第六讲旁路控制

单元机组协调控制系统6．旁路控制系统6．1旁路系统的组成与功能一、旁路系统的组成汽机旁路系统是指与汽轮机并联的蒸汽减温、减压系统，如图所示。它由旁路管道、减压、减温阀门及控制机构等组成。其作用是在机组启动阶段或事故状态下将锅炉产生的蒸汽不经过汽轮机而引入下一级管道或凝汽器。将主蒸汽旁通汽轮机的高压缸引入到再热器为高压旁路；将再热蒸汽旁通汽轮机的中、低压缸引入到凝汽器为低压旁路。汽轮机旁路系统是随发电机组的发展而产生和发展的。大型火电机组都采用大容量、高参数、中间再热式的热力系统，且采用机炉电单元配置，由于汽轮机和锅炉特性不同而带来机炉之间的某些不协调问题，可以通过设置旁路系统来解决。根据各机组的不同情况，汽轮机旁路系统配置有不同的型号和不同的容量。旁路容量在国内多数设计是30％或40％MCR(锅炉最大连续蒸发量)，少数引进机组的旁路容量达100％MCR。在旁路系统中，没有做功的主蒸汽和再热蒸将要分别旁通到再热器和凝汽器，为了防止再热器超压、超温和凝汽器过负荷，必须对旁通蒸汽进行减温、减压。在高压旁路中，BP是高旁减压阀，BPE是喷水减温阀，BD为喷水隔离阀。减温水为高压给水，BD也具有减压作用。在低压旁路中，LBP是低旁减压阀，LBPE为喷水减温阀，减温水为凝结水。相应地，旁路控制系统由高旁压力和高旁温度控制系统系统，低旁压力和低旁温度控制系统系统组成。二、旁路系统的功能汽轮机旁路系统的主要作用是协助机组以最短的时间完成热态启动，在机组甩负荷时与锅炉和整个机组配合，实现甩负荷后的一些较复杂的运行方式（如机组快速切负荷FCB等），并进行锅炉超压防护。合适的旁路容量和完善的自动控制系统可以配合机组协调控制系统来完成机组的压力全程控制。汽机旁路系统的具有以下功能。(1)改善机组启动性能。对于直流炉，无旁路系统不能启动。机组冷态或热态启动初期，当锅炉输出的蒸汽参数尚未到达汽轮机冲转条件时，这部分蒸汽就由旁路系统通流到凝汽器，以回收汽水工质，以适应机组暖管的要求。特别是在热态启动时，使用旁路系统后，锅炉可以较大的燃烧率、较高的蒸发量运行，加速提高汽温，使之快速与汽机的金属温度匹配，从而缩短启动时间。(2)在机组启动时可以控制主汽压力和中压缸进汽压力，以适应机组进行中压缸启动、定压和滑压运行的要求。(3)启动工况或者汽机跳闸时，旁路系统可保证再热器有一定的蒸汽流量，避免再热器干烧，使其得到足够的冷却，从而起到保护再热器的作用。(4)当主汽压力或再热汽压力超过规定值时，旁路系统迅速开启进行减压、泄流，减少对空排汽，避免锅炉超压并回收工质。(5)实现机组快速切负荷功能。电网发生事故时，可以使机组保持空负荷或带厂用电运行；汽轮机事故时，若相关系统正常，则允许停机不停炉，锅炉处在热备用状态，以便故障排除后能使机组迅速恢复并网发电，从而减少停机时间，有利于整个系统的稳定。综上所述，汽轮机旁路系统有启动、溢流和安全三项功能。此三项功能在调峰运行机组上作用更为明显，单元机组实行两班制运行时，利用旁路系统可以缩短热态启动时间，提高机组的负荷适应性。6．2高压旁路控制系统一、高旁压力控制高压旁路减压阀控制方式分为启动方式、定压方式和启动滑压方式。1、最小阀位方式。锅炉冷态启动主汽压力小于最低压力设定值（1.5MPa），在高旁减压阀自动投入时，自动开启至最小开度5%。自动状态，压力小于1.5MPa,T2指向S1,输出最小开度5%。2、定压方式。