汽輪機旁路控制策略的研制與應用

1 引言

　濟鋼余熱發(fā)電二期工程是三套組成 “2+2+2+1”建制的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，即每單元有兩臺煤壓機，兩臺燃機，兩臺鍋爐，一臺汽機組成。

　蒸汽輪機是燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工程發(fā)電的主體設備之一，利用蒸汽的熱能轉變?yōu)樾D機械能，由于汽機發(fā)電機組在高速旋轉的同時(shí)又處于高溫高壓下運行，因此汽機控制系統連鎖控制，保護具有重要意義。

　 汽機系統采用dcs系統進(jìn)行控制，主要包括汽機蒸汽系統壓力、溫度等的檢測、旁路系統、eh油系統、潤滑油系統、凝結水系統、真空系統的檢測及相關(guān)控制。汽機的旁路系統為高低壓串聯(lián)系統，在機組啟動(dòng)過(guò)程中可以加速工質(zhì)的循環(huán)過(guò)程，提高機組的升溫、升壓速度，并根據壓力設定值控制減壓閥的開(kāi)度使系統不致超壓。在機組甩負荷時(shí)可以有效地保護汽輪機并回收工質(zhì)。

2 控制系統

　 2.1 系統構成

　 控制系統采用dcs集散控制系統，采用可靠的冗余技術(shù)。由上位監控站、現場(chǎng)控制站、通訊網(wǎng)絡(luò )ethernet幾部分組成。包括中央i/o單元、擴展i/o單元、cpu模塊、連接模塊、各種i/o模塊，實(shí)現數據采集、回路控制、順序控制等功能。dp網(wǎng)絡(luò )連接遠程站，通訊網(wǎng)絡(luò )ethernet用于連接監控站并傳輸數據。

　 操作平臺windows2000 professional+sp4，開(kāi)發(fā)軟件為包括：control builder f專(zhuān)業(yè)軟件。用于硬件配置，過(guò)程級和操作員站的組態(tài)，建立一個(gè)系統范圍內統一的數據庫。

　　digivis中文版 。用于流程顯示、報警信息管理、趨勢歸檔、各種記錄、系統診斷、操作控制等。

　 control it basic (xxx點(diǎn))。i/o點(diǎn)數的限制。

　 trend server作為趨勢服務(wù)器，收集歷史記錄。

　 控制系統下位編程軟件的實(shí)施過(guò)程中，針對工藝流程及現場(chǎng)設備的技術(shù)特點(diǎn)，信號處理、電動(dòng)門(mén)控制、gps時(shí)鐘同步、系統通訊等功能采用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)，調節回路組態(tài)采用功能圖開(kāi)發(fā)方式。

　監控界面完成系統的模擬量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量、溫度量，保護信息等的數據采集、計算、判別、報警、保護，事件順序記錄（soe），報表統計，曲線(xiàn)分析，并根據需要向現場(chǎng)保護測控單元層發(fā)布命令實(shí)現對電氣設備的控制和調節。該界面友善、方便、數據庫安全、可靠。在集中控制室內操作，控制臺是機組運行監視、控制的中心，控制臺上布置有crt操作站。除了保留幾個(gè)緊急事故按鈕外，全部采用上位機操作，也可用大屏幕對機組進(jìn)行監控、操作。

　2.2 主要功能及控制策略

　 汽機啟動(dòng)分為三種模式：自動(dòng)、手動(dòng)、半自動(dòng)。當啟動(dòng)完成后，汽機速度控制在最小速度。在怠速/額定狀態(tài)下最小速度為怠速值，在順序啟動(dòng)狀態(tài)下最小速度低怠速值。自動(dòng)順序啟動(dòng)完成了從低怠速保持至暖機，到高怠速，到設定的比率速度的整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)完成。暖機時(shí)間及加速速率取決于汽機是冷啟或熱啟。

　為了保證機組的安全運行，在汽輪機上一般設置了各種自動(dòng)保護設備。當運行參數超過(guò)機組安全運行允許的范圍時(shí)，它將及時(shí)動(dòng)作，使汽輪機自動(dòng)停機，避免事故的進(jìn)一步擴大。旁路系統裝置是發(fā)電機組重要的設備，旁路系統設備的可靠性對電廠(chǎng)安全和經(jīng)濟運行影響較大，它確保熱力設備啟動(dòng)和運行安全；盡量延長(cháng)機組的使用壽命；提高機組的綜合經(jīng)濟效益。

3 旁路系統（bpc）

　 旁路系統控制策略能夠滿(mǎn)足機組在啟動(dòng)、正常運行、甩負荷工況下，各閥門(mén)自動(dòng)或手動(dòng)（遙控操作）的進(jìn)行快速啟動(dòng)。能保證當主汽、再熱蒸汽運行壓力、溫度超過(guò)設定范圍時(shí)，旁路裝置能自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉，并按機組運行情況進(jìn)行壓力、溫度自動(dòng)調節，直到恢復正常值。旁路系統保證新蒸汽的壓力或溫度高于設定的工作壓力時(shí)，能夠及時(shí)打開(kāi)，放掉一部分蒸汽，從而保證進(jìn)入主汽門(mén)的壓力穩定在一定的范圍內。進(jìn)入旁路的蒸汽最終進(jìn)入凝汽器，由于蒸汽溫度較高，在旁路系統設有二級減溫。另外，在旁路系統備有聯(lián)鎖，當系統中某些工藝參數不滿(mǎn)足時(shí)，產(chǎn)生相應的快開(kāi)或快關(guān)動(dòng)作。旁路流程如圖1。

　　　　　　　　　　　　　　　 圖1 旁路流程圖

　 3.1 功能設置

　 汽機旁路為高、低壓兩級串聯(lián)旁路系統。高壓旁路被控對象為減壓閥、噴水隔離閥、噴水調節閥；低壓旁路為減壓閥、一級噴水調節閥、二級噴水閥。所有閥門(mén)由單速電動(dòng)執行器驅動(dòng)。旁路控制系統有啟動(dòng)、溢流和安全三個(gè)主要功能（即三用閥功能），此外還有回收工質(zhì)、暖管、清洗、減少汽閥和葉片侵蝕等功能。

　 （1）啟動(dòng)功能：其目的是為改善機組的啟動(dòng)特性而設置的?？梢蕴岣咤仩t在啟動(dòng)過(guò)程中的燃燒率；使蒸汽溫度與汽輪機缸溫得到最佳匹配；從而縮短機組啟動(dòng)的時(shí)間，減少壽命損耗。

?。?）溢流功能：其目的實(shí)際為吸收機、爐之間的不平衡負荷而設置的?？梢耘判箼C組在負荷瞬變過(guò)度過(guò)程中的剩余蒸汽；調整穩定爭氣壓力；維持鍋爐在不投油情況下的最低穩燃負荷。

　 （3）安全功能：取代鍋爐安全閥的功能。機組旁路系統投入備用后，當機組的機前實(shí)際壓力與機組高壓旁路壓力設定值差值大于旁路超壓偏置設定值時(shí)，旁路系統將自動(dòng)參與壓力調節，維持主蒸汽壓力等于設定值。

　 3.2 旁路系統的調節、控制和保護功能

　 鍋爐點(diǎn)火前高、低壓旁路處于關(guān)閉狀態(tài)，旁路系統如投入自動(dòng)，系統按照一定的曲線(xiàn)開(kāi)啟閥門(mén)。當達到汽機的沖轉參數時(shí)，deh向bpc發(fā)出關(guān)閉信號，高、低壓旁路按照一定的邏輯關(guān)閉，正常工況下它不再開(kāi)啟。