印度Sagardighi電廠小島運行旁路邏輯優化

馬勇，朱立彤，付昶

(西安熱工研究院有限公司，西安市，710032)

0 引言

印度Sagardighi電廠機組調試過程中，受惡劣天氣(大風或暴風雨)影響，電網出現了各種故障，包括倒塔、斷線、短路、變壓器跳閘等。故障經常造成發電機負荷突然減小，發電機組小島運行。在保證發電機組由并網運行到小島運行的瞬間安全可靠運行方面，許多文獻進行了研究。文獻［1］認為鍋爐快速切除燃料是保證小島試驗成功的關鍵，并強調控制汽包水位和控制再熱蒸汽壓力可以防汽機“悶缸”。文獻［2］研究了小島試驗時高低壓旁路系統的邏輯，但并沒有進行深入分析。文獻［3］在做小島試驗時提出旁路系統切除自動、高壓旁路始終關閉的措施，但是這樣做并不安全。國內一些研究機構在做甩100％負荷試驗時，采取了維持高壓旁路閥始終關閉的措施。如果高壓旁路閥始終關閉、低壓旁路閥快開，這樣可以完成試驗，并且保持再熱器不超壓，同時汽機沒有悶缸的危險，但這種方法局限于試驗工況而非機組滿負荷運行的工況。本文根據理論計算和現場實踐，提出一套改進的旁路系統邏輯，可較好地解決上述問題。

1 系統及設備技術規范

1.1 系統簡述

印度Sagardighi電廠2×300 MW機組配備瑞士CCI公司生產的高低壓二級串聯旁路，其容量為額定參數的60％，鍋爐過熱器出口蒸汽通過高壓旁路減壓降溫后送至再熱器；自再熱器出口的再熱蒸汽經2路低壓旁路減壓降溫后通過三級減溫減壓器進入凝汽器［4］。

1.2 設備技術規范

該機組有1路高壓旁路、2路低壓旁路，并且高低壓旁路系統是串聯結構。高壓旁路噴水采用鍋爐給水，低壓旁路噴水采用凝結水。旁路系統各閥門參數見表1［5-7］。

表1 高低壓旁路參數Tab.1 Parameters of HP and LP bypass

2 聯鎖保護邏輯

高壓旁路閥、高壓旁路噴水調節閥、高壓旁路噴水隔離閥、低壓旁路閥、低壓旁路噴水調節閥、低壓旁路噴水調節閥、低壓旁路噴水隔離閥均采用了聯鎖保護邏輯［8-9］。

2.1 高壓旁路閥

(1)快開允許條件(以下條件相與)：a.快開觸發之前負荷不小于30％；b.無快關條件存在(快關優先于快開)。

(2)快開觸發條件(以下條件相或)：a.汽機跳閘；b.發電機解列；c.主汽壓力不小于17.2 MPa。

(3)高壓旁路閥快開開度：a.負荷為30％ ～50％，指令預開至30％且自動切為手動；b.負荷為50％～70％，指令預開至60％且自動切為手動；c.負荷為70％～100％，指令預開至80％且自動切為手動。

(4)快關條件：高壓旁路后溫度大于390℃，快關至全關位。

2.2 高壓旁路噴水調節閥

(1)高壓旁路閥開度不小于3％，高壓旁路噴水調節閥自動投入自動檔，設定值為高壓旁路閥開啟前高壓旁路閥后蒸汽溫度。

(2)高壓旁路閥開度小于2％，高壓旁路噴水調節閥從自動方式切為手動方式。

2.3 高壓旁路噴水隔離閥

(1)高壓旁路閥開度不小于3％時，高壓旁路噴水隔離閥聯動開啟。

(2)高壓旁路閥開度小于2％時，高壓旁路噴水隔離閥聯動關閉。

2.4 低壓旁路閥

(1)快關條件(以下條件相或)：a.凝汽器真空度大于51.7 kPa(絕對壓力)；b.凝汽器溫度大于80℃； c.凝汽器水位大于950 mm；d.低壓旁路噴水壓力低于2.1 MPa。

