1 引言
濟鋼余熱發(fā)電二期工程是三套組成 “2+2+2+1”建制的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，即每單元有兩臺煤壓機，兩臺燃機，兩臺鍋爐，一臺汽機組成。
蒸汽輪機是燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工程發(fā)電的主體設(shè)備之一，利用蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機械能，由于汽機發(fā)電機組在高速旋轉(zhuǎn)的同時又處于高溫高壓下運行，因此汽機控制系統(tǒng)連鎖控制，保護具有重要意義。
汽機系統(tǒng)采用dcs系統(tǒng)進行控制，主要包括汽機蒸汽系統(tǒng)壓力、溫度等的檢測、旁路系統(tǒng)、eh油系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)的檢測及相關(guān)控制。汽機的旁路系統(tǒng)為高低壓串聯(lián)系統(tǒng)，在機組啟動過程中可以加速工質(zhì)的循環(huán)過程，提高機組的升溫、升壓速度，并根據(jù)壓力設(shè)定值控制減壓閥的開度使系統(tǒng)不致超壓。在機組甩負(fù)荷時可以有效地保護汽輪機并回收工質(zhì)。
2 控制系統(tǒng)
2.1 系統(tǒng)構(gòu)成
控制系統(tǒng)采用dcs集散控制系統(tǒng)，采用可靠的冗余技術(shù)。由上位監(jiān)控站、現(xiàn)場控制站、通訊網(wǎng)絡(luò)ethernet幾部分組成。包括中央i/o單元、擴展i/o單元、cpu模塊、連接模塊、各種i/o模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、回路控制、順序控制等功能。dp網(wǎng)絡(luò)連接遠程站，通訊網(wǎng)絡(luò)ethernet用于連接監(jiān)控站并傳輸數(shù)據(jù)。
操作平臺windows2000 professional+sp4，開發(fā)軟件為包括：control builder f專業(yè)軟件。用于硬件配置，過程級和操作員站的組態(tài)，建立一個系統(tǒng)范圍內(nèi)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。
digivis中文版 。用于流程顯示、報警信息管理、趨勢歸檔、各種記錄、系統(tǒng)診斷、操作控制等。
control it basic (xxx點)。i/o點數(shù)的限制。
trend server作為趨勢服務(wù)器，收集歷史記錄。
控制系統(tǒng)下位編程軟件的實施過程中，針對工藝流程及現(xiàn)場設(shè)備的技術(shù)特點，信號處理、電動門控制、gps時鐘同步、系統(tǒng)通訊等功能采用組態(tài)軟件開發(fā)，調(diào)節(jié)回路組態(tài)采用功能圖開發(fā)方式。
監(jiān)控界面完成系統(tǒng)的模擬量、開關(guān)量、脈沖量、溫度量，保護信息等的數(shù)據(jù)采集、計算、判別、報警、保護，事件順序記錄（soe），報表統(tǒng)計，曲線分析，并根據(jù)需要向現(xiàn)場保護測控單元層發(fā)布命令實現(xiàn)對電氣設(shè)備的控制和調(diào)節(jié)。該界面友善、方便、數(shù)據(jù)庫安全、可靠。在集中控制室內(nèi)操作，控制臺是機組運行監(jiān)視、控制的中心，控制臺上布置有crt操作站。除了保留幾個緊急事故按鈕外，全部采用上位機操作，也可用大屏幕對機組進行監(jiān)控、操作。
2.2 主要功能及控制策略
汽機啟動分為三種模式：自動、手動、半自動。當(dāng)啟動完成后，汽機速度控制在最小速度。在怠速/額定狀態(tài)下最小速度為怠速值，在順序啟動狀態(tài)下最小速度低怠速值。自動順序啟動完成了從低怠速保持至暖機，到高怠速，到設(shè)定的比率速度的整個過程的自動完成。暖機時間及加速速率取決于汽機是冷啟或熱啟。
