沖車參數(shù)之后盡早將這些參數(shù)信息投運到旁路系統(tǒng)、凝結(jié)水精準處理系統(tǒng)中，從而在調(diào)整啟動汽溫的同時提升汽輪機沖車的汽水品質(zhì)。

5?; 結(jié)束語

綜上所述，從實際操作上來看，汽輪機旁路系統(tǒng)設(shè)計存在的各類問題將會直接影響到整個旁路系統(tǒng)的運行和功能的發(fā)揮，更無法發(fā)揮出汽輪機旁路系統(tǒng)在多個領(lǐng)域的應(yīng)用作用。為此，在新的歷史時期需要相關(guān)人員采取有效的措施調(diào)整和優(yōu)化汽輪機旁路系統(tǒng)，根據(jù)社會適用要求改進低壓旁路管道系統(tǒng)，增強整個系統(tǒng)運作的技術(shù)性和社會效益性。

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