(2)快開條件(快關優先于快開，以下條件相或)：a.再熱器壓力大于3.9 MPa；b.高壓旁路快開。

(3)快開開度：快開至全開位。

2.5 低壓旁路噴水調節閥

(1)低壓旁路閥開度不小于3％，自動投入自動檔，設定值為低壓旁路閥開啟前閥后蒸汽溫度。

(2)低壓旁路閥開度小于2％，低壓旁路噴水調節閥從自動方式切為手動方式。

2.6 低壓旁路噴水隔離閥

(1)低壓旁路閥開度不小于3％，噴水隔離閥聯動開啟。

(2)低壓旁路閥開度小于2％，噴水隔離閥聯動關閉。

3 現有邏輯下出現的問題

3.1 再熱器超壓，低壓旁路閥頻繁動作

某日下午15：09：00，發電機負荷從300 MW由于電氣故障甩到26 MW時高壓旁路閥和低壓旁路閥動作。機組在帶26 MW負荷運行約3 m in后，高壓缸排汽溫度高跳閘。

至15：09：03，發電機甩負荷，高壓旁路閥和低壓旁路閥同時動作，此時再熱蒸汽壓力為3.7 MPa。高壓旁路閥快開至80％，低壓旁路閥快開至100％。此后約20 s內，凝汽器熱井水位升高至高位動作值，低壓旁路閥從全開位快關。15：09：30，凝汽器熱井水位高信號消失，再熱汽壓力升至3.9 MPa以上，這時由于低壓旁路快關條件消失，低壓旁路快開信號再次出現，低壓旁路閥再次快開至100％。但是當低壓旁路閥再次快開至100％后幾s內，凝汽器液位高再次出現，低壓旁路閥再次全關。

從15：09：00到15：10：00的時間內，高壓旁路閥一直保持80％的快開開度，但低壓旁路閥在這段時間內，全開全關2次。2次全關時，凝汽器液位高及低壓旁路噴水壓力低信號都出現。低壓旁路全關后，再熱汽壓力迅速升高至4.4 MPa，再熱器安全門動作，低壓旁路又全開，再熱汽壓力迅速降低至3.3 MPa。

針對上述問題，提出以下改進措施：

(1)修改邏輯，使高壓旁路閥快開之后，能夠自動把機前壓力維持在一個與當前工況匹配的數值。

(2)當高壓旁路快開條件出現(即發電機負荷大于30％時汽輪機跳閘或發電機解列)，高壓旁路快開至預先設定的快開開度，可根據當時的負荷情況和主汽壓情況適當自動調整開度。

(3)根據機組運行參數，基于文獻［6］的計算方法，規定當低壓旁路閥快開至50％時，各低壓旁路噴水調節閥快開至50％，自動運行；低壓旁路出口溫度設定在80℃，由低壓旁路噴水調節閥進行自動調節。

3.2 低壓旁路噴水調節閥頻繁動作，調節品質差

現有邏輯下，在低壓旁路閥開啟之后，為了維持低壓旁路閥出口溫度，低壓旁路噴水調節閥開度快速大幅度調節了8次。調節動作頻繁，調節品質較差。改進措施如下：

改善低壓旁路噴水調節閥在調節低壓旁路出口溫度時的各項調節參數，使其在調節過程中動作幅度變小。低壓旁路閥開度在30％、低壓旁路噴水調節閥開度在33％時，完全可以維持低壓旁路出口蒸汽溫度(67℃)，并且不再增長。因此，可以在低壓旁路閥動作、低壓旁路噴水調節閥減溫的過程中，設置1個低壓旁路噴水調節閥的預先開度指令，達到設定的開度后，再自動調節低壓旁路出口蒸汽溫度。

3.3 高壓旁路噴水隔離閥自動打開

在沒有開指令的情況下，高壓旁路噴水隔離閥在機組帶負荷過程中自動打開。在分散控制系統上人為發關指令之后，高壓旁路噴水隔離閥就地關閉，但是約5m in之后，此閥門關反饋消失，約45min之后，開反饋出現，經檢查，發現閥已全開。懷疑因機械或油路問題所致。解決措施：將此閥關指令信號由原來的脈沖信號改為長指令信號。