為了保證機組的安全運行，在汽輪機上一般設(shè)置了各種自動保護設(shè)備。當(dāng)運行參數(shù)超過機組安全運行允許的范圍時，它將及時動作，使汽輪機自動停機，避免事故的進一步擴大。旁路系統(tǒng)裝置是發(fā)電機組重要的設(shè)備，旁路系統(tǒng)設(shè)備的可靠性對電廠安全和經(jīng)濟運行影響較大，它確保熱力設(shè)備啟動和運行安全；盡量延長機組的使用壽命；提高機組的綜合經(jīng)濟效益。
3 旁路系統(tǒng)（bpc）
旁路系統(tǒng)控制策略能夠滿足機組在啟動、正常運行、甩負(fù)荷工況下，各閥門自動或手動（遙控操作）的進行快速啟動。能保證當(dāng)主汽、再熱蒸汽運行壓力、溫度超過設(shè)定范圍時，旁路裝置能自動打開或關(guān)閉，并按機組運行情況進行壓力、溫度自動調(diào)節(jié)，直到恢復(fù)正常值。旁路系統(tǒng)保證新蒸汽的壓力或溫度高于設(shè)定的工作壓力時，能夠及時打開，放掉一部分蒸汽，從而保證進入主汽門的壓力穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。進入旁路的蒸汽最終進入凝汽器，由于蒸汽溫度較高，在旁路系統(tǒng)設(shè)有二級減溫。另外，在旁路系統(tǒng)備有聯(lián)鎖，當(dāng)系統(tǒng)中某些工藝參數(shù)不滿足時，產(chǎn)生相應(yīng)的快開或快關(guān)動作。旁路流程如圖1。
圖1 旁路流程圖
3.1 功能設(shè)置
汽機旁路為高、低壓兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)。高壓旁路被控對象為減壓閥、噴水隔離閥、噴水調(diào)節(jié)閥；低壓旁路為減壓閥、一級噴水調(diào)節(jié)閥、二級噴水閥。所有閥門由單速電動執(zhí)行器驅(qū)動。旁路控制系統(tǒng)有啟動、溢流和安全三個主要功能（即三用閥功能），此外還有回收工質(zhì)、暖管、清洗、減少汽閥和葉片侵蝕等功能。
（1）啟動功能：其目的是為改善機組的啟動特性而設(shè)置的。可以提高鍋爐在啟動過程中的燃燒率；使蒸汽溫度與汽輪機缸溫得到最佳匹配；從而縮短機組啟動的時間，減少壽命損耗。
?。?）溢流功能：其目的實際為吸收機、爐之間的不平衡負(fù)荷而設(shè)置的?？梢耘判箼C組在負(fù)荷瞬變過度過程中的剩余蒸汽；調(diào)整穩(wěn)定爭氣壓力；維持鍋爐在不投油情況下的最低穩(wěn)燃負(fù)荷。
（3）安全功能：取代鍋爐安全閥的功能。機組旁路系統(tǒng)投入備用后，當(dāng)機組的機前實際壓力與機組高壓旁路壓力設(shè)定值差值大于旁路超壓偏置設(shè)定值時，旁路系統(tǒng)將自動參與壓力調(diào)節(jié)，維持主蒸汽壓力等于設(shè)定值。
3.2 旁路系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、控制和保護功能
鍋爐點火前高、低壓旁路處于關(guān)閉狀態(tài)，旁路系統(tǒng)如投入自動，系統(tǒng)按照一定的曲線開啟閥門。當(dāng)達到汽機的沖轉(zhuǎn)參數(shù)時，deh向bpc發(fā)出關(guān)閉信號，高、低壓旁路按照一定的邏輯關(guān)閉，正常工況下它不再開啟。
旁路系統(tǒng)可在啟動工況提升汽溫、汽壓。機組在鍋爐點火至汽機沖轉(zhuǎn)前，投入高、低壓旁路系統(tǒng)(也稱高旁、低旁)可加快蒸汽升溫升壓速度，縮短機組啟動時間。并附有穩(wěn)定蒸汽壓力，以及在事故工況下的保護功能?？蛇m應(yīng)機組冷、熱態(tài)等各種條件下的啟動要求；負(fù)荷變化過程的壓力調(diào)節(jié)；保護過熱、減少安全閥動作、回收工質(zhì)等。并設(shè)有溢流功能。還可適應(yīng)汽輪機甩負(fù)荷維持空負(fù)荷運行，汽輪機跳閘實現(xiàn)停機不停爐。
（1）壓力控制:控制主蒸汽壓力，設(shè)有定閥位控制、定壓控制。低旁設(shè)有低壓力限值，設(shè)有高壓力限值，以保證機組升負(fù)荷后低旁閥位全關(guān)。溫度控制：控制高、低壓旁路閥后溫度，保持冷段蒸汽溫度及不使凝汽器溫度過高；可實現(xiàn)不同蒸汽流量工況下的變參數(shù)調(diào)節(jié)。
