汽轮机旁路控制系统2

汽轮机旁路控制系统2•3.7.4600MW超临界机组的旁路控制系统•直流锅炉的启动特点之一在锅炉点火前就必须不问断地向锅炉进水，建立起足够的启动流量，以保证给水连续不断地强制流经水冷壁等受热面，使其得到冷却不致过热超温。高参数大容量的单元机组在启动时，汽轮机要求暖机、冲转的蒸汽在冲转压力下具有50℃以上的过热度，以防止低温蒸汽送人汽轮机后凝结，造成汽轮机的水击。•所以，直流锅炉启动过程中最初排出的热水、汽水混合物、饱和蒸汽和过热度不足的过热蒸汽都不能进汽轮机。因此，直流锅炉需要设置专门的启动旁路系统来排除这些不合格的工质。直流锅炉在启动、停炉或事故情况下，都必须使用启动旁路系统，用以回收工质和热量、保护再热器等。直流锅炉的启动旁路系统具有以下主要功能：•(1)维持水冷壁具有流速稳定的最小给水流量，保持锅炉启动流量和启动压力。•(2)回收、利用工质和热量。•(3)使蒸汽参数满足汽轮机启动过程的需要。•可见，启动旁路系统对直流锅炉的启、停，起到安全和经济的保证作用。•某600MW超临界机组采用容量为30％BMCR的高、低压两级旁路系统，在系统中的连接参见图2—21所示。主蒸汽经高压旁路排人再热器，再热蒸汽经两侧低减温减压后分别排入与高、低压凝汽器相连的疏水扩容器。下面介绍该机组旁路控制系统的工作原理。•一、高压旁路压力控制•高压旁路控制系统原理如图3—36所示，该系统具有跟踪、手动、最小阀位、定压、滑压等运行方式。•(一)跟踪与手动方式•当出现高压旁路调节阀连锁关信号或机组负荷指令大于90MW时，或门H2输出“1”，逻辑信号TS为真，高压旁路压力调节系统处于跟踪方式。M／A1控制站的切换器T选择S2，高压旁路控制器输出跟踪给定器A1的输出值，高压旁路压力调节阀开度至0。“高压旁路调节阀连锁关”信号的逻辑回路在图下方。•当出现下列四中情形之一时，或门H3输出“1”，发出“高压旁路调节阀连锁关”信号：•(1)两个低压旁路压力调节阀全连锁关，与门Y6输出“1”。•(2)无给水泵正常运行，与门Y5输出“1”。•(3)高压旁路后汽温高。•(4)高压旁路减温水压力低。•“无给水泵正常运行”信号考虑了3台给水泵的状态。当汽动给水泵的转速大于2000r／min，且出口门开时(与门Y3、Y4输出“1”)，定义为汽动给水泵运行，否则认为汽动给水泵未运行。而电动给水泵只要合闸，则认为已运行。•机组负荷指令大于90MW时，高压旁路也处于跟踪关闭状态。这说明该旁路系统只在启动和停机过程中使用，在负荷大于90MW的正常运行时旁路系统不起作用。•当主汽压力测量信号故障，或者高压旁路温度手动控制时，或门HZ输出“1”，逻辑信号M1为真，高压旁路压力调节处于强制手动状态。•(二)最小阀位方式•锅炉启动后，若不存在强制手动和跟踪条件，高压旁路压力控制可以投入自动，M／Al控制站的切换器T选择S1。主汽压力小于最小压力设定值(1.5MPa)时，记忆复位元件M3输出“0”，非门F1输出“1”，切换器T1选择S2，M／A控制器选择给定器A2输出，在高压旁路减压阀自动开启至5％最小开度。•(三)定压方式•随着锅炉启动过程的进行，主汽压力逐步提高，当主汽压力大于最小压力设定值(1.5MPa)时，M3输出“1”，非门F1输出“0”，T1选择S1，即切换器T2的输出。由于此时机组负荷未达90MW，或门H2输出“0”，与门Y1输出“0”，T2选择S1，即高压旁路压力控制阀的开度由PID调节器的输出决定。•被调量PV为主汽压力PT，其给定值则是由给定器A3确定的最小压力定值(1.5MPa)。这是因为主汽压力未达冲转压力，M4输出“0”，T3选择S1，高压旁路减压阀开度小于60％，M2输出“0”，T4选择S1，所以给定器A3的输出经压力变化率限制器后，作为压力设定值SP，加入到PID调节器的输入端。此后，随着锅炉燃烧率的提高，高压旁路开度逐步开大，维持主汽压力为1.5MPa。•(四)滑压方式•当高压旁路减压阀开度指令大于60％时，记忆复位元件M2输出“1”，T4选择s2，高压旁路减压阀转为滑压控制方式。主汽压力设定值是实际主汽压力户一加上给定器A4的偏置，再经压力变化率限制器后形成的。•与图3—34所示的压力变化率限制器RIB类似：当实际压力加的变化率大于等于设定的压力变化率时，调节器的输入偏差大于零，PID调节器的输出增加，高压旁路减压阀开大，压力下降；当实际压力加的变化率小于设定的压力变化率时，调节器的输入偏差小于零，PID调节器的输出减小，高压旁路减压阀关小，压力上升；当实际压力PT的变化率等于设定的压力变化率时，调节器的输入偏差约等于零，PID调节器的输出基本不变。•所以，当燃烧率合适时，高压旁路压力控制系统可以控制实际压力按设定的压力变化率上升。