蔣雄兵 曹順意 熊少軍

(1.東莞通明(眾明)電力有限公司，廣東 東莞 518105;2.鄭州燃?xì)獍l(fā)電有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

旁路系統(tǒng)在熱機(jī)中有舉足輕重的地位，功能完善的旁路系統(tǒng)兼有安全、溢流、協(xié)調(diào)啟動(dòng)的三合一的功能，并可實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)控制。特別是聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組中全周進(jìn)汽、節(jié)流調(diào)節(jié)的汽機(jī)旁路系統(tǒng)，它是汽機(jī)在主汽調(diào)門全開后影響主汽壓力和進(jìn)汽量變化的關(guān)鍵因素。旁路系統(tǒng)很大程度地影響了機(jī)組的啟動(dòng)過程。本文對(duì)S109E機(jī)組的旁路系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討和研究，為改進(jìn)和完善旁路系統(tǒng)的控制提供了一個(gè)思路和方案。

1 旁路系統(tǒng)投自動(dòng)的好處分析

1.1 較大程度地減少各種狀態(tài)開機(jī)過程中的操作量，留下寶貴的操作時(shí)間來加強(qiáng)各系統(tǒng)參數(shù)的監(jiān)視，有利于各種異常事故的提早發(fā)現(xiàn)，有利于機(jī)組安全運(yùn)行。

1.2 對(duì)機(jī)組冷、溫、熱態(tài)的啟動(dòng)過程可以實(shí)現(xiàn)非常精確和統(tǒng)一的主汽壓力、補(bǔ)汽壓力及其變化速率的全程自動(dòng)控制。由于主汽壓力、補(bǔ)汽壓力的變化直接影響主機(jī)的熱應(yīng)力、熱變形、進(jìn)汽量、負(fù)荷等，故旁路系統(tǒng)“自動(dòng)”功能從部分程度上精確和統(tǒng)一的控制了機(jī)組的啟動(dòng)，優(yōu)化了啟動(dòng)過程。

2 旁路系統(tǒng)的控制目標(biāo)分析

2.1 可實(shí)現(xiàn)各種緊急和故障狀況下的“快開”功能。

2.2 有各種出于安全考量的“快關(guān)”功能。

2.3 在高、低旁開閉期間，各級(jí)減溫水應(yīng)能“自動(dòng)”控制減壓后蒸汽溫度，并設(shè)置相關(guān)保護(hù)。

2.4 可實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)(冷、溫、熱)下汽機(jī)開機(jī)過程各個(gè)階段的主汽壓力的自動(dòng)控制。

(1)沖轉(zhuǎn)前的暖管階段，可實(shí)現(xiàn)主汽壓力按一定的速率上升到不同狀態(tài)對(duì)應(yīng)的沖轉(zhuǎn)參數(shù)，高旁開度且不宜在＜10%開度下停留。

(2)沖轉(zhuǎn)階段，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，高旁應(yīng)可自動(dòng)維持主汽壓力穩(wěn)定。

(3)并網(wǎng)后至調(diào)門開滿階段，汽機(jī)按規(guī)定的速率逐帶負(fù)荷的過程中，主汽壓力維持不變。

(4)調(diào)門全開后至帶滿負(fù)荷階段。

1)全冷態(tài)可實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)按說明書或規(guī)程規(guī)定的速率升壓升負(fù)荷;可根據(jù)汽機(jī)主參數(shù)狀況手動(dòng)選擇“保持”，停止升壓升負(fù)荷而進(jìn)行暖機(jī)，也可以取消“保持”繼續(xù)升壓加負(fù)荷;可根據(jù)汽機(jī)主參數(shù)變化，可手動(dòng)選擇“加速升壓”加速升壓升負(fù)荷，并能手動(dòng)切回原來正常升壓率，兩者應(yīng)實(shí)現(xiàn)無擾切換;對(duì)于汽機(jī)高壓內(nèi)缸內(nèi)壁溫度處于冷、溫態(tài)交界區(qū)域時(shí)(180--220℃)，旁路將優(yōu)先以0.022Bar/s速率升壓升負(fù)荷，但可手動(dòng)干預(yù)、調(diào)整。

2)溫、熱態(tài)可實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)按說明書和規(guī)程允許的速率升壓升荷。

2.5 低旁的控制應(yīng)可全程自動(dòng)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)汽投入前后補(bǔ)汽壓力的程控，并保證重油加熱不受影響。

(1)補(bǔ)汽投入前，補(bǔ)汽壓力以較快速率升到520Kpa，并維持此壓力不變，且不宜在＜10%開度下停留。

(2)補(bǔ)汽投入后，以一定速率自動(dòng)逐關(guān)低旁至0%。

3 旁路系統(tǒng)的“自動(dòng)”運(yùn)作過程分析

3.1 高旁的“自動(dòng)”運(yùn)作

3.1.1 在高旁投“自動(dòng)”之前，高旁即在“設(shè)定值跟隨實(shí)際值”(SP.MEM.FCT)模式，(如圖1 中 a階段)。

3.1.2 在高旁投“自動(dòng)”并點(diǎn)選“同步壓力初始值”后，高旁即在10%閥位持續(xù)至少5S，(如圖1中b段)，并仍處于“設(shè)定值跟隨實(shí)際值”模式(SP.MEM.FCT)。

