汽机旁路知识介绍

汽机旁路知识介绍

根据自己学习总结介绍了，汽机旁路系统的配置、用途、功能及控制与保护。列举了执行机构（气、液、电动）品牌厂家和其余汽机旁路的生产厂家。并对汽机旁路亚临界、超临界和超超临界机组材料的选用；Cv值的计算；旁路喷水调节阀流量的确定；管道流速的选择与口径的确定等问题进行了分析。对喷嘴等关键部件进行了思考。

一、汽轮机旁路概述

汽轮机旁路系统是与汽轮机并联的蒸汽减温减压系统。它由蒸汽旁路阀门、旁路阀门控制系统、执行机构和旁路蒸汽管道组成。其作用是将锅炉产生的蒸汽不经过汽轮机而引到下一级压力和温度的蒸汽管道或冷凝器。

蒸汽旁路系统有两种：一种是将锅炉产生的蒸汽直接引入冷凝器，这种旁路系统称为大旁路。另一种是由高、低压两级旁路系统组成：旁路汽轮机的高压缸而将蒸汽从锅炉引入再热器的称为高压旁路；旁路汽轮机的中、低压缸而将蒸汽从再热器出口引入冷凝器的称为低压旁路。

大型火电机组都采用高参数、中间再热式的热力系统，采用一机一炉的单元配置。在这种机组中，一台锅炉只向一台汽轮机供汽，这就要求锅炉的产汽量与汽轮机的耗汽量保持平衡。而实际上汽轮机的空载流量仅为汽轮机额定蒸汽流量的2％～5％，远远小于锅炉的最低稳定燃烧蒸发量（30％～50％）。锅炉在更低的燃烧率下不能稳定运行。因此必须有其它的蒸汽管道，作为锅炉的负载，承担其余的蒸汽流量。另外当事故工况下汽轮机甩去负荷或停机时，大量的多余蒸汽必须通过旁路阀门而排入冷凝器，减少锅炉安全门起跳，同时避免大量蒸汽排入大气。因此在中间再热机组中配置蒸汽旁路系统可以改善锅炉和汽轮机特性上的差异，提高机组的安全性和经济性。

汽机旁路系统首先用于欧洲的直流炉中,几乎所有的欧洲国家均使用了高低压汽机旁路系统,包括汽包炉.高压旁路把来自锅炉过热器的蒸汽排到再热器,低压旁路把来自再热器的蒸汽排到凝汽器,欧洲国家的旁路通常为100%的容量,中国的系统主要容量多选用在40%MCR,并且具有安全保护功能.为了满足大型汽轮机组启动运行和安全的需要,给机组配置旁路装置和切实可行的控制系统是十分必要的,旁路系统主要有电动和液动两大流派,气动系统主要应用于中小型机组. 旁路系统装置是火电机组重要的辅助设备,旁路系统设备的可靠性对电厂安全和经济运行影响较大,而系统设备的设计、安装、调试对旁路的运行效果有很大的影响。

二、典型汽轮机旁路系统配置

高压旁路系统阀门一般包括：减温减压阀（BP）、喷水隔离阀（BD）和喷水调节阀（BPE）,低压旁路系统阀门一般包括：减温减压阀（LBP）和喷水调节阀（LPE）此外还可以根据用户需要选配低压旁路喷水隔离阀（LBD）及三级减温水调节阀（TSW）。

三、汽轮机旁路系统用途

当锅炉汽机在非匹配状态下运行时，锅炉产生的蒸汽量和汽机所需要的蒸汽量的差值可以不通过汽机和汽缸流通部份，而是通过蒸汽机并联的一、二级减温减压装置（亦即高、低压旁路装置）将较高的蒸汽压力、温度隆低到所需的蒸汽参数，其后将蒸汽引入到冷凝器的连接系统，旁路系统对机组冷、暖、热启动，保护再热器，防止机组超压，回收工质均有良好功能，对机组的稳定性安全性，经济性都起着重要作用；用来将高温高压的过热蒸汽，通过减压系统和减温系统，转换成用户所需的温度，压力的二次蒸汽，满足各类用户需要。

四、汽轮机旁路系统功能

4．1改善机组启动性能，缩短启动时间

在启动过程中，旁路控制系统控制旁路阀门打开，使旁路系统作为锅炉的负载以便锅炉以较大的燃烧率启动，实现快速升温，升压，并将多余的蒸汽由旁路阀门直接引入冷凝器，可以使中间再热机组作为调峰机组，参与一次调频。其目的是为改善机组的启动特性而设置的.可以提高锅炉在启动过程中的燃烧率;使蒸汽温度与汽轮机缸温得到最佳匹配;从而缩短机组启动的时间,减少寿命损耗.

