中压缸启动机组的数字电液与旁路控制系统

林 涛,刘新龙

(1.山西大唐国际运城电厂,山西运城 044602;2.华北电力科学研究院西安有限公司,陕西西安 710065)

中压缸启动机组的数字电液与旁路控制系统

林 涛1,刘新龙2

(1.山西大唐国际运城电厂,山西运城 044602;2.华北电力科学研究院西安有限公司,陕西西安 710065)

介绍了中压缸启动机组的特点,针对中压缸启动机组的数字电液控制系统DEH(Digital Electro Hydraulic Contr System)控制策略、DEH控制与旁路控制 (BPC)系统衔接及其控制进行了说明,对中压缸启动机组的旁路控制提供了一定的参考。

中压缸启动;旁路;控制

0 引言

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,可以加快再热温度提升,加快启动速度,提高经济性。从汽轮机启动和运行的角度,旁路系统投入与否仅涉及汽轮机中压进汽是否参与控制,实际可归纳为三种不同的启动方式:不带旁路的高压缸启动方式,带旁路的高中压缸联合启动方式,带旁路的中压缸启动方式。不同的启动方式对应不同的控制逻辑,其中尤其以带旁路的中压缸启动的控制为复杂。

1 某热电厂DEH及旁路系统

某热电厂汽轮机为北京汽轮电机有限公司制造的亚临界、一次中间再热、单轴、三缸两排汽、工业采暖双抽式供热凝汽式汽轮机,型号为N330/17.75/0.196/540/540型,汽轮机具有七段非调整回热抽汽;系统采用高、低压两级串联旁路系统,旁路容量为70%B-MCR的高压旁路 (高旁)1套和40%B-MCR低压旁路 (低旁)1套,主要用于机组中压缸启动,旁路系统原理简图见图1,图中BP为高压旁路减压阀,BPE为高旁喷水调门,BPD为高旁喷水隔离阀,LBP为低压旁路减压阀,LBPE为低旁喷水调门,LBPD为低旁喷水隔离阀。

图1 某热电厂330 MW旁路系统图

DEH控制系统采用上海新华控制工程有限公司的DEH-V系统,每台机组有1台工程师站、1台操作员站、4个机柜及打印机等。现场方面每台机组配有4个高压调节阀油动机、2个高压主汽阀油动机、2个中压调节汽阀油动机、2个中压主汽阀油动机、所有调阀实现连续控制,高、中压主汽阀由电磁阀实现二位控制。旁路控制系统采用的是国电智深的EDPF NT+系统,每台机组有1个机柜,做在了主机系统之中;现场包括1个高压旁路调门、1个高旁减温阀、1个高旁喷水隔离阀、2个低压旁路调门、2个低旁减温阀、2个低旁喷水隔离阀。

DEH以及旁路系统的特殊性:首先,DEH系统使用新华的DEH-V系统,而旁路采用的是国电智深的EDPF NT+系统,如何使这两个系统在启动和停机过程中能够很好的配合成为控制的关键;其次,高低压旁路系统均没有设计暖管功能;第三,国电智深系统中的焓值计算功能块并不是很好用,此处的旁路流量计算是一个很大的难点。

2 中压缸启动机组的特点

中压缸启动方式,即汽轮机从冲转到带10%左右额定负荷期间,只有中、低压缸进汽,高压缸处于倒暖或抽真空隔离状态的一种启动方式,它可以较快地提高中压缸缸温,缩短机组启动时间,降低机组热应力损伤,延长机组使用寿命,提高机组启动运行的安全可靠性。

中压缸启动过程如下:汽轮机进行盘车 (高速盘车,54 r/min),开启高压缸排汽逆止阀的旁通阀,关闭高压缸通冷凝器的抽真空阀,开启高低压旁路阀,开启汽机疏水。锅炉点火,升压升温,凝汽器抽真空,蒸汽通过高压缸排汽逆止阀旁通阀倒流入高压缸进行暖缸。再热蒸汽冲转参数为:1.5 MPa,360℃。开启高、中压主汽门,关闭高压调节门,用中压调节门冲转,汽机转速冲到 1 000 r/min,高压主汽门关闭,一直到高压缸温度达到190℃,关闭高压排汽逆止阀的旁通阀,开启抽真空阀,高压缸处于真空运行,直至3 000 r/min。机组并网,开大中压调节门增加功率。满足切换高压缸进汽条件后,高压调节门自动开启,高压旁路阀自动将部分或全部蒸汽切换到高压缸,同时高压缸抽真空阀自动关闭,高压排汽逆止阀开启,高压缸进入正常运行。汽机滑压-定压运行直到满载。温、热态启动时,高压缸处于真空隔离状态,中压缸冲转直到带一定负荷后切为高压缸运行。

3 DEH系统与BPC的逻辑说明

3.1 升温升压过程

a)高旁:高旁最大阀位限制为40%,当主汽压力大于3.6 MPa后取消最大阀位限制;最小阀位限制为10%,以保证启动过程中的最小通流;在升压、升温过程中,压力设定值可以由运行人员手动设定。还有一种方案是设定值全程自动,由于机组启动状态DEH与BPC系统不好传递,建议根据启动时的历史趋势更改启动时旁路设定值回路,实现启动初期设定值自动。

b)低旁:在低旁1投入自动 (两个低旁任一投入)后其压力设定值即为1.5 MPa,投入后压力设定值也可由运行人员手动设定,以适应启动过程中再热汽压进行升压。低旁自动后也有1个最小阀位限制为4%,保证通流量。

