600MW機(jī)組汽機(jī)低旁壓力和溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)分析

　　旁路系統(tǒng)主要作用是在各種機(jī)組運(yùn)行工況下，保證再熱器有足夠冷卻，在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程階段，配合鍋爐控制汽壓，使機(jī)組在啟動(dòng)時(shí)的蒸汽參數(shù)滿足預(yù)定要求，即適應(yīng)鍋爐與汽輪機(jī)在啟動(dòng)階段的特性，加快啟動(dòng)速度；在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，旁路系統(tǒng)維持鍋爐在最低允許負(fù)荷下運(yùn)行，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速在3000 rpm，或者帶部分廠用電負(fù)荷下運(yùn)行，待故障排除以后，可以并網(wǎng)，能夠迅速帶負(fù)荷，減少停機(jī)次數(shù)。

　　再熱凝汽式機(jī)組旁路系統(tǒng)一般分為2級(jí)，即高壓旁路和低壓旁路，高壓旁路為鍋爐過(guò)熱器出口蒸汽經(jīng)過(guò)減溫減壓以后，到再熱器進(jìn)口，低壓旁路為再熱器出口蒸汽經(jīng)過(guò)減溫減壓以后，去凝汽器，低壓旁路系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)如表1，監(jiān)視畫面如圖1。

表1 低壓旁路系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)

　　鍋爐上水結(jié)束以后，排汽壓力低于30kPa時(shí)，鍋爐開(kāi)始點(diǎn)火，在此階段禁止開(kāi)啟低旁；隨著鍋爐燃料增加，低旁壓力慢慢上升，在汽機(jī)沖轉(zhuǎn)前，或者主汽壓力達(dá)到3.7MPa，主汽溫度達(dá)到320℃以后，蒸汽流量達(dá)到空冷島最小防凍流量時(shí)，開(kāi)啟低壓旁路，將壓力控制切為自動(dòng)，進(jìn)入壓力控制方式，低旁維持再熱蒸汽壓力（0.8～1.0）MPa，滿足沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)、帶負(fù)荷等運(yùn)行要求，隨著高中壓控制閥的開(kāi)啟，低旁開(kāi)度逐漸關(guān)小，機(jī)組并網(wǎng)以后，隨著負(fù)荷增加，壓力定值升高，低旁逐漸關(guān)閉。

圖1 汽輪機(jī)低壓旁路系統(tǒng)

1 低旁保護(hù)快關(guān)

　　低旁保護(hù)快關(guān)邏輯如圖2。

圖2 低旁保護(hù)快關(guān)

　　如果低旁A出口蒸汽溫度＞160.00℃，并且≯500℃，或者＜161.00℃時(shí)，1s內(nèi)變化不超過(guò)±5℃，則發(fā)出低旁A出口蒸汽溫度高和保護(hù)關(guān)信號(hào)。

　　同理，如果低旁B出口蒸汽溫度＞160.00℃，并且≯500℃，或者＜161.00℃時(shí)，1s內(nèi)變化不超過(guò)±5℃，則發(fā)出低旁B出口蒸汽溫度高和保護(hù)關(guān)信號(hào)。

　　如果凝汽器水位高高、排汽溫度高高、排汽壓力高高任一條件發(fā)生，延時(shí)2s，發(fā)出低旁A或者低旁B快關(guān)信號(hào)。

2 低旁壓力控制

　　低旁壓力控制PID優(yōu)化算法塊1036的過(guò)程變量PV為再熱蒸汽壓力，其設(shè)定值SP為第一級(jí)壓力經(jīng)過(guò)分段線性算法塊1030的值，與運(yùn)行人員手動(dòng)給定值比較，進(jìn)行大選以后的值，過(guò)程變量PV與設(shè)定值SP之差進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出AO至2輸入平衡算法塊1038的輸入X，低旁A和低旁B均手動(dòng)時(shí)，跟蹤方式STR=1，AO=TR=低旁A和低旁B指令平均值，由加法算法塊1047通過(guò)AI1、AI2的輸入系數(shù)設(shè)置k1=k2=0.5實(shí)現(xiàn)，2輸入平衡算法塊的輸出Y1為低旁A輸出，Y2為低旁B輸出，其偏置BIAS為低旁A指令與低旁B指令之差，分段線性算法塊1030的參數(shù)設(shè)置如表2。

