300MW機組旁路控制系統改造方案探討

摘 要：汽輪機旁路系統是現代單元機組熱力系統的一個組成部分，旁路閥門的驅動方式有電動、液動、氣動三種。文章以蘇爾壽公司AV6旁路液壓控制系統為例介紹了液壓控制系統的功能和構成，闡明了旁路液壓控制系統的改造方案，探討了將旁路控制系統納入DCS系統，現實一體化控制的實施方案，能夠給類似旁路改造提供較好參考。

關鍵詞：旁路；液壓系統；一體化控制；聯鎖；保護；共享

前言

我國300MW汽輪機組主要在上世紀90年代建成投產，旁路形式區別不大，其中以蘇爾壽公司的高、低壓兩級串聯旁路為主流旁路形式，原廠配套獨立PLC控制系統、獨立HV350型液壓油站，采用獨立手操盤控制。從運行中看來，主要存在以下問題：一是采用獨立液壓油系統，增加了安全隱患，且液壓油站故障率高；二是是控制系統備件難以購買，廠家售后維護跟不上。故對其進行相關的更新改造顯得尤為迫切，特別是對于電控系統、液壓油系統，本文以大唐淮南洛河發電廠#3機旁路系統為例介紹了系統組成，相關改造方案實施等。

1 原系統概述

1.1 系統總體介紹

洛河電廠#3機組汽輪機型號：N300-16.7/538/538，形式：亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排氣、單軸凝汽式汽輪機。旁路系統采用CCI公司高、低壓兩級串聯旁路系統，高旁容量為35%MCR，系統由高旁減溫減壓閥（BP）、高旁噴水調節閥（BPE）、高旁噴水隔離閥（BD）和低旁減溫減壓閥（LBP）、低旁噴水調節閥（LBPE）組成，高低旁配置一套獨立的油站系統，采用液動控制，自動或手動均可操作。

控制系統采用PLC控制器組成AV6系統，旁路控制系統硬件設備獨立，在集控室設有硬操作盤。

1.2 系統控制方式

旁路就地油動機和控制柜卡件的連接是通過PLC控制柜內的定位器實現的。

該型汽輪機旁路配用的是瑞士蘇爾壽公司HV350型供油裝置。旁路系統閥門由液壓驅動，采用抗燃油作為介質，主要包括供油裝置、液壓控制閥組、執行油缸三大部分組成旁路液壓系統。該類型型供油裝置是目前300MW機組旁路大多配置的設備，其特點為雙油泵組，雙蓄能器，特大容量油箱，三檔壓力輸出。系統油壓經過高、低旁兩路獨立的壓力閥組后分別送往不各自的執行機構。

供油系統主要設備有：一個油箱、兩臺高壓內嚙合齒輪定量油泵組、一套壓力控制閥組、一組氣囊式蓄能器。

2 改造方案及實施

蘇爾壽旁路系統閥門本體質量優良，需要改造的是旁路的電控系統以及液壓油供油系統，故需要從兩個方面實施改造。一方面拆除原有的PLC控制系統，將旁路控制系統集成到DCS中間，實現原有系統的全部功能，在DCS監視器上實現一體化監控；另一方面拆除原有的液壓油站，從汽輪機本體EH油系統引一路液壓油供旁路油動機使用。

首先機務上取消供油裝置，將旁路液壓控制系統的壓力油管路、有壓回油管路、無壓回油管路全部接入主機EH油系統的對應管道，并用球閥隔離，各高、低旁路閥門的執行油缸和控制閥組也全部更換為國產設計產品。旁路供油系統改由主機高壓抗燃油系統供油，設有高旁壓力閥（BP）、高旁壓力閥隔離閥（BD）、高旁壓力閥噴水調節閥（BPE）、低旁壓力閥（LBP）、低旁壓力閥噴水閥（LBPE），其中高旁隔離閥由電磁閥控制，其余全部由電液伺服閥控制。改造后的油動機活塞行程完全能夠滿足調門調節需要。改造后的旁路液壓控制系統完全融入主機EH油系統，系統壓力油的油質得到保證。在故障時可以通過關閉隔離閥來隔離旁路油管路，不對主機EH油系統造成影響。

