商 濤，李 恪

(京能集團(tuán)京豐燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司，北京100074)

M701F發(fā)電機(jī)組的汽輪機(jī)設(shè)計(jì)有一套100%容量旁路系統(tǒng)，在啟動(dòng)和停機(jī)過程中起到非常重要的作用，旁路系統(tǒng)動(dòng)作的精確和靈敏程度也直接影響機(jī)組啟動(dòng)過程，以至于事故情況下機(jī)組的安全性。旁路系統(tǒng)的控制以及與其他系統(tǒng)的匹配如圖1所示。

1 啟動(dòng)過程中旁路系統(tǒng)的動(dòng)作方式

在機(jī)組的啟動(dòng)過程中設(shè)置三個(gè)點(diǎn):燃機(jī)點(diǎn)火、主汽升壓、啟動(dòng)完成。這三個(gè)點(diǎn)把整個(gè)啟動(dòng)過程分成了四個(gè)階段，這三個(gè)點(diǎn)正是旁路的控制模式發(fā)生變化的時(shí)刻，也是旁路的設(shè)定值來源發(fā)生改變的時(shí)刻。

(1)點(diǎn)火前。旁路的設(shè)定值鎖定在上次停機(jī)過程中熄火時(shí)刻對(duì)應(yīng)的主汽壓力，一直不變。

(2)點(diǎn)火后。此時(shí)旁路的控制方式稱作“實(shí)際壓力過程控制”(ACTUAL PRESS TRACKING ON)。此時(shí)的旁路設(shè)定值對(duì)應(yīng)的就是當(dāng)時(shí)的主汽壓力，并隨著主汽壓力的升高而升高，旁路并不動(dòng)作，直到主汽升壓階段。

(3)主汽升壓階段。燃機(jī)點(diǎn)火后，隨著余熱爐溫度的升高，主汽的參數(shù)會(huì)逐漸升高，當(dāng)壓力升高到一定程度后旁路的控制方式會(huì)轉(zhuǎn)換為“最小壓力控制模式”，此階段叫主汽升壓階段。在這一階段，達(dá)到切換“最小壓力控制模式”的條件有以下3個(gè):

①主汽壓力＞4.8 MPa;

②旁路開度＞5%;

③實(shí)際主汽壓力-點(diǎn)火時(shí)對(duì)應(yīng)主汽壓力＞0.3 MPa，并且主汽壓力 ＞0.5 MPa。

圖1 M701F機(jī)組主蒸汽系統(tǒng)

以上三個(gè)條件中，任意一條滿足都會(huì)進(jìn)入到最小壓力模式，而通常在啟動(dòng)過程中，第三條是最容易達(dá)到的。因此，旁路切換到最小壓力模式的條件，主要是看主汽壓力是否超過點(diǎn)火時(shí)的壓力0.3 MPa。

進(jìn)入到最小壓力模式后，旁路會(huì)根據(jù)設(shè)定值逐漸開啟，以高壓旁路為例，旁路的設(shè)定值與機(jī)組的負(fù)荷有如表1所示的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表1 最小壓力模式負(fù)荷與高壓旁路設(shè)定值的關(guān)系

表1中是不同負(fù)荷下對(duì)應(yīng)的旁路設(shè)定值，整個(gè)最小壓力控制模式都遵循由表1確定下來的函數(shù)曲線。但是需要注意的是，并不是達(dá)到左側(cè)的負(fù)荷值旁路的設(shè)定值就馬上變?yōu)橛覀?cè)的設(shè)定值，還有一個(gè)條件控制著旁路設(shè)定值的變化。

