高低压旁路控制系统的改进和完善

增刊1(总第105期)

2002年7月

山　西　电　力

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收稿日期:2002203211,修回日期:2002205210作者简介:杨旭东,见本刊本期第16页;

杨建军,见本刊本期第9页。

高、低压旁路控制系统的改进和完善

杨旭东1,杨建军2

(11山西电力科学研究院,山西太原　030001;21山西阳城国际发电有限责任公司,山西阳城　048100)

摘要:针对阳城电厂6×350MW 发电机组的高、低压旁路控制系统存在的问题,阐述了解决方案,并在分析清楚系统运行机理的基础上,在控制方面进行了改进和完善。关键词:旁路控制;改进;完善

中图分类号:T K 32 文献标识码:B 文章编号:167120320(2002)增刊120028202 阳城电厂6×350MW 发电机组采用了一套50%额定负荷高压和40%额定负荷低压串联旁路系统,实现机炉协调启动及在紧急情况下保证机组的安全。高、低压旁路控制系统的控制、保护和联锁在西门子的DCS 系统中实现,阀门通过液压系统驱动,液压系统由FW 成套供货,由美国费希尔公司设计。高、低压旁路控制系统包括高旁压力、温度控制,低旁压力、温度控制。高旁温度控制高旁阀后温度为一定值,低旁温度控制进入凝汽器汽水混合物的焓值为一定值,两个压力控制回路存在较多的回路切换。

目前,国内大多数机组旁路控制系统在启动过程中由运行人员手动控制,阳城电厂旁路控制系统在调试中经过不断的改进和完善,使其功能全部投入运行,实现了旁路系统全程自动控制。

1　系统构成及存在的问题

111　高低压旁路系统的组成11111　旁路油站控制系统

油站控制有三种方式:O FF 、LOCAL 和R E M O T E 方式。选择O FF 方式在任何时候立即停掉所有H PU 的马达

(主泵、热交换器)和加热器,防止重新启动,除非再次选择

了LOCAL 和R E M O T E 方式。选择LOCAL 方式,由就地按钮手操启停相应的马达。报警、保护允许起作用,没有联锁功能。选择R E M O T E 方式,可以由运行人员从CR T 远方控制油站,具有主从油泵联锁,油温控制联锁。在此方式下,油站还可接受上一级顺控的自动启停命令。

11112　高压旁路控制系统

包括压力给定值形成回路、压力控制回路、温度控制回路。高旁压力给定值设定包括定压模式和滑压模式。定压模式即运行人员可在CR T 上根据运行情况设定主汽压力定值(为内给定),并通过速率限制回路将定值的变化以一定的速率作用于调节系统;滑压模式即在机组启动时,由给水 蒸汽系统成组控制第7步触发压力给定为外给定,压力给定为一滑压曲线,调节系统将按照这一曲线调节主汽压力。汽机

冲转、机组带初负荷后,维持定压,高旁逐渐关闭,当高旁完全关闭后,压力设定值加一偏置,保证高旁不再打开,只有在甩负荷、超压、压力突增时才快开。旁路关闭后,机组工作在协调方式的汽机跟随方式,由锅炉控制负荷,汽机调节压力。

高旁压力控制在锅炉升压至初始压力后,通过调节作用将压力控制在给定值。高旁温度控制即将高旁减压后的温度维持在一定值340℃。高旁温度控制还引入蒸汽过热度限制回路,当蒸汽过热度小于20℃时,限制旁路喷水阀开。

11113　低压旁路控制系统

包括压力给定值形成回路,压力控制回路、温度控制回路和低旁保护回路。低旁压力设定值在启动过程中为一定—滑—定曲线,首先维持012M Pa 的再热器压力,低旁开到25

%的开度维持定阀控制,使压力随着燃烧的增加而上升,当

再热汽压上升到1145M Pa ,达到冲转参数,再调节低旁减压阀维持再热蒸汽压力不变,汽机冲转并网后维持压力关闭低旁不再打开,只有在甩负荷情况下快开。

低旁温度控制的喷水量是按减压阀位及流通的焓值(根据再热蒸汽的压力和温度算出)进行控制。低旁保护作为汽机保护的一部分,主要是保证凝汽器的安全,当低旁跳闸时,低旁管道上的截止阀快速关闭,切断进入凝汽器的蒸汽。

高低压旁路控制系统设计思想比较先进,例如低旁喷水通过公式计算来调节喷水量的大小,理论上相当严谨;设计要求在启动过程中高低压旁路能够自动控制主汽压力和再热器压力,它作为全程压力控制的一部分,当旁路关闭后,主汽压力则由协调系统来控制。

112　高、低压旁路系统存在的问题

a )因为高低压旁路设备,油站控制设备均由美国FW

供货,而热控图纸由德国西门子公司设计,两家存在设计上的接口问题,硬件接线设计错误很多,部分电缆还进行了重新敷设,增加了调试的难度。

b )旁路由液压系统控制,在调试中进行快开试验时,油

系统不能正常工作,油压不能维持正常工作压力,主油泵联跳。

c )阳城电厂选择的高旁容量为锅炉最大蒸发量的50%,低旁容量为锅炉最大蒸发量的40%。调试过程中发

现旁路容量受限,高旁维持汽机冲转的主汽压力为10M Pa ,低旁维持再热器压力为1145M Pa ,当冷态启动时高旁开到

35%左右,热态启动时高旁开到20%,低旁已开到100%,

高旁继续开大,将引起再热器超压等问题。

上述配置造成在汽轮机冲转到机组带初负荷阶段,高旁开度较小,为了防止高旁全关而引起锅炉灭火,高旁不能实现自动控制;而低旁开度较大,为了维持1145M Pa 的压力,低旁一直不能关闭。

