S109E机组旁路系统“自动”功能的修正

蒋雄兵 曹顺意 熊少军

(1.东莞通明(众明)电力有限公司，广东 东莞 518105;2.郑州燃气发电有限公司，河南 郑州 450000)

0 引言

旁路系统在热机中有举足轻重的地位，功能完善的旁路系统兼有安全、溢流、协调启动的三合一的功能，并可实现全程自动控制。特别是联合循环发电机组中全周进汽、节流调节的汽机旁路系统，它是汽机在主汽调门全开后影响主汽压力和进汽量变化的关键因素。旁路系统很大程度地影响了机组的启动过程。本文对S109E机组的旁路系统的控制设计进行了探讨和研究，为改进和完善旁路系统的控制提供了一个思路和方案。

1 旁路系统投自动的好处分析

1.1 较大程度地减少各种状态开机过程中的操作量，留下宝贵的操作时间来加强各系统参数的监视，有利于各种异常事故的提早发现，有利于机组安全运行。

1.2 对机组冷、温、热态的启动过程可以实现非常精确和统一的主汽压力、补汽压力及其变化速率的全程自动控制。由于主汽压力、补汽压力的变化直接影响主机的热应力、热变形、进汽量、负荷等，故旁路系统“自动”功能从部分程度上精确和统一的控制了机组的启动，优化了启动过程。

2 旁路系统的控制目标分析

2.1 可实现各种紧急和故障状况下的“快开”功能。

2.2 有各种出于安全考量的“快关”功能。

2.3 在高、低旁开闭期间，各级减温水应能“自动”控制减压后蒸汽温度，并设置相关保护。

2.4 可实现各种状态(冷、温、热)下汽机开机过程各个阶段的主汽压力的自动控制。

(1)冲转前的暖管阶段，可实现主汽压力按一定的速率上升到不同状态对应的冲转参数，高旁开度且不宜在＜10%开度下停留。

(2)冲转阶段，根据相关规定，高旁应可自动维持主汽压力稳定。

(3)并网后至调门开满阶段，汽机按规定的速率逐带负荷的过程中，主汽压力维持不变。

(4)调门全开后至带满负荷阶段。

1)全冷态可实现。自动按说明书或规程规定的速率升压升负荷;可根据汽机主参数状况手动选择“保持”，停止升压升负荷而进行暖机，也可以取消“保持”继续升压加负荷;可根据汽机主参数变化，可手动选择“加速升压”加速升压升负荷，并能手动切回原来正常升压率，两者应实现无扰切换;对于汽机高压内缸内壁温度处于冷、温态交界区域时(180--220℃)，旁路将优先以0.022Bar/s速率升压升负荷，但可手动干预、调整。

2)温、热态可实现。自动按说明书和规程允许的速率升压升荷。

2.5 低旁的控制应可全程自动实现补汽投入前后补汽压力的程控，并保证重油加热不受影响。

(1)补汽投入前，补汽压力以较快速率升到520Kpa，并维持此压力不变，且不宜在＜10%开度下停留。

(2)补汽投入后，以一定速率自动逐关低旁至0%。

3 旁路系统的“自动”运作过程分析

3.1 高旁的“自动”运作

3.1.1 在高旁投“自动”之前，高旁即在“设定值跟随实际值”(SP.MEM.FCT)模式，(如图1 中 a阶段)。

3.1.2 在高旁投“自动”并点选“同步压力初始值”后，高旁即在10%阀位持续至少5S，(如图1中b段)，并仍处于“设定值跟随实际值”模式(SP.MEM.FCT)。

3.1.3 高旁开度＞10%后，仍处 SP.MEM.FCT模式，将限制电动主汽门前压力以≤0.034Bar/s的速率至同步压力值(如图1中c段)。

3.1.4 当电动主汽门前的压力升至P同步压力+1BAR后，即进入“定压”模式(AFX.PRESS)，将维持高旁前压力不变(如图1中d段)。汽机进行冲转、升速、并网直至调门开度达95%前的区段皆为“定压”模式，该区段汽机的升速、升负荷速率由DEH控制，应符合说明书之规定。

3.1.5 当调门开度≥95%后，进入"增加压力设定值"模式(INCR.P.SET)(如图1中 e段)，按汽机状态(冷、热、温态)有不同的动作。

(1)当汽机处温、热态启机时，将按0.034Bar/s的速率提升高旁前压力。

(2)当汽机处于冷态启机时，视缸温、缸胀各部温差等主参数的变化，如允许，则可考虑加快升压升负荷速率，点击“冷态加速”，即可以0.022Bar/s的速率加速升压升负荷，如主机相关参数接近限值，可点击“冷态正常”，即以正常速率升压升负荷。

(3)任何状态下的开机在增加压力设定值(INCR.P.SET)阶段皆可选择“保持”按钮停止升压而进行暖机，和选择“恢复”按钮继续自动升压升负荷。

3.1.6 当汽机处温、热态启机时，高旁开度＜5%后即进入"跟踪"模式(FOLLOW);当汽机处于冷态启机时，高旁开度＜5%且汽机负荷大于40MW时即进入"跟踪"模式，FOLLOW模式下压力设定值将以在25S内上升至“实际高旁前压力值+1BAR”的速率上升，保持高旁全关(如图1中f阶段)。

3.2 低旁的“自动”运作

3.2.1 投“自动”后即进入“最小阀位”模式，开度在10%维持不变。

3.2.2 直至补汽电动主汽门前压力达到开炉侧低压集箱出口电动门时的低压集箱压力P’+0.4BAR(受限于3.1—5.1BAR的高低限)后即进入“定压调节”模式，压力定值为开开炉侧低压集箱出口电动门时的低压集箱压力P’+0.5BAR(受限于3.2—5.2BAR 的高低限)。

3.2.3 当低旁开度达 15% 则进入“FOLLOW.P.LP”模式，类似于高旁的“SP.MEM.FCT”模式，引导低压补汽阀前压力以小于0.6BAR/MIN的速与升至5.2BAR。

3.2.4 当低压补汽电动门前压力升至5.2BAR后即进入压力设定值为5.2 BAR的“定压调节”模式。

3.2.5 补汽投入后，压力设定值以0.6BAR/MIN的速与上升至6 BAR，维持低旁全关。

图1 典型温热态开机高旁响应历史趋势

4 旁路系统控制逻辑编写

控制目标及运作过程确定后，还应结合主机说明书和相关规程、规范规定的参数对相关定值进行选定，并按控制目标逐步进行细化、模块化和逻辑程序的编写。不同类型的控制系统，其逻辑程序写入的方法、特点、过程和结果各异，但都可认为是控制目标实现的不同途径而已，殊途同归。

5 结论

综上所述，这种S109E机组的旁路系统控制设计可实现各种状态下机组启动过程中全程自动控制，并提供灵活的相关按钮以备运行人员在各种工况下开机过程中选用，设计有相关的变量备启动过程之优化，较大程度地提高了工作效率及质量，有利于保障热机的安全、经济运行。

[1]金正怡.三菱M701F型轮机单轴燃气联合循环汽轮机和旁路控制[J]燃气轮机技术，2005，7(1)：40-42

[2]肖大雏.控制设备及系统，北京，中国电力出版社，2006