汽轮机旁路系统存在问题及处理
M701F4型燃气-蒸汽联合循环机组主蒸汽旁路系统控制策略介绍及优化
M701F4型燃气-蒸汽联合循环机组主蒸汽旁路系统控制策略介绍及优化发布时间：2021-03-25T02:24:39.647Z 来源：《河南电力》2020年9期作者：黄永昆[导读] 随着当前环保压力不断加大，燃气-蒸汽联合循环电厂在当前形势下有了长足的发展。
本文主要介绍的是M701F4型燃气轮机联合循环机组的旁路系统，该机组主要由M101F4型燃气轮机以及配套的燃机发电机、余热锅炉、蒸汽轮机以及配套的汽机发电机等主设备组成，采用 “一拖一，双轴”的布置方式，单套机组装机容量为460MW。
（广东粤电中山热电厂有限公司广东中山 528445）摘要：旁路系统是蒸汽轮机主蒸汽系统的重要组成部分，它在燃气-蒸汽联合循环机组启停过程以及甩负荷时起着十分重要的作用。
本文主要介绍了M701F4型燃气轮机联合循环机组的主蒸汽旁路系统的主要作用，通过对主蒸汽旁路系统几种控制模式的介绍，描述旁路系统在机组运行过程中的控制过程，并通过介绍机组运行过程中一次特殊工况，分析现有旁路系统控制逻辑存在的问题，并提出解决方案。
关键词：M701F4燃气轮机；联合循环；旁路系统；控制模式随着当前环保压力不断加大，燃气-蒸汽联合循环电厂在当前形势下有了长足的发展。
本文主要介绍的是M701F4型燃气轮机联合循环机组的旁路系统，该机组主要由M101F4型燃气轮机以及配套的燃机发电机、余热锅炉、蒸汽轮机以及配套的汽机发电机等主设备组成，采用 “一拖一，双轴”的布置方式，单套机组装机容量为460MW。
在燃气-蒸汽联合循环机组中，旁路系统在机组启停过程以及甩负荷时起着重要作用，它的功能是，当余热锅炉产生的主蒸汽不满足蒸汽轮机运行需求时，这部分主蒸汽会通过旁路系统回到凝汽器，从而防止余热锅炉蒸汽管路超温、超压；另外，在汽轮机跳闸或甩负荷时，旁路系统可以联锁快开从而有效抑制主蒸汽压力、温度参数波动，防止汽包水位波动，维持余热锅炉及燃汽轮机正常运行，从而缩小事故范围，减少机组损失。
汽轮机旁路控制系统
1．三级旁路系统
大旁路可维持锅炉在最低稳燃负荷下运行。
2．两级串联旁路系统
高压旁路系统为保护锅炉再热器以及机组起动间的暖管暖机而 提供汽源；低压分路系统将再热蒸汽引入凝汽器，可提供再热汽系 统暖管并回收工质。这种结构方式不仅可以保护再热器，而且基本 上能满足机组启动时蒸汽参数与汽轮机金属温度匹配的要求，当汽 轮机甩负荷时可使汽轮机保再热器出口压力控制回路 2．低旁后蒸汽温度的控制
四、凝汽器保护
通常出现下列情况之一时，应快速解列低压 旁路系统，即 （1）凝汽器真空低； （2）凝汽器温度高； （3）主燃料跳闸。 发生上述情况之一时，逻辑控制回路发出快关 指令，快速关闭低压旁路阔，并联锁关闭喷水 阀。
第三节 600MW机组旁路控制系统
完成下列几项任务：
（1）在机组启动时，将不符合参数要求的蒸汽排入凝汽 器，建立锅炉的启动负荷，直到蒸汽参数满足汽轮机 冲转要求，从而缩短机组（热态）启动时间，减少启 动期的工质损失。 （2）在汽轮机跳闸后，将锅炉产生的多余蒸汽导入凝汽 器，维持锅炉在最低负荷下稳定运行，以便汽轮机重 新快速启动，实现停机不停炉工况。 （3）在电气主开关跳闸后，汽轮机带厂用电[(7％～ 8 ％)MCR]，通过旁路将锅炉的多余蒸汽排入凝汽器， 维持锅炉在最低负荷下稳定运行。 （4）在机组部分甩负荷的情况，起超压保护作用。 （5）保护再热器，在锅炉点火至汽轮机冲转前或汽轮机 跳闸锅炉带最低稳定负荷运行时，由旁路系统为再热 器提供一通流回路，使再热器得到足够的冷却，避免 因干烧而损坏。
四、旁路控制系统组成
1．高压旁格控制系统 ．
（1） 主蒸汽压力及汽轮机甩负荷压力保护回路； （2） 主蒸汽压力自动给定和手动给定控制回路； （3） 高旁后蒸汽温度控制回路。