當(dāng)時(shí)的旁路設(shè)定值-實(shí)際主汽壓力值＞0.02 MPa時(shí)，設(shè)定值不再改變，直到當(dāng)時(shí)的旁路設(shè)定值-實(shí)際主汽壓力值≤0.02 MPa時(shí)，設(shè)定值才會(huì)繼續(xù)升高，直到超過實(shí)際的壓力值0.02 MPa后再停下來。為避免擾動(dòng)，邏輯中還設(shè)置了30 s的延時(shí)，也就是說，當(dāng)時(shí)的旁路設(shè)定值-實(shí)際主汽壓力值≤0.02 MPa持續(xù)超過30 s后，設(shè)定值才會(huì)發(fā)生變化。下面以某次啟動(dòng)的參數(shù)作為參照，舉例說明如下。

負(fù)荷由86 MW已經(jīng)升高到134 MW，實(shí)際主汽壓力為5.3 MPa，而這時(shí)的旁路設(shè)定值并沒有到6.5 MPa，而只是比5.3 MPa多0.02 MPa，即5.32 MPa。隨著主汽壓力的繼續(xù)升高，當(dāng)實(shí)際壓力超過5.3 MPa并且持續(xù)30 s后，旁路的設(shè)定值再次升高，但無論鍋爐壓力升高多快，旁路設(shè)定值最大不會(huì)超過當(dāng)時(shí)負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的設(shè)定值壓力，即最小壓力。

(4)啟動(dòng)完成階段。當(dāng)高、中壓旁路全部關(guān)閉后，旁路就進(jìn)入到了后備模式階段。在這個(gè)模式下，旁路的設(shè)定值會(huì)高于實(shí)際的壓力值，處于長期關(guān)閉狀態(tài)。只有蒸汽壓力出現(xiàn)大幅升高時(shí)，旁路才會(huì)打開泄壓，這也是機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下的旁路運(yùn)行方式。

2 啟動(dòng)過程中，對(duì)旁路系統(tǒng)動(dòng)作產(chǎn)生影響的因素

通過多次啟動(dòng)操作的觀察和總結(jié)，旁路系統(tǒng)的動(dòng)作主要與余熱爐啟動(dòng)排汽電動(dòng)門關(guān)閉和汽機(jī)主汽門開啟過程對(duì)主汽壓力的影響有關(guān)。

2.1 余熱鍋爐啟動(dòng)排汽電動(dòng)門的影響

余熱鍋爐高、中、低各蒸汽系統(tǒng)分別裝有啟動(dòng)排汽門，用以在鍋爐升壓階段排出管道中的空氣，當(dāng)高壓主汽壓力達(dá)到1 MPa、中壓再熱蒸汽壓力達(dá)到0.5 MPa時(shí)，高壓和再熱的啟動(dòng)排汽門會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。由于啟動(dòng)排汽門的排放量較大，因此它的關(guān)閉會(huì)對(duì)該系統(tǒng)的蒸汽壓力造成很大影響。這也是啟動(dòng)過程中直接導(dǎo)致旁路打開的主要原因，尤其是中壓再熱系統(tǒng)，啟動(dòng)排汽門的關(guān)閉會(huì)造成中壓旁路較大的動(dòng)作。表2中以某次啟動(dòng)過程中的參數(shù)為例，介紹啟動(dòng)過程中旁路與蒸汽壓力的變化關(guān)系。

從表2可以看出來，在中壓再熱蒸汽壓力為0.5 MPa后，隨著中壓啟動(dòng)排汽門的關(guān)閉，中壓再熱蒸汽壓力迅速上升，使得在一分半的時(shí)間內(nèi)，中壓旁路從0開大到36%，這樣的打開速度會(huì)引起比較劇烈的蒸汽壓力波動(dòng)，使高壓旁路也跟隨動(dòng)作，從而產(chǎn)生一系列的擾動(dòng)。

表2 啟動(dòng)過程中旁路與蒸汽壓力的變化關(guān)系

2.2 汽輪機(jī)進(jìn)汽后，進(jìn)汽調(diào)門開度變化對(duì)旁路系統(tǒng)動(dòng)作的影響

前面說的是在汽輪機(jī)沒有進(jìn)汽的情況下，旁路的動(dòng)作情況。當(dāng)汽輪機(jī)開始進(jìn)汽后，進(jìn)汽調(diào)門的打開同樣給旁路系統(tǒng)的動(dòng)作產(chǎn)生很大影響。

