汽轮机中压缸启动方式下的高低压旁路控制方案分析

汽轮机中压缸启动方式下的高低压旁路控制方案分析

殷建华李民

（内蒙古电力科学研究院热控技术研究所）

摘要：本文主要针对汽轮机的中压缸启动方式下的旁路系统的控制方案做了详尽的分析与阐述，并对其控制方案中的优缺点做了分析。

关键词：中压缸启动高低旁

Analysis Of HP-LP Bypass Control Mode Of

IP Cylinders Sart-Up Mode

YIN-Jian hua LI-Min

(The Thermal Automation Institute of Inner Mongolia Electric Power Research Institute) Abstract: The article elebrate the HP-LP Bypass control mode of ip cylinders start –up mode and analyze advantage&disadvantage of the control mode

Keywords:IP Cylinders Sart-Up ; HP-LP Bypass

(The Thermal Automation Institute of Inner Mongolia Electric Power Research Institute) 概述

高低压旁路系统作为电厂热力系统的重要组成部分，不但起到了配合机组启动，协调机炉控制，将多余的蒸汽回收至凝汽器的作用，而且当机组发生甩负荷时，能够通过快速开启高压旁路系统，起到防止锅炉超压的作用。

高低压旁路系统在中压缸启动的汽轮机启动过程中起到的至关重要的作用，其不仅能很好的配合锅炉和汽轮机的整个启动过程，同时其具备的快开功能也能起到防止锅炉超压，汽轮机超速等功能。

1 中压缸启动方式下的高低压旁路系统设置

中压缸启动方式的汽轮机与其配套的高低压系统旁路为高、低压两级串联旁路系统。高低压旁路由减压阀，减温阀及其油站系统组成。较为常见的是由瑞士SULZER公司设计制造的高低压旁路系统。本文着重以瑞士SULZER公司设计制造

的高低压旁路系统为例，分析中压缸启动方式的高低压旁路控制方案的特点及优缺点。

2中压缸启动过程简介

冷态启动时，主蒸汽经高压旁路进入再热器，冷段再热蒸汽经高压缸排汽逆止门旁路阀（倒暖阀）进入高压缸加热，高压缸处于暖缸阶段；低压旁路开启，调节再热器压力。由于设置有高低压旁路，汽轮机在盘车阶段(高速盘车，盘车转速为54r／min)即可预暖，当达到冲转参数时，由中压调门控制汽轮机进汽冲转升速，至1020转／分转速闭锁升速，进行低速暖机；当加热到一定程度时(高压缸外下缸法兰温度≥185℃)，高压缸排汽逆止门旁路阀关闭，高压缸抽真空阀开启，高压缸处于抽真空状态；当带到一定负荷(约15％额定负荷)，切缸条件满足后，抽真空阀关闭，高压缸主汽门、调速汽门打开，高压缸排汽逆止门打开，机组切换为高压缸运行，高低压旁路为维持设定压力而逐渐关闭。

3高旁在机组冷态启动过程中的自动控制

高低压旁路系统包括一个高旁压力控制阀，一个高旁温度调节阀，一个高旁喷水隔离阀，两个低旁压力控制阀和两个低旁温度调节阀。

高压旁路控制系统包括：高旁压力控制，高旁温度控制，快开和紧急关以及喷水隔离阀的控制

低压旁路控制系统包括：低旁压力控制，温度控制，快开、紧急关控制。

锅炉冷态启动时，高压旁路系统即可投入自动控制。随着机组的启动，高旁

压力控制器经历了以下的几个阶段：最小开度控制（Y

min ）→最小压力控制（P

min

）

→最大开度控制（Y

max ）→定压控制（P

sync

）→滑压跟随控制（P

fo

）。

图一详细描了高旁阀在机组的整个冷态启动过程中各个阶段随主汽压力、负荷、蒸汽流量等参数的变化情况：

当机组冷态启动开始，高旁压力控制器投入自动后，控制器的最小开度控制功能即被激活，旁路阀开至最小阀位Y

min

，确保在点火后立即为蒸汽流提供从过热器到再热器的通道。

图一高旁的冷态启动过程

Pressure/Load/Flow:主汽压力/负荷/流量; Min Press:最小压力;

Fixed Pressure:固定压力; Steam Flow:蒸汽流量;

Fire On:点火; Start Sequence:启动过程;

Pressure Ramp :压力斜线上升; Follow:跟随;

Turbine Load:汽轮机负荷; Turbine Loaded 汽轮机已加载;

当蒸汽到一定量时，而旁路门保持最小开度Ymin，主汽压力便随之增加。当主汽压力达到预定的最小压力Pmin时，控制器的最小开度控制随即退出，最小压力控制被激活，控制器便通过开启旁路阀来控制当前主蒸汽压力。

时（取决于随着高旁阀的开度的增加，当旁路阀位达到一个预定的开度Y

max

锅炉启动时要求的蒸汽流量），高旁最大开度控制被激活，最小压力控制随之退出。高旁压力设定值生成器开始根据锅炉蒸发量来增加压力设定值，从而维持高旁的最大开度，同时控制器对高旁压力的设定值的最大梯度进行限制。

），设定值生成器便切换至（定）压一旦主汽压力达到汽轮机冲转压力（P

sync

力控制模式，最大开度控制随即退出。随着汽轮机开始流通蒸汽，旁路阀为维持汽轮机的冲转压力会逐渐关闭，直到汽轮机消化了锅炉全部蒸汽，旁路完全关闭。

旁路一关闭，设定值生成器便退出定压模式，设定值生成器开始进入压力跟

随模式。压力设定值开始跟踪实际压力加上偏置差压。这个差压能维持旁路处于关闭状态。压力设定值的最大变化梯度仍在起作用。当当前主蒸汽压力变化超出了梯度限制，旁路将开启，控制器返回到压力控制模式。此时，压力得到控制，直到恢复正常操作，接着旁路关闭。

4 高旁的连锁保护功能：

主汽压力大于8MPa时,满足下列条件之一，高旁快开：

(1)主汽压力升速率超过设定值（1MPa/min）；

(2)汽机跳闸；

(3)主汽压力超过17.76MPa。

满足下列条件之一,高旁紧急关:

(1)阀后温度高(>360℃)；

(2)控制卡件失电；

(3)凝汽器保护动作。

5 汽轮机切缸时的高旁的配合

中压缸启动过程中，高压缸自动切换的进行不仅要满足高压缸金属温度与主蒸汽温度匹配的条件，还要考虑到通过高压缸的流量与高压旁路流量及再热蒸汽压力的合理匹配关系，即旁路流量大于高压缸流量。

高压缸切换以旁路流量大于高压缸流量为必备条件之一，因此，切缸时高压旁路必须有一定开度和流量，这样才能保证切缸时有足够的蒸汽通过高压缸，同时又有一定裕量防止中压缸断汽。

高旁流量q由高压缸流量基准值M和主蒸汽压力修正系数K共同决定：

q=K·M

其中，K=0.102 3

共同决定：

高压缸流量Q由总流量指令F和定压修正因子K

p

Q=(F·1.1)/K

p

=额定主汽压力/实际主汽压力

其中定压修正因子K

p

6 低旁自动控制过程

在锅炉启动期间，低旁减压阀处于手动控制。将再热蒸汽回收并暖管，直至将再热蒸汽压力调节到冲转压力。低旁处于“压力控制”阶段时，通过调节低旁