CCI旁路系统安全控制装置故障原因分析及处理
置动作 过程 为 ： 在正 常运行 的情况 下 ， 即当安全 控制
装置 系统不运 行 的时候 ， 第一 个 可释放逆 止 阀 （ １ ） ０ ０ 将 传 动装 置 与 蓄 能器 隔开 ，第 二个 可 释放 逆 止 阀
王
微， 王孝全 ， 怀 明 崔
０ ０３ ） １０ ０
（ 内蒙 古 国华 准格 尔发 电有 限 责 任 公 司 ， 内蒙 古 准格 尔
［ 要】分析 了 内蒙古 国 华准格 尔发 电有 限责 摘
任公 司 ２ ３ ０ ＭＷ 机 组 旁路 安 全 控 制 装 置 的 重 要 ｘ ３
作 用及 运行 中常见的故 障 ．并提 出了相 应 的处理 建
启动 、 溢流 和安全 三项 功能 ， 能较好 地解 决机组 启 才
动过 程 中机 炉之 间 的协调 问题 ， 改善启 动性 能 ， 利 顺
解决再 热器 、凝汽 器及 低压 缸保 护功 能 和工质 回收 等 问题
汽 轮 机 跳
３（２ ８延Ｏ ＿＿ 快 Ｏ 时ｓ ｛＿ ℃ ） Ｌ＿ ＝一 ＿ ］ Ｊ
（ ）高 旁减 压 阀 的安 全 控制 装 置 具有 快 开 、 ２ 快 关 功能 。 开 的作用 是快 速泄 放过热 器 内 的压 力 ， 快 避 免 过热器超 压 和安全 门频 繁动 作 ；快 关 的作用 是 防
【 收稿 日期］ ０ ６ ０ — ０ ２０ — ９ １
【 简 介】王 作者
２ 安 全 控 制 装 置 的组 成 及 动 作 过 程
维普资讯
内 蒙 古 电 力 技 术
２０ ０ ６年第 ２ ４卷 第 ５期
Ｉ ＮＮＥＲ Ｍ０ＮＧＯＬ Ａ Ｅ Ｅ ＴＲ Ｃ Ｐ Ｉ Ｌ Ｃ Ｉ ０Ｗ Ｅ Ｒ
汽轮机旁路系统
汽轮机旁路系统
汽轮机旁路系统
125-1200MW机组各种规格的高低压旁路系统
工作特点：
汽轮机旁路系统是保证汽轮机和锅炉在各种工况下安全启动、稳定运行的保护系统之—。
同时是保护锅炉过热器、再热器不致再事故情况下超温、超压的主要保护装臵。
因此其安全稳定、可靠地工作对机组的安全稳定、可靠运行，至关重要。
其工作特点足：热冲击强烈、启停频繁，其内部减温减压元器件，承受很大的温差应力，且应力循环频次高。
其次，要承受减压后汽流较大的冲刷力，其强大的冲刷和热应力的反复多频次作用，是阀内件破坏的主因。
破坏特点：
由温差及热冲击引起的循环热应力是阀内件破坏的主因，其次是降压后汽流的冲蚀破坏。
技术特点：
1、ROSITE汽轮机高低压旁路系统采用了阀内件对称设计、内外加热的技术以减小温差应力；
2、采用了蒸汽雾化预热减温水技术减小温差应力；
3、采用蒸汽分区降温和蒸汽膜保扩技术来降低传质传热过程中减温水与高温蒸汽之间相应的阀内件金属间的温度差，以达到减少温差和温差应力的目的；
4、采用一级前臵式降温和三级后臵式降压阀笼、级间压差小，能减小汽流对密封面的冲蚀破坏；
5、大量采用模块化、分体式设计技术，全部阀内件均可拆卸更换、方便检修：
6、采用了变阻力通道式减温水调节阀，温度控制准确、精细，安全可靠，周期长；
7、阀门零部什全部采用锻焊件结构，强度高，承受热冲击能力强：
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汽轮机启动时高、低旁路调整原则
一、分析题目汽轮机启动时高、低旁路调整原则二、机组运行工况1号机组冷态启动，冲车前参数：主汽压力4.5MPa，主汽温度380℃，再热汽压力0.7MPa，再热汽温度370℃，高旁开度47%，低旁开度47%。
三、发生的问题及现象1．升温升压期间再热汽温偏高，不宜控制。
2．汽轮机冲转时，低旁开度降至10%，再热汽压力降至0.35MPa，不利于汽轮机升速。
四、原因分析1．冲转前，高低旁开度过小，没有达到足够的蒸发量。
2．低旁开度过小影响再热汽流量，导致再热汽温偏高。