由于饱和压力与饱和温度的对应关系，控制好了压力变化率，也就控制好了温度变化率。选择适当的压力变化率，可将汽水分离器蒸汽的温升率控制在2℃／min左右，控制主汽压力逐步上升至冲转压力。•在升温升压过程中：如果燃料率提高过快，主汽压力的上升速度过快，可能使高压旁路全开而失去控制作用；反之，若燃烧率太低，高压旁路减压阀会关小，甚至回到最小压力定值(1.5MPa)的定压方式。所以，升温升压过程中，要特别注意旁路阀的实际开度，使之在可调范围内。•(五)冲转压力下的定压方式•随着升温升压过程的进行，当机前主汽压力大于汽轮机冲转压力设定值(8.4MPa)时，M4输出“1”，T3选择S2，高压旁路控制系统转为定压控制方式，控制高压旁路减压阀开度，维持主汽压力不变。在定压方式下，运行人员可用给定器A6手动改变主汽压力定值，根据汽轮机冲转的需要，调整主汽压力。•(六)高压旁路退出运行当汽轮机冲转和发电机并网后，随着汽轮机带负荷，为维持主汽压力(8.4MPa)不变，高压旁路减压阀将逐渐关闭至零。当负荷达90MW时，或门H2输出“1”，系统回到跟踪状态，高压旁路强制关闭。•为防止H2输出“1”时强制关闭高压旁路减压阀引起主汽压力突升，90MW负荷前要控制好锅炉燃烧率，使当机组负荷在接近90MW时，高压旁路减压阀也接近全关。并在高压旁路关闭后及时将CCS系统投入汽轮机跟随方式，由汽机主控控制汽轮机调节汽门开度，以保持主汽压力的稳定。•(七)停机控制•汽轮机停机过程中，当负荷下降到低于90MW时，可重新投入旁路系统，并将高压旁路控制投入自动，设置高压旁路压力为8.4MPa。随着汽轮机减负荷，主汽压力升高，高压旁路开启，主汽压力维持在8.4MPa不变，直到汽轮机主汽门关闭。•二、高压旁路温度控制•高压旁路温度控制有跟踪、手动、自动等几种运行方式。•当高压旁路减压阀未开(开度小于1％)时，高压旁路温度调节阀处于跟踪状态，减温调节阀开度由给定器A5决定，开度为0。当高压旁路后汽温测量信号故障时，减温调节阀强制手动。•在自动方式下，高压旁路后温度定值由运行人员用给定器A7设定，高压旁路后温度与其设定值的偏差，经PID调节器反馈运算后，加上高压旁路减压阀指令经f(x)得到的前馈控制信号，共同决定减温调节水门开度，以调节汽温为设定值。•高压旁路减压阀开启时(减压阀开度指令大于2％)，M1输出“1”，连锁打开减温水调节门的截止门。高压旁路减压阀关闭时(减压阀开度指令小于1％)，延时10s，M1输出“0”，连锁关闭减温水调节门的截止门。•三、低压旁路压力控制•见图2—21，低压旁路控制系统分两侧，其结构、原理相同。现以一侧为例进行介绍。如图3—37所示，低压旁路压力控制系统有跟踪、手动、最小阀位和定压等几种运行方式。•(1)跟踪与手动方式。当机组负荷大于90MW，或出现“低压旁路减压阀连锁关”信号时，跟踪逻辑TS为“1”，低压旁路减压阀LBP1开度由给定器A3确定，输出为0。当凝汽器真空低、凝汽器喉部温度高或低压旁路后蒸汽温度高时，或门H3输出“1”，发出连锁关低压旁路信号。当两侧低压旁路全连锁关时，连锁高压旁路关闭。当再热汽压力测量信号故障，或低压旁路后减温水未投自动时，或门H2输出“1”，低压旁路减压阀强制手动。•(2)最小阀位方式。锅炉启动时，再热汽压力小于压力设定值(1.0MPa)，M1输出“0”，非门F1输出“1”，在低压旁路自动投人时，切换器T选择S1，T1选择S2，低压旁路减压阀LBP1的开度由给定器A3确定，自动开启至最小开度20％。•(3)定压方式。•随着锅炉燃烧率的提高，再热汽压力上升到最小压力设定值(1.0MPa)，记忆复位元件Ml输出“1”，非门Fl输出“0”，T1选择S1。当低压旁路压力自动且无跟踪信号(H1输出“0”)时，与门Y1输出“1”，T2选择S2。PID调节器根据低压旁路压力与压力定值的偏差决定低压旁路减压阀开度。低压旁路为定压方式，控制再热汽压力在1.0MPa。•(4)当汽轮机冲转和发电机并网后，随着汽轮机带负荷，低压旁路维持再热汽压力(1.0MPa)不变，将逐渐关闭至零，负荷达90MW时，低压旁路强制关闭。•(5)在汽轮机停机过程中，当负荷低于90MW时，可将低压旁路控制投入自动。随着汽轮机减负荷，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。•四、低压旁路温度控制•低压旁路温度控制系统与高压旁路温度控制系统十分相似。当低压旁路减压阀开度大于2％时，低压旁路出口温度设定值与实际值的偏差的PID反馈调节，加上汽轮机低压旁路减压阀开度的前馈调节，控制低压旁路减温水调节门开度，将低压旁路后汽温控制在允许范围内。当低压旁路减压阀开度小于1％时，低压旁路处于跟踪(TS为1)状态，温度调节阀LBPE1输出为0。