表2 分段線性算法塊1030參數(shù)設(shè)置

圖3 低旁壓力控制

　　低旁A和低旁B均手動(dòng)時(shí)，2路全處于跟蹤狀態(tài)，TS1=TS2=1，Y1=TR1=低旁A指令，Y2=TR2=低旁B指令。

　　低旁A控制自動(dòng)，低旁B控制手動(dòng)時(shí)，TS1=0，TS2=1，Y2=TR2，Y1=2X-Y2。

　　低旁A控制手動(dòng)，低旁B控制自動(dòng)時(shí)，TS1=1，TS2=0，Y1=TR1，Y2=2X-Y1。

　　低旁A和低旁B均自動(dòng)時(shí)，2路全處于自動(dòng)狀態(tài)，TS1=TS2=0，Y1=X＋BIAS，Y2=X－BIAS。

3 低旁A指令和低旁B指令

　　當(dāng)?shù)团訟切手動(dòng)時(shí)，低旁A指令由運(yùn)行人員通過(guò)模擬手動(dòng)站優(yōu)化功能算法塊1057輸出Y，當(dāng)?shù)团訟自動(dòng)方式時(shí)，Y=X=低旁A輸出。

　　當(dāng)?shù)团訟保護(hù)快關(guān)動(dòng)作時(shí)，TS=1，Y=TR=模擬量輸入選擇算法塊1063輸出AO=AI1=0.00%，當(dāng)?shù)团訟指令與其閥位反饋偏差超過(guò)±10%時(shí)，或邏輯算法塊1060輸出DO=1，模擬手動(dòng)站優(yōu)化功能算法塊1057強(qiáng)制手動(dòng)MRE=1，低旁A指令由運(yùn)行人員通過(guò)模擬手動(dòng)站優(yōu)化功能算法塊1057給出。

　　低旁B指令分析同理。

圖4 低旁A指令

4 低旁流量計(jì)算

　　再熱蒸汽壓力和溫度各自經(jīng)過(guò)限幅算法塊1408（幅值上限UL=4MPa，幅值下限D(zhuǎn)L=0MPa）、1411（幅值上限UL=600℃，幅值下限D(zhuǎn)L=0℃）以后，利用過(guò)熱蒸汽參數(shù)算法塊1428（MODE 2：PT2HSteam），輸入壓力p，溫度t，輸出再熱蒸汽焓值h。

　　利用過(guò)熱蒸汽參數(shù)算法塊1413（MODE 3：PT2HSteam），輸入壓力p，溫度t，輸出再熱蒸汽密度ρ，除以系數(shù)992.4以后，進(jìn)行開(kāi)方、限幅算法塊1417（幅值上限UL=1.05t/h，幅值下限D(zhuǎn)L=0.95t/h），與低壓旁路閥A閥位反饋進(jìn)行分段線性算法塊1404、乘以修正系數(shù)4.92的值相乘，輸出低旁A流量。

　　同理，與低壓旁路閥B閥位反饋進(jìn)行分段線性算法塊1662、乘以修正系數(shù)4.92的值相乘，輸出低旁B流量。

　　凝結(jié)水壓力＋0.10MPa經(jīng)過(guò)限幅算法塊1437（幅值上限UL=4MPa，幅值下限D(zhuǎn)L=0MPa），凝結(jié)水溫度經(jīng)過(guò)限幅算法塊1438（幅值上限UL=60℃，幅值下限D(zhuǎn)L=0℃），至水和水蒸氣參數(shù)算法塊1439（MODE 0：PT2HWater），輸入壓力p，溫度t，輸出低旁減溫水焓值h。