4．2减少汽轮机热应力

采用两班制或调峰运行的机组，启停频繁，由于锅炉和汽轮机的加热、冷却特性不同，使得在重新冲转时，锅炉出口的蒸汽温度与汽轮机的金属温度不匹配，从而造成汽轮机大型金属部件的热应力疲劳。采用旁路控制系统可以使锅炉汽温与汽轮机金属尽可能匹配。

4．3提高机组负荷适应性

正常运行的机组快速降负荷时，汽轮机快速关小调节阀门。这样，锅炉产生的蒸汽量和汽轮机通流量之间就会不平衡。旁路控制系统控制旁路阀门排放多余的蒸汽，维持锅炉侧的汽水平衡。

4．4事故工况下，保护机组，回收工质

在发电机甩去全负荷或汽轮机故障停机时，旁路门迅速打开，防止超温超压，同时减少或避免锅炉再热器安全门起跳，避免了汽水损失，回收了工质，提高了经济性。

五、旁路系统的控制与保护

旁路系统配有完善的调节、控制和保护功能，基本概况如下：

5．1调节、控制功能

A压力控制：控制主蒸汽和再热蒸汽压力，设有定阀位控制、定压控制和跟踪滑压控制，适应机组定压、滑压运行。低旁设有低压力限值，以保证启动阶段再热器的最小通流量，设有高压力限值，以保证机组升负荷后低旁阀位全关。

B温度控制：控制高、低压旁路阀后温度，保持再热器冷段蒸汽温度及不使凝汽器温度过高；可实现不同蒸汽流量工况下的变参数调节。

5．2保护功能

A旁路阀快开、快关功能：为了机组及设备的安全，快关优先于快开;高旁阀开、低旁阀开；低旁阀关、高旁阀关。

B快开：在机组事故工况下，旁路快开，起超压保护作用。

C快关：高旁出口温度过高或低旁关闭均使高旁快关；凝汽器真空低、凝汽器温度高、凝汽器水位高、低旁减温水压力低等均使低旁快关。

旁路系统控制模式应由机组及其热力系统的启动和运行方式决定，而启动和运行

方式的选择主要从以下三个方面考虑：

1)确保热力设备启动和运行安全；

2)尽量延长机组的使用寿命；

3)提高机组的综合经济效益。

旁路控制系统是为使旁路装置从上述三个方面出发，按某种程序和规律自动地启、闭和调整，以满足机组启动升温升压、带负荷和在异常情况下对一些参数进行限制等一系列的需要而设置的。概括地说，旁路系统可以实现如下功能:

1)高、低压旁路配合调整，进行从锅炉点火到汽机冲转前的启动升温和升压控制；

2)据机组的热状态(冷态和热态)自动地确定锅炉升温升压速率和定值，使之与汽轮机汽缸金属温度较快地匹配，从而缩短机组启动时间，减少汽轮机循环寿命的消耗,实现机组最佳启动；

3)根据机组的启动方式(高压缸启动和中压缸启动)自动调整主汽或再热蒸汽压力定值以满足机组启动升速的要求；

4)启动或运行中回收蒸汽工质，减少损失及噪音；

5)根据机组的运行方式(定压或滑压),自动给出压力定值曲线，以满足机组升、降负荷的需要；

6)旁路关闭后,为防止快的压力飞升，对主汽压力上升率进行限制；

7)根据DEH*的升速控制方式(主汽门调速或高、中压调门调速)，自动确定是否切除旁路系统，机组并网后根据需要是否再投入旁路系统；

8)防止锅炉超压的快升功能；

9)为保护凝汽器而设置的在低旁减温水或循环水缺水以及凝汽器异常状态时的低旁快开、禁开、限开功能；

10) 防止因误操作等原因，造成冷段再热蒸汽带水或低旁排汽温度而设置的喷水阀联动或闭锁功能；

11) 高、低旁路减温调节功能；

12)低旁蒸气流量限制功能；

13) 三级喷水阀的启闭联锁控制；

14) 当电网和机组故障，机组跳闸甩负荷时，蒸气旁路系统装置应快速动作，开启泄压，实现空转或停机功能，使机组能随时恢复正常运行；

15) 手动控制。

这些功能的实现应以系统可控为前提，其首要条件是旁路装置本身启闭灵活快捷，阀门流量特性满足控制要求，系统出力适当，减温减压能力符合设计要求，管道布局合理，疏水畅通。另一个重要问题是旁路的运行方式与现机组运行方式必须相适应。在此基础上，设计切实的控制系统，确定合理的控制策略，选择灵活可靠的控制装置以实现前述控制功能中的全部或部分功能，并尽量发挥旁路控制系统的效能以提高电厂的自动化水平。

5．3旁路的控制方式

一般旁路控制系统可分为以下几个部分:

1)旁压力调节(即主蒸汽压力调节)

2)高旁减温调节

3)高压旁路的安全控制(即高旁保护)

4)低压旁路的安全控制(即低旁保护)

这些部分各自形成一个基本独立的子系统，但整个旁路的各系统之间是相关的。因此各子系统的控制是有联系的。各种机组和各种控制系统由于机组启动、运行