當(dāng)高壓主汽壓力＞4.7 MPa、中壓再熱蒸汽壓力＞1 MPa、蒸汽過熱度和不匹配溫度均在合格范圍內(nèi)，以上條件都滿足時(shí)，汽輪機(jī)將開始進(jìn)汽;隨著進(jìn)汽調(diào)門的逐漸開大，會(huì)使主汽門前的壓力下降，旁路自然會(huì)跟隨調(diào)節(jié);但如果旁路調(diào)節(jié)還沒有完成，主汽門繼續(xù)開大，那么就會(huì)讓旁路調(diào)節(jié)更加惡化，這就是影響旁路調(diào)節(jié)的另外一個(gè)因素。表3中以某次啟動(dòng)過程中的參數(shù)為例，介紹進(jìn)汽調(diào)門的開度與旁路開度的關(guān)系。

表3 進(jìn)汽調(diào)門的開度與旁路開度的關(guān)系

從表3可以看到，高壓主汽門和中壓主汽門相繼打開過程中引發(fā)的一系列反應(yīng)，最終造成中壓旁路開度大幅波動(dòng)。

在啟動(dòng)過程中，尤其是在夏季，同等燃料量下，燃機(jī)的排煙溫度會(huì)更高(3 000 r/m定速時(shí)，冬季排煙溫度270℃，夏季可以達(dá)到300℃以上)。因此，并網(wǎng)后，極有可能發(fā)生排汽門關(guān)閉造成旁路門打開之后，緊跟著主汽門也打開，因?yàn)橄奶旄菀走_(dá)到進(jìn)汽條件中的溫度條件。這樣的工況就會(huì)更加棘手，調(diào)節(jié)的擾動(dòng)也更加劇烈。

3 針對(duì)旁路系統(tǒng)特性的改造和措施

(1)啟動(dòng)過程中，當(dāng)高壓和中壓主汽壓力到達(dá)排汽門關(guān)閉條件的范圍時(shí)，要求格外注意蒸汽壓力的變化情況;同時(shí)，在中壓旁路打開過程中，如果速率過快，開度過大造成水位的劇烈波動(dòng)，應(yīng)采取解除高壓旁路和中壓旁路中的一個(gè)自動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)當(dāng)時(shí)旁路的設(shè)定值手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門向正確方向動(dòng)作，以穩(wěn)定水位。

(2)對(duì)高壓、中壓進(jìn)汽調(diào)門在啟動(dòng)中的打開速度進(jìn)行優(yōu)化，使進(jìn)汽調(diào)門在20%的開度時(shí)，打開的速度更緩慢，讓進(jìn)汽調(diào)門與旁路系統(tǒng)有充分的時(shí)間進(jìn)行互相匹配，減小對(duì)旁路系統(tǒng)調(diào)節(jié)的影響，同時(shí)，也給操作人員增加了處理異常情況的時(shí)間。通過多次啟停的實(shí)踐，該優(yōu)化效果非常明顯。

4 結(jié)語

燃機(jī)的運(yùn)行工況受環(huán)境溫度影響很大，通過多次啟停的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及對(duì)旁路系統(tǒng)控制方式的理解，可以幫助我們正確認(rèn)識(shí)旁路系統(tǒng)在整個(gè)機(jī)組中的作用，以及它的特性，從而在不同的工況下能夠根據(jù)參數(shù)做出更加正確的判斷，執(zhí)行更加準(zhǔn)確有效的操作。

［1］ 李建剛.汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行［M］.北京:中國電力出版社，2010.

［2］ 邵和春.汽輪機(jī)運(yùn)行［M］.北京:中國電力出版社，2006.

［3］ 姚秀平.燃?xì)廨啓C(jī)與聯(lián)合循環(huán)［M］.北京:中國電力出版社，2010.