锅炉启动升压时，主汽压力大于最低压力设定值（1.5MPa），逐步开大阀门，维持主汽压力为1.5MPa。自动状态，压力大于等于1.5MPa,T2指向S2,T3指向S1，输出PID调节指令。压力小于8.4MPa,T4指向S1,开度小于30%,T5指向S1,压力定值取1.5MPa。3、滑压方式。待高压旁路减压阀控制输出大于最大开度（30%）时，高压旁路减压阀转为滑压方式，主汽压力设定值按设定的上升速率提高（其目的是监视控制机前主汽压力的上升速度，将汽水分离器入口温升控制在2℃/min左右），控制主汽压力至冲转压力。如果主汽压力的上升速度过快，动态开大高旁减压阀门。如果主汽压力的上升速度不快，高旁减压阀开度不低于其设定的最大开度（30%）。自动状态，压力大于等于1.5MPa,小于8.4MPa，开度大于30%。T2指向S2,T3指向S1，T4指向S1,T5指向S2,压力定值取实际压力+0.05MPa。按给定升压率升压,当升压率高于给定值时,PV大于SP,开大调门,反之亦然。4、当机前主汽压力大于汽机冲转压力设定值（8.4MPa），高压旁路控制系统转为定压控制方式，维持主汽压力不变。主汽压力达冲转压力8.4MPa,T4指向S2,主汽压力定值设为8.4MPa。此时运行人员可改变主汽压力定值。5、当汽机冲车和发电机并网后，随着汽机带负荷，高压旁路减压阀维持主汽压力（8.4MPa）不变，将逐渐关闭至零。当负荷达15％BMCR左右时，高压旁路关闭。6、锅炉热态启动时，当主汽压力大于1.5MPa，设定汽机冲转压力低于主汽压力0.1MPa（为满足高旁定压投入条件），高旁自动投入后，控制设定汽机冲转压力不变。随着锅炉燃料量增加，重新设定汽机冲转压力至8.4MPa，高压旁路将汽水分离器入口温升控制在2℃/min，使锅炉主汽压力升高到冲转压力8.4MPa。7、当汽机停机时，负荷低于设定值，设定汽机冲转压力至8.4MPa，将高压旁路控制投入自动。随着汽机减负荷，锅炉主汽压力升高，高压旁路开启，主汽压力维持在8.4MPa不变。8、出现凝汽器真空低、给水泵未运行、低旁关闭、减温压力低等信号时，T1指向给定器A，高旁关闭。二、高旁温度控制在自动方式下，高旁后温度定值由运行设定，高旁压力阀动作时，经F（X），作为前馈控制信号，改变减温调节水门开度，以提高温度调节特性。高旁阀关闭时，连所关闭减温水调门。6.3汽机低压旁路控制一、低旁压力控制1、锅炉冷态启动，再热汽压力小于最低压力设定值（1.0MPa），在低旁自动投入时，T2指向S2，自动开启至最小开度20%。2、锅炉启动升压时，再热汽压力大于最低压力设定值（1.0MPa），T2指向S1，T3指向S2，PID调节器根据低旁压力与压力定值的偏差决定低旁开度。低压旁路为定压方式，控制再热汽压力在1.0MPa。3、当汽机冲转和发电机并网后，随着汽机带负荷，低压旁路维持主汽压力（1.0MPa）不变，将逐渐关闭至零。4、当汽机停机时，负荷低于设定值，将低压旁路控制投入自动。随着汽机减负荷，锅炉再热汽压力升高，低压旁路开启，再热汽压力维持在1.0MPa不变。5、当出现真空低、低旁调节阀后温度高等情况，低旁开度跟踪0。低压旁路有两路，两侧的控制原理完全相同。二、低旁温度控制当汽机低压旁路开度大于1%时，根据低压旁路出口温度设定值与低压旁路出口温度实际值的偏差调节输出加上汽机低压旁路开度前馈控制低压旁路减温水调节门开度。当汽机低压旁路开度小于1%时，低旁处于跟踪（TS=1）状态，输出为0。