旁路控制

对于甩负荷事故的情况，旁路系统能使锅炉保持 在允许的蒸发量下运行，把多余的蒸汽引往排汽 装置，让运行人员有时间去判断甩负荷的原因， 并决定锅炉负荷是应进一步下降还是继续保持下 去，以便汽轮发电机很快重新并网
旁路系统的型式及容量选择
旁路系统的布置型式 ： 1. I 级旁路，即新蒸汽绕过汽轮机高压缸，经减 温减压后直接进入再热器的型式，又称高压旁 路。 2. Ⅱ级旁路，即再热器出来的蒸汽绕过汽轮机中 低压缸，经减温减压后直接引入排汽装置的型 式，又称低压旁路 3. Ⅲ级旁路，即新蒸汽绕过整个汽轮机，经减温 减压后直接进入排汽装置的型式，又称大旁路 或整机旁路。
2、当机组冷态启动时，在汽轮机冲转、升速及开始 带负荷时锅炉产生的蒸汽量要比汽轮机需要的蒸 汽量大，此时旁路系统可作为启动排汽用。这样 锅炉可以独立地建立与汽轮机相适应的汽温和汽 压，保证二者良好的匹配启动，从而缩短了机组 的启动时间，也延长了汽轮机的使用寿命。与向 空排汽相比，既回收了工质，又消除了噪音污染。 3、在机组迅速降负荷时，要求汽机迅速关小主汽门， 而同时由于锅炉的运行特性相应地只可能是缓慢 地降负荷，即锅炉跟不上要求，此时旁路系统起 着减压阀的作用。这种情况下，旁路系统的存在 使锅炉能独立于汽轮机而继续运行。降负荷幅度 越大，越迅速，越能显示出其优越性。
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汽机旁路系统是机组热力系统中一个组成部分，
汽机旁路系统一股采用高、低压两级串联布置型 式，见附图。 电动汽机旁路系统主要由电子控制装置、电动执 行机构和阀门等三个部分组成。在整个汽机旁路 系统中，阀门是重要的环节之一。典型300MW机组 15～40%容量高压旁路系统阀门一般包括一只减温 减压阀(BP)，一只喷水隔离阀(BD)和一只喷水调 节阀(BPE)；低压旁路系统阀门一般包括一只减温 减压阀(LBP)，一只喷水调节阀(LPE)，此外还可 以根据用户需要选配低旁喷水隔离阀（LBD）及三 级减温水调节阀（TSW）。
1.
对于为了提高再热蒸汽温度而将再热器布置在高
温区的机组，再热器在机组启停和甩负荷运行中 的冷却保护已成为旁路系统的重要任务。旁路系 统容量选择首先要满足再热器冷却所需要的最低 汽流量。运行实践表明，高压旁路系统容量选取 锅炉额定负荷的30～40％，是可以满足锅炉再热 器冷却要求的。 有些发达国家300MW 机组采用三用阀的旁路系统。 这种旁路系统实质上是两级串联旁路系统，旁路 容量为锅炉额定产汽量的100％。其中三用阀可起 到凋节、减温减压和锅炉安全阀三种作用。该系 统的特点是：启动速度快、工况适应广，但控制 系统复杂，耗功较多，全容量旁路系统的管道尺 寸大,国内不采用。
一、旁路系统
旁路系统的作用 汽轮机旁路系统是现代单元制机组热力系统的一
个重要组成部分。它是机组在启动、停机和负荷 变动时的一种调节和保护手段。 1、当锅炉产生蒸汽量大于汽轮机所需要的蒸汽量 时，多余部分可以不进入汽轮机而经过旁路减温 减压后直接引入排汽装置。 2、旁路还承担着将锅炉的主蒸汽经减温减压后直 接引入再热器的任务，以保护再热器的安全。采 用了旁路系统能使锅炉和汽轮机在启动、停机和 负荷突然变动的过渡工况下，能在一定程度上相 互独立运行，使机组具有一定的运行灵活性。
高旁喷水调节阀
调节阀用于高压旁路 喷水管路、喷水管路 由二个喷水调节阀组 成。该阀根据主阀蒸 汽信号调节喷入高旁 阀的水量，它由阀体、 阀盖、阀座、阀杆等 多种零件（如左图所 示）组成。阀门呈Z 型布置。
高旁喷水隔离阀
高旁喷水隔离阀（如 右图所示）；装于高 压旁路喷水管路近给 水泵侧，主要作用是 将高压力参数水介质 减压，以保证高旁喷 水调节阀有比较稳定 压差，并在关闭时严 格密封喷水管路，保 证主阀内无漏水现象。