2）保護功能：旁路閥快開、快關(guān)功能：為了機組及設(shè)備的安全，快關(guān)優(yōu)先于快開；高旁閥開、低旁閥開；低旁閥關(guān)、高旁閥關(guān)；快開：在機組事故工況下，旁路快開，起超壓保護作用；快關(guān)：高旁出口溫度過高或低旁關(guān)閉均使高旁快關(guān)；凝汽器真空低、凝汽器溫度高、凝汽器水位高、低旁減溫水壓力低等均使低旁快關(guān)。
3.3 旁路的控制策略
?。?）高壓旁路：在高旁閥控方式下，通過旁路主控畫面可設(shè)置目標(biāo)閥位和閥位變化率，來調(diào)整主汽壓力。高壓旁路壓力調(diào)節(jié)閥以電動隔離門前蒸汽壓力為過程值當(dāng)高于設(shè)定值時打開高壓旁路壓力調(diào)節(jié)閥，低于設(shè)定值時關(guān)閉調(diào)節(jié)閥。高旁控制原理如圖2。
圖2 高壓旁路控制原理
y max -bp 閥位最大值設(shè)定； bp-高旁閥；p sactual -最終主汽壓力設(shè)定值； dp-壓力偏差設(shè)定；y s -閥位指令；bpe-高旁噴水閥； p steam -主汽壓力； bd-高旁隔離閥； pt-比例積分器。
（2）低壓旁路系統(tǒng)：低壓旁路系統(tǒng)的作用就是在啟動或甩負(fù)荷時把再熱汽旁路到凝汽器， 以達到保護預(yù)熱器和汽輪機的目的，
低壓旁路系統(tǒng)包括低旁壓力控制和低旁溫度控制兩套系統(tǒng)。
低壓旁路在機組啟動階段， 運行人員可以設(shè)定最小壓力pm in (外給定1×105pa)來控制再熱器出口壓力，以維持一定的蒸汽流量通過預(yù)熱器。當(dāng)汽機沖轉(zhuǎn)后，壓力設(shè)定值ps隨汽機調(diào)速級壓力(代表汽機負(fù)荷) 變化而變化，低旁滑壓運行。壓力設(shè)定值ps=p rh+$p，以保證lbp閥處于關(guān)閉狀態(tài)。為保護凝汽器，lbp閥設(shè)有快關(guān)裝置ssb，當(dāng)以下任一情況出現(xiàn)時， 快關(guān)裝置將會動作， lbp閥在2s內(nèi)關(guān)閉：凝汽器壓力>-5.066×104pa；凝汽器溫度>80℃；噴水壓力<5×105pa；凝汽器水位高。
對于低旁溫度控制系統(tǒng)是其控制系統(tǒng)的被調(diào)量不是低旁后溫度， 而是低旁減溫調(diào)節(jié)閥的開度，即低旁溫度控制是一種隨動調(diào)節(jié)。低旁減溫調(diào)節(jié)閥的開度是由再熱汽壓力、低旁減壓閥的開度和再熱汽溫度共同決定的， 其表達式如下：
令 ta=max(t-250，0)
a=1+0.0043ta×0.14(0.5 p+1)
b=f(p)×20+0.2
c=1.18f(l)l
則k=kp+a·b·c
其中t為再熱汽溫度；p為再熱汽壓力；l為低旁減壓閥開度；kp為低旁減溫水調(diào)節(jié)閥最小開度；k為低旁減溫水調(diào)節(jié)閥開度。
3.4 旁路的安全控制及保護
（1）以下任一條件滿足時，高旁減壓閥強關(guān)：
汽機超速110%(旁路投入) ；
高旁后溫度高于390℃(延遲10s) ；
高旁噴水壓力低；
deh 要求切除旁路。
（2）無高旁強關(guān)信號，同時機前壓力大于6mpa時，以下任一條件發(fā)生時，高旁減壓閥強開：
汽機跳閘；
發(fā)電機跳閘；
機前壓力升壓過快。
（3）低旁壓力保護。以下任一條件滿足時，低旁減壓閥強關(guān)：
凝汽器真空低于(三取二) 85kpa ；
低旁噴水壓力低；
低旁后溫度高于190 ℃；
凝汽器水位高，deh 要求切除旁路( 低旁進口壓力低于0.11mpa)當(dāng)無低旁強關(guān)信號，同時低旁一級噴水閥大于10%，在以下任一條件滿足時，低旁減壓閥強開：高旁強開；汽機超速110%。
4 結(jié)束語
機組運行結(jié)果表明：bpc系統(tǒng)在鍋爐點火至汽輪機掛閘前的過程中起到了提升蒸汽溫度、壓力的作用，對提高機組的啟動性能、縮短啟動時間發(fā)揮了作用?？刂葡到y(tǒng)組態(tài)軟件透明、畫面豐富。電動旁路系統(tǒng)與液動旁路系統(tǒng)相比，具有易維護、易操作的優(yōu)點。保證了電廠可靠、安全、穩(wěn)定運行，對于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、爭取最佳效益、創(chuàng)清潔工廠起著重大作用。
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