3．高旁后温度调节特性差，导致再热器入口温度偏高。
4．锅炉升压时间不足，冲转前高低旁开度偏小。
五、应采取的防范措施及对策1．主蒸汽压力0.2MPa左右时即可进行高旁暖管操作，再热器出口压力0.2MPa以上、再热器排空门关闭后可开启低旁（排空门不关时开低旁，将造成机组漏真空），低旁投入后全开三级减温水调门及低旁减温水调门。
2．锅炉升温升压时，适当开大高旁调门，控制主汽压力与高旁调门缓慢同步上升，冲车前主汽压力4.5MPa左右，高旁开度60%以上，再热器压力0.7MPa 左右，低旁开度50%左右（汽温可控的情况下应尽量开大旁路）。
高旁开度过小时，锅炉升压时间过短，锅炉蒸发量不够，不利于冲车时转速升速；高旁开度过大时，说明锅炉升压时间过长，不利于汽温控制。
3．低旁调节应控制再热器压力稳步上升，可适当开大低旁，增加再热蒸汽流量、流速，开度过小时再热汽温偏高不易控制，冲车前应尽量开大低旁，使锅炉达到足够的蒸发量。
4．适当降低高旁后温度有利于升温升压后期再热汽温调整，但温度过低易导致蒸汽带水，高旁管路振动，应加强就地巡视，如有异常及时汇报。
正常控制在高旁后温度270℃左右。
高旁减温水调门调节特性不好，手动调节时1%的调门开度即有很大降温能力，调节时应微调勤调，避免温度波动过大。
5．冲车前将高低旁投入自动，控制主汽压力4.5MPa，再热汽压力0.7MPa，冲车过程中观察压力变化，自动跟踪不良时手动干预。
汽轮机旁路系统安全运行探讨
电力技术Electric Power Technology Vol.19No.8 Apr.2010第19卷 第8期2010年4月0 引言汽轮机旁路系统是发电厂热力系统不可缺少的系统之一。
其主要功能是：在机组启动期间，加快锅炉和主蒸汽、再热蒸汽的升温速度，缩短启动时间；机组正常运行期间，协调机炉之间的蒸汽量，以稳定锅炉运行；当机组调峰运行、快速减负荷或甩负荷等运行工况急剧变化时，配合协调控制系统调节主蒸汽压力，防止锅炉超压；在机组启停过程中，保护锅炉再热器；回收工质和消除噪声。
随着单机容量不断增加，机组控制系统的不断更新完善，旁路系统的功能也在不断的削弱，一般机组的旁路系统只用于机组启动过程中的升温升压和对锅炉再热器的保护及工质回收。
在机组正常运行中调压功能基本取消，但是对机组的安全运行存在一定的隐患。
1 旁路系统在机组正常运行中存在的安全隐患汽轮机旁路系统一般采用高、低压旁路的称为二级串联旁路，其控制方式有电动、液动和气动几种方式。
在机组运行中采用任何方式的控制高、低压旁路系统阀门都有可能由于误动、控制油压失去或油动机油缸漏油、控制气源失去等原因引起旁路系统误动作。
如果发生误开，轻则引起机组非停，重则严重威胁汽轮机及其主再热蒸汽管路的安全。
高压旁路误开的危害：使主蒸汽直接经高旁进入再热蒸汽冷段，使高压缸排汽逆止门被迫关闭，高压缸进汽中断，导致汽轮机转子轴向推力失去平衡，向中压缸蒸汽流动的方向急剧增大，烧损推力瓦，使汽轮机内部发生动静摩擦而损坏；导致高压缸闷缸使高压排汽缸超温；再热蒸汽冷段及热段管道超压爆管或严重变形。
由于大量主蒸汽直接进入锅炉再热器，引起再热汽温大幅波动；再热蒸汽严重超压使中压缸过负荷，损坏叶片；主汽压力大幅下降，引起汽包水位剧烈波动，导致汽包水位保护动作锅炉灭火。
低压旁路误开的危害：使大量再热蒸汽经旁路系统直接进入凝汽器，可能造成凝汽器真空急剧下降，机组低真空保护动作跳闸；导致中压缸进汽急剧减少或不进汽，使汽轮机转子轴向推力失去平衡，向高压缸蒸汽流动的方向急剧增大，烧损推力瓦，使汽轮机内部发生动静摩擦而损坏；中压缸做功降低后机组为维持给定负荷造成高压调门开大，主汽流量增大，调节级压力升高，造成高压缸超压；凝汽器超温造成冷却水管破裂或胀口松驰泄漏；低压缸安全膜或空冷机组排汽管道安全膜破裂。
M701F联合循环机组汽轮机旁路控制隐患分析及对策