9、 旁路装置应具有下列联锁保护手段 （1）当高旁喷水调节阀或喷水隔离阀打不开时，则高 旁减温减压阀应处于打不开状态。 （2）当高旁减温减压阀打开时，则高旁喷水隔离阀连 锁打开。 （3）当高旁减温减压阀关闭时，则高旁喷水调节阀和 高旁喷水隔离阀则应同时关闭，并应自动闭锁温度控 制系统。 （4）当低旁喷水调节阀或喷水隔离阀打不开时，则低 旁减温减压阀应处于打不开状态。 （5）当低压旁路阀打开时，则低旁喷水隔离阀应相连 锁打开。 （6）当低旁减温减压阀关闭时，则低旁路喷水调节阀 高旁喷水隔离阀应同时关闭。 （7）当低压旁路阀快速关闭时，高旁各阀根据机组工 况自动或手动（遥控）关闭。
设备性能要求
1、 改善机组的启动性能 机组在各种工况下(冷态、温态、热态和极热态)用高 压缸或中压缸启动时，投入旁路系统控制锅炉蒸汽温 度使之与汽机汽缸金属温度较快地相匹配，从而缩短 启动时间和减少蒸汽向空排放及减少汽机循环寿命损 耗，实现机组的最佳启动。
2、 机组正常运行时，高压旁路装置作为主汽 压超压保护安全装置，一旦主蒸汽压力超过高 压旁路装置的设定值，高压旁路阀应能快速开 启，并按照机组主蒸汽压力进行调节，直至恢 复正常值；低压旁路装置依据机组负荷（调节 级压力）调节再热汽压，当再热汽压超过负荷 对应汽压时，低压旁路开启调节，并控制再热 蒸汽压力。
二、太钢电厂2×300MW机组旁路系统
本工程汽轮机为东方汽轮机厂产品，具有
中压缸启动功能，故采用40％容量的二级 串联电动旁路系统，并带有三级减温减压 器。高压旁路减温水取自给水泵出口管道， 低压旁路减温水取自凝结水泵出口管道。 本系统的设置有利于提高机组的调峰能力， 启动过程中协调机、炉之间的汽量不平衡， 加快机组启、停速度，减少机组循环寿命 损耗。机组事故状态时，保护再热器，防 止干烧。
高压蒸汽转换阀内部结构图（L型）
高压蒸汽转换阀内部结构图（L型）
高旁减温减压阀
用于高压旁路系统。主 要由阀体、阀盖、阀座、 阀杆、笼罩、喷水管、 节流孔板等六十多种零 件（如图所示）组成。 具有减压减温功能（将 一次汽参数降为二次汽 进口参数），是汽机旁 路主阀。阀体为锻焊结 构，呈角型或Z型布置。
低压蒸汽转换阀内部结构图（Z型）
低旁减温减压阀装于低 压旁路（如图所示）， 将中压参数蒸汽减压至 凝汽器进口压力参数， 是汽机旁路中体积最大 的阀门、阀体最大内腔 φ600毫米左右，阀门角 式或Z型布置，内部结构 基本等同于高旁减温减 压阀。
低旁喷水调节阀
低旁喷水调节阀装于凝 汽器凝结水泵和低旁减 温减压阀之间，根据低 旁减温减压阀出口温度 信号调节水量，阀门呈 角型或Z型布置，介质从 阀瓣外围的节流圈小孔 （或窗口）进入，通过 阀座缩口至阀门出口， 阀门主要由阀体、阀盖、 阀杆、阀座组成（如图 所示），阀座密封面堆 有硬质合金。
3、 旁路系统装置应能适应机组定压和滑压两 种运行方式，并配合机组控制实现负荷调节。 4、 当电网或机组故障跳闸甩负荷时，旁路系 统装置应快速动作（高旁快开，低旁同时快速 打开），实现维持锅炉最小负荷运行功能，使 机组能随时重新并网恢复正常运行。 5、 在启动和甩负荷时，旁路系统装置应能保 护布置在烟温较高区的再热器，以防止烧坏。
10、对于电动旁路阀系统当正在动作中的控制 电源突然断电时，此时各阀应能停留在断电前 的位置。 11、 控制系统应留有与DEH 的接口。
Ⅲ、旁路的运行方式 旁路有三种运行方式、既启动方式、滑压方式 和定压方式， 三种方式之间的关系：
一、启动方式 启动方式称阀位方式 这是锅炉点火到汽轮机冲转前的 旁路运行方式。 启动方式分为高压缸启动方式和中压缸启动方式， 高压缸启动方式和中压缸启动方式的开始阶段都是最 小开度控制，这时由于主蒸汽压力和热再热压力小于 最小压力定值(— kg/cm2 和— kg/cm2)，高旁闯BP 和低旁阀LBP 不能自动打开，而是通过一个最小开度 强制打开(约20 %)，在主蒸汽压力和热再热压力达到 相应的最小压力定值之前BP和LBP阀保持最小开度不变， 蒸汽通过高压旁路，再热器和低压旁路加热管道系统， 当主蒸汽压力和热再热压力上升到最小压力定值，控 制回路维持最小压力定值，使BP 和LBP 逐渐开大，最 后达到所设定的最大开度，即为最大开度控制此时高 旁保持最大开度，而主蒸汽压力按给定值发生器所设 定的升压率逐渐增加。给定值发生器还具有限制主汽 压上升速率的功能。低压旁路的情况与高压旁路相似。