4 改進的旁路系統邏輯

4.1 高壓旁路閥

(1)快開允許條件：未修改。

(2)快開觸發條件：未修改。

(3)高壓旁路閥快開開度改進為：

a.負荷為30％～50％時，如果發電機負荷突然甩至30 MW以下，高壓旁路閥預開至30％，維持8 s之后自動切為自動檔，維持此8 s之后的當前主汽壓力；如果發電機負荷突然甩至30 MW以上，高壓旁路閥預開至30％，維持8 s之后自動切為自動檔，將此時的主汽壓力再加0.5 MPa，并自動設定為此時高壓旁路閥的設定壓力，維持此壓力運行。在此過程中，電廠運行人員可以人為干預，可以解掉高壓旁路自動，也可以在自動狀態下改變高壓旁路閥的壓力設定值。

b.負荷為50％～70％時，如果發電機負荷突然甩至30 MW以下，高壓旁路閥預開至60％，維持8 s之后自動切為自動檔，維持此8 s之后的當前主汽壓力；如果發電機負荷突然甩至30 MW以上，高壓旁路閥預開至60％，維持8 s之后自動切為自動檔，將此時的主汽壓力再加0.5 MPa，并自動設定為此時高壓旁路閥的設定壓力，維持此壓力運行。在此過程中，電廠運行人員可以人為干預，可以解掉高壓旁路自動，也可以在自動狀態下改變高壓旁路閥的壓力設定值。

c.負荷為70％～100％時，如果發電機負荷突然甩至30 MW以下，高壓旁路閥預開至80％，維持8 s之后自動切為自動，維持此8 s之后的當前主汽壓力；如果發電機負荷突然甩至30 MW以上，高壓旁路閥預開至80％，維持8 s之后自動切為自動檔，將此時的主汽壓力再加0.5 MPa，并自動設定為此時高壓旁路閥的設定壓力，維持此壓力運行。在此過程中，電廠運行人員可以人為干預，可以解掉高壓旁路自動，也可以在自動狀態下改變高壓旁路閥的壓力設定值。

(4)快關條件：未修改。

4.2 高壓旁路噴水調節閥和噴水隔離閥

邏輯未修改。

4.3 低壓旁路閥

(1)快關條件：未修改。

(2)快開條件：未修改。

(3)快開開度修改為：無論高壓旁路快開多少，低壓旁路閥均快開至50％，且自動從當前狀態切為手動運行。

4.4 低壓旁路噴水調節閥

(1)低壓旁路閥開度不小于3％，自動投入自動，在自動狀態下指令被限制至最大只能開至50％。當低壓旁路閥快開時，低壓旁路出口蒸汽溫度被自動設定為80℃，另外，在這種情況下設定溫度還可以人為改變。

(2)低壓旁路閥開度小于2％時，邏輯未修改。

4.5 低壓旁路噴水隔離閥

邏輯未修改。

5 采取改進措施后旁路系統運行情況

采取改進措施之后，高壓旁路閥快開至80％，低壓旁路閥快開至50％之后的約2 min時間內，再熱器壓力升至3.75 MPa，達到最高值，然后開始下降，并且下降趨勢很明顯。在這約2 min時間內，再熱器安全門并沒有動作。這些情況說明，高壓旁路閥快開至80％，低壓旁路閥快開至50％，可以將再熱器壓力維持在允許范圍內。低壓旁路噴水調節閥未出現前文所述的大幅度調節情況。低壓旁路出口蒸汽溫度平穩地慢慢下降，并且低壓旁路出口蒸汽溫度最高只升至195℃。

6 結論

(1)從額定負荷到小島運行的瞬間，過熱器、主汽管、再熱器、再熱汽管等中的大量能量迅速安全可靠地釋放是小島運行機務方面的關鍵問題。迅速切斷鍋爐燃料和旁路快開需要緊密配合進行。

(2)在高低壓串聯旁路機組從額定負荷甩到小島運行過程中，針對不同的機型要采用不同的旁路控制策略，以便快速泄壓，并保持機組帶廠用電穩定運行。

(3)一方面不能讓過熱器、再熱器等壓力管道超壓導致汽輪機“悶缸”、高壓缸排汽溫度持續升高等問題；另一方面也不能讓大量未做功的蒸汽瞬間排入凝汽器，造成凝汽器水位高、真空低、排汽濕度增加等，從而對汽輪機末級葉片造成影響。

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