燃 机 出力／ ＭＷ
图 ２ 高、 中压 最 小压 力 设 定
并 网 ， 网 ５ｍｉ ， 压 旁 路 阀参 与 最 小 压 力 调 节 ， 并 ｎ后 高 中压旁 路 阀开 启 。１ ８：３ ５汽 轮 机 进 汽 ， 、 高 中压 旁 路 阀开始 关 闭 ， 持 最 小 压 力 设 定 值 。１ 维 ８：３ ６高 、 中压 旁 路 阀全关 ， 路 控 制 由最 小 压 力 模 式 切 换 为 后备 压 旁
间再 热 式 其 高 压 ／ 压 ／ 压 中 低 额 定压 力 温 度 分 别 为 ：9
、
．
3
．
34
0 ／
。
．
427
M P
a
、
538／66／ 5
24 6 ℃
汽轮机旁路系统 ( 图 ％冬 季 工 况 下 最 大
，
1 ) 均按 1 0 0
蒸汽 流量 设 计 高压 旁路 设 计
为二 级 旁路 系统 高 压 旁路 经
Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ
１ 机组 正 常起 动 旁 路 控 制
在正 常情 况下 ， 轮 机 旁 路控 制 系统 一 方 面 保 证 汽
了余 热锅 炉侧压 力 变 化 率 ， 免 升 压 时 锅 炉水 位 大 幅 避 下降 和降压 时 引起锅 炉虚 假水 位高 ； 另一 方 面 ， 在汽 轮 机进 汽条件 满 足前 通 过 旁 路建 立 汽 水 循 环 ， 免 余 热 避
锅炉 干烧 ， 蒸 汽 温 度尽 快 的满 足 进 汽 要 求 。在 机 组 使
时也 随着压 力 的变 化 而 变 化 。通 常 ， 蒸 汽压 力 变化 主
率 随其 压力 上 升 而 上 升 。 当汽 轮机 进 汽 后 ， 路 阀 随 旁
汽轮机旁路系统简介13
13
高压旁路联锁
河北涿州京源热电有限公司
14
满足以下条件高 压旁路快关
1、高压旁路后温度＞ 400℃（延时3S）
4、低压旁路快关，联 关高压旁路。
3、高压旁路后压力＞5.5MPa 2、高压旁路减温水 压力＜5MPa
15
低压旁路控制
当低压旁路门切换到自动控制方式时，再热器出口压
力在0.2MPa以下不开。由0.2MPa上升到0.5MPa，开 度由0自动上升到50%，然后自动维持0.5MPa冲转， 直至低压旁路全关。锅炉点火后，再热器出口压力第 一次达到过0.5MPa以前，不允许手动设定低旁压力设 定值。再热器出口压力第一次达到过0.5MPa以后，运 行人员可以手动干涉低压旁路压力设定值。 低压旁路减温水电动调整门控制低压旁路后温度，低 压旁路后温度的设定值由运行人员手动设定。
20
旁路系统投停的原则
1、锅炉点火后暖管至高压旁路阀前，当主蒸汽压力 为0.2～0.5MPa时可以投入旁路系统。 2、旁路投运后，可按要求设定压力与温度值，投入 自动。 3、旁路投运后应再次检查确认旁路保护投入，防止 运行参数超限。
21
旁路系统启 动操作
2、开启低压旁路门在5%以上，根据 低压旁路后蒸汽温度调整低压旁 3、开启高压旁路门 路减温水流量，控制低压旁路后 5%以上暖阀，暖阀结 蒸汽温度在合理范围。
1
目录
1、汽轮机旁路系统的作用 2、汽轮机旁路系统的分类 3、涿州京源热电机组旁路系统介绍 4、汽轮机旁路系统的启停操作 5、旁路系统运行注意事项
2
概述
大型中间再热机组均为单元制布置，为了便于机
组启停、事故处理及特殊要求的运行方式，解决 低负荷运行时机炉特性不匹配的矛盾，基本上均 设有旁路系统。所谓的旁路系统是指锅炉所产生 的蒸汽部分或全部绕过汽轮机或再热器，通过减 温减压设备（旁路阀）直接排入凝汽器的系统。
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汽轮机旁路系统存在问题及处理
北京京桥热电有限责任公司王永红