控制系統采用DCS一體化改造方案，即將旁路控制系統納入機組DCS控制。

BPC控制系統包括以下部分：

·數據采集及計算的控制柜

·人機接口（包括鍵盤，LCD）

·控制系統硬件由操作員/工程師站、控制處理器（XCU）、I/O模件、電源、閥門控制模件、系統通訊接口等組成，通過網絡聯為一體。

BPC控制系統為滿足汽輪發電機組控制的高可靠性要求，對高旁減溫減壓閥（BP）、高旁噴水調節閥（BPE）、高旁噴水隔離閥（BD）和低旁減溫減壓閥（LBP）、低旁噴水調節閥（LBPE）的開度進行調節，應用比例和積分的閉環控制對壓力、溫度等進行可靠準確的控制，實現機組的特性要求和生產工藝的要求。

BPC控制系統由基本控制、操作員站、工程師站組成，采用雙機冗余的控制方式，關鍵通道采用了三選二冗余，它作為DCS系統的一個站，通過高速公路Ethernet網絡與DCS、DEH、MEH系統相連。其它重要的控制信號和聯鎖保護信號采用硬接線方式。

3 改造后實現的功能

旁路系統具備如下主要功能：

基本控制：啟動方式、滑壓方式和定壓方式；

手動閥位控制；

高旁壓力控制回路；

高旁噴水隔離閥控制回路；

低壓旁路壓力控制回路；

低壓旁路溫度控制回路；

旁路控制的保護和連鎖；

機組正常運行時，高壓旁路裝置作為主汽壓超壓保護安全裝置，一旦主蒸汽壓力超過高壓旁路裝置的設定值，高壓旁路閥能快速開啟，并按照機組主蒸汽壓力進行調節；低壓旁路裝置依據機組負荷（調節級壓力）調節再熱汽壓。

旁路系統裝置能適應機組定壓和滑壓兩種運行方式，并配合機組控制實現負荷調節。

當電網或機組故障跳閘甩負荷時，旁路系統裝置快速動作（高旁快開，低旁同時快速打開），使機組能隨時重新并網恢復正常運行。

在啟動和甩負荷時，旁路系統裝置能保護布置在煙溫較高區的再熱器，以防止燒壞。

旁路系統裝置具有下列二種保護功能：

（1）高壓旁路對新蒸汽管系的安全保護功能。

（2）低壓旁路對凝汽器的安全保護功能：當機組在啟動或運行中有下列情況之一發生時，低旁能在≤1秒鐘內自動快速關閉。

4 改造后的優勢體現

BPC旁路控制系統由計算機控制部分與執行機構二部分組成，采用與DCS、DEH、MEH系統相同的硬件結構與軟件平臺，通過工程師站和操作員站對系統進行維護和操作顯示。能在線或離線對旁路控制系統進行組態、修改。BPC旁路系統中的數據可以通過數據高速公路與其他系統實現數據通訊與共享。

硬件采用與與DCS一體化的方案，其I/O模件及分散處理單元標準化，與DCS可互換使用，可減少備品備件的數量，節省投資。

供油系統與DEH系統共用，旁路系統不單獨提供油源，系統簡化。

提供旁路系統快開、快關及再熱器、冷凝器保護功能。

旁路系統改造投運后，操作靈活，功能齊備，控制精度大大提高。

綜上所述，旁路系統應作為DCS分散控制系統中一個站，采用一體化設計后DEH、MEH、BPC可以實現數據通訊、信息共享，減少測點和一次變送器，減少繁瑣的信號接口及系統間的通訊，系統之間可以實現資源共享。

6 結束語

在對閥門本體保留的情況下，對旁路供油系統改造后，取消原液壓油站及附屬設備，極大降低了故障風險，選用合適的油動機，完全滿足旁路開關及調節需要。對控制系統進行DCS一體化改造，對于檢修、維護、檢查等都非常方便，對于備件也能夠做到統一，對于類似機組旁路的改造具有極好的借鑒。