600MW機組汽機低旁壓力和溫度自動控制系統分析

　　旁路系統主要作用是在各種機組運行工況下，保證再熱器有足夠冷卻，在機組啟動過程階段，配合鍋爐控制汽壓，使機組在啟動時的蒸汽參數滿足預定要求，即適應鍋爐與汽輪機在啟動階段的特性，加快啟動速度；在機組甩負荷時，旁路系統維持鍋爐在最低允許負荷下運行，汽輪機轉速在3000 rpm，或者帶部分廠用電負荷下運行，待故障排除以后，可以并網，能夠迅速帶負荷，減少停機次數。

　　再熱凝汽式機組旁路系統一般分為2級，即高壓旁路和低壓旁路，高壓旁路為鍋爐過熱器出口蒸汽經過減溫減壓以后，到再熱器進口，低壓旁路為再熱器出口蒸汽經過減溫減壓以后，去凝汽器，低壓旁路系統設備參數如表1，監(jiān)視畫面如圖1。

表1 低壓旁路系統設備參數

　　鍋爐上水結束以后，排汽壓力低于30kPa時，鍋爐開始點火，在此階段禁止開啟低旁；隨著鍋爐燃料增加，低旁壓力慢慢上升，在汽機沖轉前，或者主汽壓力達到3.7MPa，主汽溫度達到320℃以后，蒸汽流量達到空冷島最小防凍流量時，開啟低壓旁路，將壓力控制切為自動，進入壓力控制方式，低旁維持再熱蒸汽壓力（0.8～1.0）MPa，滿足沖轉、并網、帶負荷等運行要求，隨著高中壓控制閥的開啟，低旁開度逐漸關小，機組并網以后，隨著負荷增加，壓力定值升高，低旁逐漸關閉。

圖1 汽輪機低壓旁路系統

1 低旁保護快關

　　低旁保護快關邏輯如圖2。

圖2 低旁保護快關

　　如果低旁A出口蒸汽溫度＞160.00℃，并且≯500℃，或者＜161.00℃時，1s內變化不超過±5℃，則發(fā)出低旁A出口蒸汽溫度高和保護關信號。

　　同理，如果低旁B出口蒸汽溫度＞160.00℃，并且≯500℃，或者＜161.00℃時，1s內變化不超過±5℃，則發(fā)出低旁B出口蒸汽溫度高和保護關信號。

　　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2s，發(fā)出低旁A或者低旁B快關信號。

2 低旁壓力控制

　　低旁壓力控制PID優(yōu)化算法塊1036的過程變量PV為再熱蒸汽壓力，其設定值SP為第一級壓力經過分段線性算法塊1030的值，與運行人員手動給定值比較，進行大選以后的值，過程變量PV與設定值SP之差進行PID運算，輸出AO至2輸入平衡算法塊1038的輸入X，低旁A和低旁B均手動時，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AI1、AI2的輸入系數設置k1=k2=0.5實現，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的參數設置如表2。

表2 分段線性算法塊1030參數設置

圖3 低旁壓力控制

　　低旁A和低旁B均手動時，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，低旁B控制手動時，TS1=0，TS2=1，Y2=TR2，Y1=2X-Y2。

　　低旁A控制手動，低旁B控制自動時，TS1=1，TS2=0，Y1=TR1，Y2=2X-Y1。

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

3 低旁A指令和低旁B指令

　　當低旁A切手動時，低旁A指令由運行人員通過模擬手動站優(yōu)化功能算法塊1057輸出Y，當低旁A自動方式時，Y=X=低旁A輸出。

　　當低旁A保護快關動作時，TS=1，Y=TR=模擬量輸入選擇算法塊1063輸出AO=AI1=0.00%，當低旁A指令與其閥位反饋偏差超過±10%時，或邏輯算法塊1060輸出DO=1，模擬手動站優(yōu)化功能算法塊1057強制手動MRE=1，低旁A指令由運行人員通過模擬手動站優(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 低旁流量計算

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

　　利用過熱蒸汽參數算法塊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992.4以后，進行開方、限幅算法塊1417（幅值上限UL=1.05t/h，幅值下限DL=0.95t/h），與低壓旁路閥A閥位反饋進行分段線性算法塊1404、乘以修正系數4.92的值相乘，輸出低旁A流量。

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

　　凝結水壓力＋0.10MPa經過限幅算法塊1437（幅值上限UL=4MPa，幅值下限DL=0MPa），凝結水溫度經過限幅算法塊1438（幅值上限UL=60℃，幅值下限DL=0℃），至水和水蒸氣參數算法塊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的參數設置如表3。

表3 分段線性算法塊1404、1662的參數設置

圖5低旁流量計算

5 低旁減溫水需求

　　低旁A出口蒸汽壓力＋0.10MPa經過限幅算法塊1444（幅值上限UL=1MPa，幅值下限DL=0MPa），低旁A出口蒸汽溫度經過限幅算法塊1445（幅值上限UL=200℃，幅值下限DL=0℃），至水和水蒸氣參數算法塊Ⅱ1439（MODE 2：PT2HSteam），過熱蒸汽輸入壓力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的過程變量PV為低旁A出口蒸汽溫度，設定值SP由運行人員通過模擬手動站優(yōu)化功能算法塊1504給出。

　　前饋信號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指令經過分段線性算法塊1509、常系數算法塊（k=1.00）的值，分段線性算法塊1509的參數設置為0。AI4為低旁A減溫水需求除以常系數1.62以后，經過分段線性算法塊1513，再經過限幅算法塊1758（幅值上限UL=100，幅值下限DL=0）以后的值，分段線性算法塊1513的參數設置如表4。

表4 分段線性算法塊1513的參數設置

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

　　另外，當AO≤0%時，閉鎖減DL=1，閉鎖輸出AO進一步減小。

　　當低旁A減溫水調閥指令與反饋偏差超過±15%時，或者低旁A出口蒸汽溫度1s內變化＞5℃，或者低旁A出口蒸汽溫度＞100.00℃，低旁A減溫水模擬手動站優(yōu)化功能算法塊1504的強制手動MRE=1，低旁A減溫水調閥指令Y由運行人員手動給定。

　　當低壓旁路減溫水調節(jié)閥反饋＞95%時，發(fā)出低壓旁路減溫水調節(jié)閥全開信號，當低壓旁路減溫水調節(jié)閥反饋＜5%時，發(fā)出低壓旁路減溫水調節(jié)閥全關信號。

　　低旁A減溫水邏輯如圖7。

圖7低旁A減溫水

結語

　　低壓旁路系統將從鍋爐再熱器過來、不進入汽缸通流部分做功的蒸汽，經過降壓、減溫器，送至凝汽器，低壓旁路在機組啟停階段投入運行，正常情況下，退出旁路運行，其作用是縮短機組啟動時間，保護再熱器，回收工質，降低噪音，低壓旁路自動控制減少了運行人員對旁路系統的操作監(jiān)視工作量。