三级减温减压器为两级减压，一级减温的结构形
式。旁路来蒸汽进入一根蒸汽管，经过管末端开 孔区，汽流方向改变90°喷向设置在外壳壁的不 锈钢防冲蚀挡板。蒸汽通过开孔区的1000 个小孔 进行第一级临界膨胀降压，进入壳体继续扩容后 降压到0.1MPa，壳体外壁沿圆周方向分两组均布 有8 个离心式雾化喷嘴，减温水与蒸汽充分混合 汽化后达到减温的目的。经过第一级减温减压的 蒸汽通过开在圆柱形弧板上的5465个小孔，进行 第二级临界膨胀降压，最终充分扩散到整个排汽 装置区域。 排汽装置接受旁路蒸汽后，按空冷器面积及最高 冷却面积核算表明，排汽装置压力可维持在 0.065MPa，低于报警背压，排汽装置所承担的热 负荷是允许的。
旁路运行说明 高、低压蒸汽转换阀结构。高压蒸汽转换阀为角
型结构，主蒸汽从入口进入，经过阀芯和三级孔 板节流扩容降压后排出阀体。高旁减温水从两个 入口管进入转换阀阀芯，当转换阀开启时，减温 水从阀芯管孔网喷出，与进入阀芯的主汽充分混 合，这样主汽降温后有利于阀内后面的进一步扩 容降压。低压蒸汽转换阀为“Z”形流道，再热蒸 汽从入口进入，经过阀芯和两级孔板节流扩容降 压后排出阀体。低旁减压量相对较低，因而减温 水由转换阀出口处的四个入口管引入，这种结构 较为简单。
6、 旁路系统装置应具有回收工质，减少噪音 作用。旁路系统装置设备性能应满足机组在各 种工况下（包括启动、正常运行、甩负荷时）， 能自动或手动（遥控操作）地正常动作和快速 动作（高旁快开<8秒、高旁正常调节<25秒、 低旁快关<8秒、低旁正常调节15～40秒）。
7、 旁路系统装置应具有下列二种保护功能 （1）高压旁路对新蒸汽管系的安全保护功能 当机组在运行中 有下列情况之一发生时，高压旁路应能在く8 秒种内自动快速 开启 新蒸汽压力超过安全保护设定值（略低于安全阀起跳值）。 当压力恢复到设定值及以下时，高压旁路自动关闭。 汽轮机跳闸，自动主汽门关闭 发电机油开关跳闸 发电机甩负荷时 （2）低压旁路对凝汽器的安全保护功能：当机组在启动或运 行中有下列情况之一发生时，低旁应能在＜8秒钟内自动快速 关闭。 凝汽器真空低于设定值； 凝汽器温度高于设定值； 低旁出口压力或温度高于设定值； 低旁减温水压力低于设定值。 凝汽器液位高于设定值。
旁路型式
旁路系统的容量选择
如果再热器布置在烟气高温区，在锅炉点火及 甩负荷情况下必须通汽冷却时，宜采用高、低 压旁路串联的双级旁路系统，如图（a）所示： 或者用高压旁路与Ⅲ级大旁路并联的双级旁路 系统，如图（b）所示。 2. 如果再热器布置在烟气低温区或允许在一定的 时间内干烧而不要求通汽冷却，则可采用Ⅲ级 大旁路的单级旁路系统，如图(c)，以简化操作 与维护，节约投资。
旁路功能







改善机组冷态、温态、热态启动工况，大大缩短机组 启动时间，使机组提前带负荷运行。 满足停机不停炉工况，在汽机发生故障，机组解列时， 使锅炉与汽机脱钩单独运行，直至汽机故障消除，恢 复到满负荷运行。 满足汽机甩负荷工况，若与适当的执行器配合，旁路 阀门可快速开启，防止锅炉压力飞升。 若与适当的执行器配合，旁路可具有快、慢二种速度。 100%容量的汽机旁路具有安全功能（需特殊定制）。 在机组启停时，保护再热器免受过热损坏。 为某些辅机的试投运提供方便。 回收宝贵的工质等。
8、 控制系统应可靠地保证旁路阀门动作符合 下列要求： （1） 高压旁路阀的开度在95%以下时； 新蒸汽压力上升，阀门则应随之逐渐开启； 新蒸汽压力下降，阀门则应随之逐渐关闭； （2） 高压旁路阀的开度在95%以上时； 新蒸汽压力上升，阀门则应几乎不动 新蒸汽压力下降，阀门则应随之向关闭方向动 作，直至压力达到设定值为止；