摘要：京桥热电二期燃气联合循环机组在启动过程中存在旁路装臵二次蒸汽超温情况，通过分析运行数据，找出了旁路装臵二次蒸汽超温的原因是减温水压力低和一次蒸汽压力高，最后确定通过更换减温水调节门套筒和弹簧喷嘴等办法避免旁路装臵二次蒸汽温度超温情况发生。
关键词: 旁路阀减温水超温
0 引言
北京京桥热电二期工程燃气联合循环机组的高、中、低压旁路系统采用德国宝马公司制造的旁路装臵，在机组调试过程中发现旁路装臵存在减温水量不足，二次蒸汽存在超温现象，影响了机组安全运行。
1、旁路阀超温原因
1.1减温水压力低
高压旁路装臵减温水取自高压给水泵中间抽头，满负荷运行时设计压力为7.88MPa.g、166℃；中、低压旁路装臵减温水取自凝结水，满负荷运行时设计压力压力为2.8 MPa.g。
在调试过程中满负荷运行工况，高压给水泵中间抽头给水和凝结水的最高压力分别为 6.77 MPa.g、2.4MPa.g，分别比设计至低约1 MPa.g、0.4 MPa.g，即运行压力比设计压力低12%～14%。
旁路装臵由蒸汽控制阀、减温水调节门和弹簧喷嘴等组成，减温水量和压力由减温水调节门控制，当蒸汽控制阀后温度高于设定值时减温水调节门开大增加减温水量并提高减温水压力，减温水克服弹簧喷嘴阻力后减温水进入蒸汽控制阀从而达到降低蒸汽温度目的。
由于旁路装臵减温水运行压力低于设计值，到达弹簧喷嘴的减温水压力也会降低，但是弹簧喷嘴的阻力恒定，这必然造成弹簧喷嘴的开度减少，即进入蒸汽控制阀内的减温水流量减少。
当减温水调节门大开减温水流量仍然达不到需求时，蒸汽控制阀后蒸汽温度就会超温。
旁路装臵减温水压力
1.2极端工况旁路装臵一次蒸汽参数高于设计值
高、中、低压旁路装臵一次蒸汽设计压力分别为12.38 MPa 、3.12 MPa 、0.69 MPa，
旁路装臵超温大部分发生在锅炉主蒸汽安全门校验过程中和汽轮机甩负荷时，在此非正常工况，高、中、低压主蒸汽压力分别达到14.3Mpa、4.05Mpa、1.1MPa，远远高于旁路装臵一次蒸汽设计压力值，根据旁路装臵减温水喷嘴的工作原理可知，当进入旁路装臵内的蒸汽压
力升高时，减温水顶开弹簧喷嘴的阻力必然增大，即当进入旁路装臵的一次蒸汽压力升高时，减温水量将会减少，从而导致旁路装臵二次蒸汽温度超温。
2、旁路装臵二次蒸汽温度超温的解决方案
2.1旁路装臵性能试验
为了摸清旁路装臵的性能特点，在机组满负荷工况进行了旁路装臵性能试验（见表1），根据试验数据可知，旁路装臵一次蒸汽压力在设计值以内时，减温水基本满足旁路装臵需求，只是减温水调节门的开度达到最大值，已没有调节裕量，不能满足特殊运行工况要求。
表1：高中低压旁路阀设计参数和性能试验数据如下：
2.2解决方案
为了保证机组安全运行，旁路装臵设计时不但满足正常运行工况要求，还要满足汽轮机甩负荷、锅炉校对安全门等特殊运行工况要求。
根据京桥机组实际运行参数，确定按表2参数修改旁路装臵减温水调节门和喷嘴设计。
表2：修改后旁路装臵设计参数
名称低压旁路中压旁路高压旁路
一次蒸气压力 1.1MPa 4.05MPa 14.3MPa
减温水压力 2.0MPa 2.0MPa 6.0MPa
备注其它参数不变其它参数不变其它参数不变
减温水调节阀的流量特性取决调节阀前后压差，对确定的调节阀阀门前后压差越大减温水流量越大；当阀门前后压差一定时只有改变阀门的结构才能改变阀门的减温水流量，因而为了提高旁路阀的调节能力，满足设计要求确定更换旁路阀减温水喷嘴和改变调节阀内部结构，根据制造厂的计算结构确定旁路装臵更换减温水调节阀套筒及弹簧喷嘴等部件（表3）：
表3：旁路装臵改造方案
3、经验教训
3.1在旁路装臵设计时，选用减温水压力不应仅仅考虑水泵额定扬程，还应充分考虑管道阻
力特点。
3.2选用旁路装臵一次蒸气压力不应忽略特殊工况可能达到的压力，如果忽略特殊工况需求，
旁路装臵的安全可靠性就会降低。