2　系统改进方案

在原设计的基础上,经过调整、试运,对原设计方案做了必要的修改。

a )电缆接线问题通过对照厂家图纸,分析清楚原理,西

门子公司设计时将高旁系统归在锅炉岛,低旁系统归在汽机岛,电缆敷设按这一规则进行,而高低压旁路系统由FW 供货,将整个系统归在锅炉岛。我们对西门子的接线图纸进行了修改,外部接线、柜内接线及模件通道也进行了相应的修改。

b )针对上述油系统问题进行了分析研究,旁路液压系

统包含两个回路:正常调节回路,用伺服阀来控制阀门,伺服阀是通过阀位指令与阀位反馈比较调节伺服阀油口,当指令与阀位不等时,错油口打开,动力油进入阀门上下腔室达到控制阀门的目的,当指令与阀位相等时,伺服阀错油口关闭,阀门停在此位置;快开、快关回路是由电磁阀控制进入阀门上下腔室的动力油,在紧急情况下快速控制阀门打开或关闭。当阀门快速动作时,电磁阀动作,阀位反馈瞬时达到

0%或100%,此时如果伺服阀的阀位指令没有快速跟踪

实际阀位,以快开为例,快开电磁阀带电要开门,伺服阀根据指令和反馈相比较,指令小于反馈要关门,在油系统上造成进油和回油短路,使油泵停止工作,油系统工作不正常。见

图1,左侧为快开电磁阀,右侧为调节伺服阀,图示位置均为中间位置。

图1　油系统工作图

查阅技术资料及相关论文发现山东邹县电厂旁路油系统也有类似的问题,他们在油系统上进行了改进,在电磁阀与伺服阀之间的油路上增加了闭锁阀。分析清楚原理,因阳城电厂热控系统采用了DCS 系统,精确度高,我们对热控组态进行了修改,当阀门快速动作时,将伺服阀指令在1s 快速跟踪阀位反馈,伺服阀的指令与阀位反馈相等,这样伺服阀错油口保持关闭,进油和回油就不会短路了。

c )针对电厂机组旁路运行特点和旁路的容量问题,对

旁路控制系统组态进行了修改,通过调试,达到了预期的目的。

在阳城电厂自动控制思想中,高旁压力控制作为全程压力控制的一部分,完成前半部分,后半部分交给协调控制系统。我们在这一思想下对于高旁压力形成及控制系统进行了

以下几个方面改进与完善。

a )在开始启动、升压过程中我们按照FW 提供的启动

曲线结合实际运行中的分析,采用DCS 中现有功能块SPC (速率限制功能块),修改了高旁压力设定值形成回路,即在启动过程中,主汽压力达到013M Pa 后,高旁开至最小开度

15%,此后高旁根据锅炉升压率逐渐开大,如压力在升压范

围内。高旁维持不变,如升压过快,高旁会慢慢打开将压力控制在升压范围内。锅炉升压至初始压力后,高旁维持主汽压力,并通过调整锅炉燃烧,保证有足够的蒸汽量通过。

b )针对汽轮机冲转到机组带初负荷阶段,高旁开度较

小,不能实现自动控制的问题,对这一阶段的高旁控制方案进行了改进,即高旁的最小开度引入汽机进汽压力的函数进行控制,在负荷大于80MW 后,高旁才允许自动全关;同时为了满足这一阶段快速控制压力的要求,增加了汽机进汽压力前馈调节信号。通过上述改进已完全实现了压力全程控制,即随着负荷升高,高旁全关后,机组将自动转为协调控制的机跟随方式,由汽机调门自动维持主汽压力,锅炉手动控制负荷,旁路启动任务完成;

c )完善了甩负荷FCB 时旁路的控制,当FCB 发生之

后,旁路先快开,然后高低旁的压力设定值分别维持FCB 时的主汽压力和再热汽压力,当RB 确认后高低旁的压力设定值逐渐降到冲转压力参数,这都是对维持锅炉稳定而考虑的。

针对低旁不能关闭问题,进行了定值修改,机组带负荷后低旁压力设定值随着汽机进汽压力的升高而升高,通过提高定值的方法将低旁关闭,同时为了防止在低旁关的时候引起高排温度升高,增加了限制回路,高排温度高于400℃,就不允许关,通过试验,低旁在100MW 左右,汽机第一级进汽压力大约517M Pa ,旁路设定值为116

M Pa ,低旁就全部关闭。修改的定值曲线见图2。

图2　低旁设定值曲线

3　结论

旁路系统是火电厂中间再热机组重要的组成部分之一,在机组的启动过程中起着重要的作用,启动时使用旁路能加快汽水循环,提高升温升压速度,用较短的时间使蒸汽参数达到冲转要求;旁路系统能够协调锅炉、汽机运行,运行中突然甩负荷时,它可保护再热器不干烧,回收部分工质,防止锅炉超压,还能使锅炉维持燃烧,争取时间尽快地恢复带负荷。阳城电厂旁路控制系统通过在调试过程中的不断改进和完善,实现了其全部自动控制功能。

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92・　2002年7月 杨旭东,等:高、低压旁路控制系统的改进和完善