3.2 切缸过程

a)高旁:由于切缸过程中主汽压力会有很大变化,防止高旁不关反开,此处引调节级压力作为前馈信号,保证高旁往下关,防止高排温度过高,另外运行人员也可手动将压力设定值进行改动。

b)低旁:从切缸瞬间开始5 s内,低旁开度加大5%,5 s后又回到原来的开度,此处这么做的目的是保证高排逆止阀的顺利打开;由于此时高压缸进汽了,此时引入1个调节级压力 (代表负荷)和再热汽压力的换算函数,当调节级压力对应的再热汽压力大于1.5 MPa时,压力设定值取调节级压力对应的再热汽压力,此时的压力设定值也可以由运行人员手动设定。

c)DEH系统判断切缸条件:负荷大于额定负荷的10%;高旁流量大于高压缸流量;高压缸流量大于高压缸最小冷却流量;系统相关的测点无故障;高压缸温度匹配;机组在中调门控制;旁路控制在自动。以上条件都满足做为自动切高缸的条件,在逻辑中还加入了手动允许钮,以保证在没有任何危险的前提下手动切缸。

3.3 切缸结束后一段时间的过程

a)高旁:高旁进入滑压方式,此时高旁压力设定值为当前主气压加上0.5 MPa,防止高旁来回波动。

b)低旁:此时低旁压力设定值为压力设定值加上0.3 MPa,防止高旁来回波动。

3.4 反切缸过程

a)高旁:当DEH由高缸切至中缸时,高旁自动开至20%,5 s后开至10%且高旁自动记忆投自动时的主汽压力值,然后先切至手动,快速跟踪超驰阀位,1 s后自动投入自动,维持投自动时的主汽压 (不论在手动或者自动,高旁均超驰)。

b)低旁:发生反切缸时,压力设定值跟踪当前再热压力,低旁投入自动,保持当前再热压力,此时运行人员可以手动设定压力设定值;另外,如果运行人员此时投入手动,此后投入自动则压力设定值跟踪手动时的实时值。

c)DEH系统在高压缸控制退出瞬间自动切中压缸,其手动反切缸条件为 (与):负荷小于50 MW;无中压缸控制退出请求;机组并网;中压缸控制按钮投入。

3.5 旁路快关保护

a)高旁快关条件 (或):高旁后蒸汽温度大于390°,延时20 s;低旁1快关;低旁2快关;汽机热再热蒸汽压力大于4.4 MPa;高旁减温水压力低于5 MPa。

b)高旁快关指令设为0,发生快关时,高旁首先切为手动,当快关条件消失 (或者运行人员将快关条件切除)后方可由运行人员手动投入自动,投自动时设定值为当前的主汽压力值。

c)低旁快关条件 (或):低旁后蒸汽温度大于170°;低旁后蒸汽压力大于0.6 MPa;低旁减温水压力小于1.4 MPa;凝汽器液位高;凝汽器真空低,三取二;凝汽器低旁入口蒸汽温度大于80°,四取二。

4 DEH系统与BPC逻辑特殊性说明

4.1 逻辑的衔接

由于DEH系统和旁路系统采用的是不同的控制系统,旁路在判断切缸、启动结束以及反切缸的信号不能直接由DEH送出,于是利用DEH和旁路的衔接点做了如下逻辑 (见图2、图3),确保旁路系统对切缸和反切缸判断的正确性,图3中的高值为3%。这种设计在运行中已经过考验,效果良好。

图2 旁路对切缸以及启动结束的判断

图3 旁路对反切缸的判断

4.2 取消旁路快开保护

由于旁路系统设计时没有设计暖管功能,考虑到安全问题,将原逻辑中的高、低旁快开保护逻辑取消,只保留了快关保护逻辑,在运行期间快关保护没有出现误动、拒动现象。

4.3 旁路流量计算

根据国电智深EDPF NT+系统流量计算公式加以修正来计算高旁流量。

当高旁入口蒸汽压力的一半大于高旁后蒸汽压力时,

当高旁入口蒸汽压力的一半小于高旁后蒸汽压力时,

以上公式中:F为流量,PT为高旁入口蒸汽压力,PS为汽机高旁后蒸汽压力,GT为高旁阀开度对应的kV值,T为汽机主汽温度。GT算法如下:GT=5.38×f(X),其中X为高旁阀位,函数 f(X)如表1所示。

表1 汽机高旁阀开变的函数关系

运行效果良好,达到了预期目的。

5 结论

该热电厂旁路的应用情况良好,给中压缸启动机组提供了一定的经验;大旁路系统对于中压缸启动机组至关重要,对于应用不同系统的DEH和BPC系统的衔接需要非常关注,注意其特殊性,不断改进大旁路系统的控制策略。

[1] 凌晓定.旁路系统控制策略的应用分析 [J].华东电力,2000(7):39-41.

[2] 王卫兵,李涛,王健.300 MW机组中压缸启动控制研究[J].电力建设,2006,11(3):110-113.

DEH and BPC Integrated Control on the Start-up of IP Cylinder

LIN Tao1,LIU Xin-long2
(1.Shanxi Datang International Yuncheng Power Generation Co.Ltd,Yuncheng,Shanxi 044602,China;
2.North China Electric Power Research Institute Xi'an Co.Ltd,Xi'an,Shaanxi 710065,China)

The feature of IP start-up is introduced,and the control strategy of DEH as well as the integrated control of DEH and BPC is illustrated,which provides some reference for bypass control on the start-up of IP cylinder.

start-up of IP cylinder;bypass;control

TM621.6

A

1671-0320(2010)04-0049-03

2010-03-20,

2010-05-24

林 涛 (1980-),男,吉林长春人,2004年毕业于东北电力学院,助理工程师,从事电厂热工维护工作;

刘新龙 (1984-),男,陕西西安人,2007年毕业于华北电力大学 ,助理工程师,从事电厂热工调试工作。