3.1.3 高旁開度＞10%后，仍處 SP.MEM.FCT模式，將限制電動(dòng)主汽門前壓力以≤0.034Bar/s的速率至同步壓力值(如圖1中c段)。

3.1.4 當(dāng)電動(dòng)主汽門前的壓力升至P同步壓力+1BAR后，即進(jìn)入“定壓”模式(AFX.PRESS)，將維持高旁前壓力不變(如圖1中d段)。汽機(jī)進(jìn)行沖轉(zhuǎn)、升速、并網(wǎng)直至調(diào)門開度達(dá)95%前的區(qū)段皆為“定壓”模式，該區(qū)段汽機(jī)的升速、升負(fù)荷速率由DEH控制，應(yīng)符合說明書之規(guī)定。

3.1.5 當(dāng)調(diào)門開度≥95%后，進(jìn)入"增加壓力設(shè)定值"模式(INCR.P.SET)(如圖1中 e段)，按汽機(jī)狀態(tài)(冷、熱、溫態(tài))有不同的動(dòng)作。

(1)當(dāng)汽機(jī)處溫、熱態(tài)啟機(jī)時(shí)，將按0.034Bar/s的速率提升高旁前壓力。

(2)當(dāng)汽機(jī)處于冷態(tài)啟機(jī)時(shí)，視缸溫、缸脹各部溫差等主參數(shù)的變化，如允許，則可考慮加快升壓升負(fù)荷速率，點(diǎn)擊“冷態(tài)加速”，即可以0.022Bar/s的速率加速升壓升負(fù)荷，如主機(jī)相關(guān)參數(shù)接近限值，可點(diǎn)擊“冷態(tài)正?！保匆哉Ｋ俾噬龎荷?fù)荷。

(3)任何狀態(tài)下的開機(jī)在增加壓力設(shè)定值(INCR.P.SET)階段皆可選擇“保持”按鈕停止升壓而進(jìn)行暖機(jī)，和選擇“恢復(fù)”按鈕繼續(xù)自動(dòng)升壓升負(fù)荷。

3.1.6 當(dāng)汽機(jī)處溫、熱態(tài)啟機(jī)時(shí)，高旁開度＜5%后即進(jìn)入"跟蹤"模式(FOLLOW);當(dāng)汽機(jī)處于冷態(tài)啟機(jī)時(shí)，高旁開度＜5%且汽機(jī)負(fù)荷大于40MW時(shí)即進(jìn)入"跟蹤"模式，F(xiàn)OLLOW模式下壓力設(shè)定值將以在25S內(nèi)上升至“實(shí)際高旁前壓力值+1BAR”的速率上升，保持高旁全關(guān)(如圖1中f階段)。

3.2 低旁的“自動(dòng)”運(yùn)作

3.2.1 投“自動(dòng)”后即進(jìn)入“最小閥位”模式，開度在10%維持不變。

3.2.2 直至補(bǔ)汽電動(dòng)主汽門前壓力達(dá)到開爐側(cè)低壓集箱出口電動(dòng)門時(shí)的低壓集箱壓力P’+0.4BAR(受限于3.1—5.1BAR的高低限)后即進(jìn)入“定壓調(diào)節(jié)”模式，壓力定值為開開爐側(cè)低壓集箱出口電動(dòng)門時(shí)的低壓集箱壓力P’+0.5BAR(受限于3.2—5.2BAR 的高低限)。

3.2.3 當(dāng)?shù)团蚤_度達(dá) 15% 則進(jìn)入“FOLLOW.P.LP”模式，類似于高旁的“SP.MEM.FCT”模式，引導(dǎo)低壓補(bǔ)汽閥前壓力以小于0.6BAR/MIN的速與升至5.2BAR。

3.2.4 當(dāng)?shù)蛪貉a(bǔ)汽電動(dòng)門前壓力升至5.2BAR后即進(jìn)入壓力設(shè)定值為5.2 BAR的“定壓調(diào)節(jié)”模式。

3.2.5 補(bǔ)汽投入后，壓力設(shè)定值以0.6BAR/MIN的速與上升至6 BAR，維持低旁全關(guān)。

圖1 典型溫?zé)釕B(tài)開機(jī)高旁響應(yīng)歷史趨勢(shì)

4 旁路系統(tǒng)控制邏輯編寫

控制目標(biāo)及運(yùn)作過程確定后，還應(yīng)結(jié)合主機(jī)說明書和相關(guān)規(guī)程、規(guī)范規(guī)定的參數(shù)對(duì)相關(guān)定值進(jìn)行選定，并按控制目標(biāo)逐步進(jìn)行細(xì)化、模塊化和邏輯程序的編寫。不同類型的控制系統(tǒng)，其邏輯程序?qū)懭氲姆椒?、特點(diǎn)、過程和結(jié)果各異，但都可認(rèn)為是控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的不同途徑而已，殊途同歸。

5 結(jié)論

綜上所述，這種S109E機(jī)組的旁路系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)下機(jī)組啟動(dòng)過程中全程自動(dòng)控制，并提供靈活的相關(guān)按鈕以備運(yùn)行人員在各種工況下開機(jī)過程中選用，設(shè)計(jì)有相關(guān)的變量備啟動(dòng)過程之優(yōu)化，較大程度地提高了工作效率及質(zhì)量，有利于保障熱機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

[1]金正怡.三菱M701F型輪機(jī)單軸燃?xì)饴?lián)合循環(huán)汽輪機(jī)和旁路控制[J]燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2005，7(1)：40-42

[2]肖大雛.控制設(shè)備及系統(tǒng)，北京，中國電力出版社，2006