　　分段線性算法塊1404、1662的參數(shù)設(shè)置如表3。

表3 分段線性算法塊1404、1662的參數(shù)設(shè)置

圖5低旁流量計(jì)算

5 低旁減溫水需求

　　低旁A出口蒸汽壓力＋0.10MPa經(jīng)過(guò)限幅算法塊1444（幅值上限UL=1MPa，幅值下限D(zhuǎn)L=0MPa），低旁A出口蒸汽溫度經(jīng)過(guò)限幅算法塊1445（幅值上限UL=200℃，幅值下限D(zhuǎn)L=0℃），至水和水蒸氣參數(shù)算法塊Ⅱ1439（MODE 2：PT2HSteam），過(guò)熱蒸汽輸入壓力p，溫度t，輸出低旁A出口蒸汽焓值h。

　　低旁A出口蒸汽焓值h與再熱蒸汽焓值之差乘以低旁A流量以后，再和其與低旁減溫水焓值之差的比值，即為低旁A減溫水需求。

　　低旁B減溫水需求分析同理。

圖6低旁減溫水需求

6 低旁A減溫水

　　低旁A減溫水PID優(yōu)化算法塊1499的過(guò)程變量PV為低旁A出口蒸汽溫度，設(shè)定值SP由運(yùn)行人員通過(guò)模擬手動(dòng)站優(yōu)化功能算法塊1504給出。

　　前饋信號(hào)FF取最大值算法塊1507的輸出AO，比較輸入為AI1、AI4，AI1為低旁A指令經(jīng)過(guò)分段線性算法塊1509、常系數(shù)算法塊（k=1.00）的值，分段線性算法塊1509的參數(shù)設(shè)置為0。AI4為低旁A減溫水需求除以常系數(shù)1.62以后，經(jīng)過(guò)分段線性算法塊1513，再經(jīng)過(guò)限幅算法塊1758（幅值上限UL=100，幅值下限D(zhuǎn)L=0）以后的值，分段線性算法塊1513的參數(shù)設(shè)置如表4。

表4 分段線性算法塊1513的參數(shù)設(shè)置

　　跟蹤值TR為模擬輸入選擇算法塊1967輸出，當(dāng)存在AO≤0%的1s脈沖信號(hào)時(shí)，TR=AI1=-0.2%，否則，TR=AI2=Y，即當(dāng)存在AO＞0%的1s脈沖時(shí)，跟蹤值TR為低壓旁路A減溫水調(diào)閥指令，當(dāng)存在AO≤0%的1s脈沖，或者低壓旁路A減溫水調(diào)閥控制手動(dòng)時(shí)，STR=1，PID優(yōu)化算法塊1499的輸出AO=跟蹤值TR。

　　另外，當(dāng)AO≤0%時(shí)，閉鎖減DL=1，閉鎖輸出AO進(jìn)一步減小。

　　當(dāng)?shù)团訟減溫水調(diào)閥指令與反饋偏差超過(guò)±15%時(shí)，或者低旁A出口蒸汽溫度1s內(nèi)變化＞5℃，或者低旁A出口蒸汽溫度＞100.00℃，低旁A減溫水模擬手動(dòng)站優(yōu)化功能算法塊1504的強(qiáng)制手動(dòng)MRE=1，低旁A減溫水調(diào)閥指令Y由運(yùn)行人員手動(dòng)給定。

　　當(dāng)?shù)蛪号月窚p溫水調(diào)節(jié)閥反饋＞95%時(shí)，發(fā)出低壓旁路減溫水調(diào)節(jié)閥全開(kāi)信號(hào)，當(dāng)?shù)蛪号月窚p溫水調(diào)節(jié)閥反饋＜5%時(shí)，發(fā)出低壓旁路減溫水調(diào)節(jié)閥全關(guān)信號(hào)。

　　低旁A減溫水邏輯如圖7。

圖7低旁A減溫水

結(jié)語(yǔ)

　　低壓旁路系統(tǒng)將從鍋爐再熱器過(guò)來(lái)、不進(jìn)入汽缸通流部分做功的蒸汽，經(jīng)過(guò)降壓、減溫器，送至凝汽器，低壓旁路在機(jī)組啟停階段投入運(yùn)行，正常情況下，退出旁路運(yùn)行，其作用是縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，保護(hù)再熱器，回收工質(zhì)，降低噪音，低壓旁路自動(dòng)控制減少了運(yùn)行人員對(duì)旁路系統(tǒng)的操作監(jiān)視工作量。