S109E機組旁路系統“自動”功能的修正

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.鄭州燃氣發電有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

旁路系統在熱機中有舉足輕重的地位，功能完善的旁路系統兼有安全、溢流、協調啟動的三合一的功能，并可實現全程自動控制。特別是聯合循環發電機組中全周進汽、節流調節的汽機旁路系統，它是汽機在主汽調門全開后影響主汽壓力和進汽量變化的關鍵因素。旁路系統很大程度地影響了機組的啟動過程。本文對S109E機組的旁路系統的控制設計進行了探討和研究，為改進和完善旁路系統的控制提供了一個思路和方案。

1 旁路系統投自動的好處分析

1.1 較大程度地減少各種狀態開機過程中的操作量，留下寶貴的操作時間來加強各系統參數的監視，有利于各種異常事故的提早發現，有利于機組安全運行。

1.2 對機組冷、溫、熱態的啟動過程可以實現非常精確和統一的主汽壓力、補汽壓力及其變化速率的全程自動控制。由于主汽壓力、補汽壓力的變化直接影響主機的熱應力、熱變形、進汽量、負荷等，故旁路系統“自動”功能從部分程度上精確和統一的控制了機組的啟動，優化了啟動過程。

2 旁路系統的控制目標分析

2.1 可實現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”功能。

2.3 在高、低旁開閉期間，各級減溫水應能“自動”控制減壓后蒸汽溫度，并設置相關保護。

2.4 可實現各種狀態(冷、溫、熱)下汽機開機過程各個階段的主汽壓力的自動控制。

(1)沖轉前的暖管階段，可實現主汽壓力按一定的速率上升到不同狀態對應的沖轉參數，高旁開度且不宜在＜10%開度下停留。

(2)沖轉階段，根據相關規定，高旁應可自動維持主汽壓力穩定。

(3)并網后至調門開滿階段，汽機按規定的速率逐帶負荷的過程中，主汽壓力維持不變。

(4)調門全開后至帶滿負荷階段。

1)全冷態可實現。自動按說明書或規程規定的速率升壓升負荷;可根據汽機主參數狀況手動選擇“保持”，停止升壓升負荷而進行暖機，也可以取消“保持”繼續升壓加負荷;可根據汽機主參數變化，可手動選擇“加速升壓”加速升壓升負荷，并能手動切回原來正常升壓率，兩者應實現無擾切換;對于汽機高壓內缸內壁溫度處于冷、溫態交界區域時(180--220℃)，旁路將優先以0.022Bar/s速率升壓升負荷，但可手動干預、調整。

2)溫、熱態可實現。自動按說明書和規程允許的速率升壓升荷。

2.5 低旁的控制應可全程自動實現補汽投入前后補汽壓力的程控，并保證重油加熱不受影響。

(1)補汽投入前，補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)補汽投入后，以一定速率自動逐關低旁至0%。

3 旁路系統的“自動”運作過程分析

3.1 高旁的“自動”運作

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

3.1.2 在高旁投“自動”并點選“同步壓力初始值”后，高旁即在10%閥位持續至少5S，(如圖1中b段)，并仍處于“設定值跟隨實際值”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 當電動主汽門前的壓力升至P同步壓力+1BAR后，即進入“定壓”模式(AFX.PRESS)，將維持高旁前壓力不變(如圖1中d段)。汽機進行沖轉、升速、并網直至調門開度達95%前的區段皆為“定壓”模式，該區段汽機的升速、升負荷速率由DEH控制，應符合說明書之規定。

3.1.5 當調門開度≥95%后，進入"增加壓力設定值"模式(INCR.P.SET)(如圖1中 e段)，按汽機狀態(冷、熱、溫態)有不同的動作。

(1)當汽機處溫、熱態啟機時，將按0.034Bar/s的速率提升高旁前壓力。

(2)當汽機處于冷態啟機時，視缸溫、缸脹各部溫差等主參數的變化，如允許，則可考慮加快升壓升負荷速率，點擊“冷態加速”，即可以0.022Bar/s的速率加速升壓升負荷，如主機相關參數接近限值，可點擊“冷態正常”，即以正常速率升壓升負荷。

(3)任何狀態下的開機在增加壓力設定值(INCR.P.SET)階段皆可選擇“保持”按鈕停止升壓而進行暖機，和選擇“恢復”按鈕繼續自動升壓升負荷。

3.1.6 當汽機處溫、熱態啟機時，高旁開度＜5%后即進入"跟蹤"模式(FOLLOW);當汽機處于冷態啟機時，高旁開度＜5%且汽機負荷大于40MW時即進入"跟蹤"模式，FOLLOW模式下壓力設定值將以在25S內上升至“實際高旁前壓力值+1BAR”的速率上升，保持高旁全關(如圖1中f階段)。

3.2 低旁的“自動”運作

3.2.1 投“自動”后即進入“最小閥位”模式，開度在10%維持不變。

3.2.2 直至補汽電動主汽門前壓力達到開爐側低壓集箱出口電動門時的低壓集箱壓力P’+0.4BAR(受限于3.1—5.1BAR的高低限)后即進入“定壓調節”模式，壓力定值為開開爐側低壓集箱出口電動門時的低壓集箱壓力P’+0.5BAR(受限于3.2—5.2BAR 的高低限)。

3.2.3 當低旁開度達 15% 則進入“FOLLOW.P.LP”模式，類似于高旁的“SP.MEM.FCT”模式，引導低壓補汽閥前壓力以小于0.6BAR/MIN的速與升至5.2BAR。

3.2.4 當低壓補汽電動門前壓力升至5.2BAR后即進入壓力設定值為5.2 BAR的“定壓調節”模式。

3.2.5 補汽投入后，壓力設定值以0.6BAR/MIN的速與上升至6 BAR，維持低旁全關。

圖1 典型溫熱態開機高旁響應歷史趨勢

4 旁路系統控制邏輯編寫

控制目標及運作過程確定后，還應結合主機說明書和相關規程、規范規定的參數對相關定值進行選定，并按控制目標逐步進行細化、模塊化和邏輯程序的編寫。不同類型的控制系統，其邏輯程序寫入的方法、特點、過程和結果各異，但都可認為是控制目標實現的不同途徑而已，殊途同歸。

5 結論

綜上所述，這種S109E機組的旁路系統控制設計可實現各種狀態下機組啟動過程中全程自動控制，并提供靈活的相關按鈕以備運行人員在各種工況下開機過程中選用，設計有相關的變量備啟動過程之優化，較大程度地提高了工作效率及質量，有利于保障熱機的安全、經濟運行。

[1]金正怡.三菱M701F型輪機單軸燃氣聯合循環汽輪機和旁路控制[J]燃氣輪機技術，2005，7(1)：40-42

[2]肖大雛.控制設備及系統，北京，中國電力出版社，2006