M701F燃气－蒸汽联合循环机组旁路系统的运行特性

2014-12-24商涛，李恪

重庆电力高等专科学校学报 2014年3期

关键词：汽门主汽中压

商涛，李恪

(京能集团京丰燃气发电有限责任公司，北京100074)

M701F发电机组的汽轮机设计有一套100%容量旁路系统，在启动和停机过程中起到非常重要的作用，旁路系统动作的精确和灵敏程度也直接影响机组启动过程，以至于事故情况下机组的安全性。旁路系统的控制以及与其他系统的匹配如图1所示。

1 启动过程中旁路系统的动作方式

在机组的启动过程中设置三个点:燃机点火、主汽升压、启动完成。这三个点把整个启动过程分成了四个阶段，这三个点正是旁路的控制模式发生变化的时刻，也是旁路的设定值来源发生改变的时刻。

(1)点火前。旁路的设定值锁定在上次停机过程中熄火时刻对应的主汽压力，一直不变。

(2)点火后。此时旁路的控制方式称作“实际压力过程控制”(ACTUAL PRESS TRACKING ON)。此时的旁路设定值对应的就是当时的主汽压力，并随着主汽压力的升高而升高，旁路并不动作，直到主汽升压阶段。

(3)主汽升压阶段。燃机点火后，随着余热炉温度的升高，主汽的参数会逐渐升高，当压力升高到一定程度后旁路的控制方式会转换为“最小压力控制模式”，此阶段叫主汽升压阶段。在这一阶段，达到切换“最小压力控制模式”的条件有以下3个:

①主汽压力＞4.8 MPa;

②旁路开度＞5%;

③实际主汽压力-点火时对应主汽压力＞0.3 MPa，并且主汽压力＞0.5 MPa。

图1 M701F机组主蒸汽系统

以上三个条件中，任意一条满足都会进入到最小压力模式，而通常在启动过程中，第三条是最容易达到的。因此，旁路切换到最小压力模式的条件，主要是看主汽压力是否超过点火时的压力0.3 MPa。

进入到最小压力模式后，旁路会根据设定值逐渐开启，以高压旁路为例，旁路的设定值与机组的负荷有如表1所示的对应关系。

表1 最小压力模式负荷与高压旁路设定值的关系

表1中是不同负荷下对应的旁路设定值，整个最小压力控制模式都遵循由表1确定下来的函数曲线。但是需要注意的是，并不是达到左侧的负荷值旁路的设定值就马上变为右侧的设定值，还有一个条件控制着旁路设定值的变化。

当时的旁路设定值-实际主汽压力值＞0.02 MPa时，设定值不再改变，直到当时的旁路设定值-实际主汽压力值≤0.02 MPa时，设定值才会继续升高，直到超过实际的压力值0.02 MPa后再停下来。为避免扰动，逻辑中还设置了30 s的延时，也就是说，当时的旁路设定值-实际主汽压力值≤0.02 MPa持续超过30 s后，设定值才会发生变化。下面以某次启动的参数作为参照，举例说明如下。

负荷由86 MW已经升高到134 MW，实际主汽压力为5.3 MPa，而这时的旁路设定值并没有到6.5 MPa，而只是比5.3 MPa多0.02 MPa，即5.32 MPa。随着主汽压力的继续升高，当实际压力超过5.3 MPa并且持续30 s后，旁路的设定值再次升高，但无论锅炉压力升高多快，旁路设定值最大不会超过当时负荷所对应的设定值压力，即最小压力。

(4)启动完成阶段。当高、中压旁路全部关闭后，旁路就进入到了后备模式阶段。在这个模式下，旁路的设定值会高于实际的压力值，处于长期关闭状态。只有蒸汽压力出现大幅升高时，旁路才会打开泄压，这也是机组正常运行状态下的旁路运行方式。

2 启动过程中，对旁路系统动作产生影响的因素

通过多次启动操作的观察和总结，旁路系统的动作主要与余热炉启动排汽电动门关闭和汽机主汽门开启过程对主汽压力的影响有关。

2.1 余热锅炉启动排汽电动门的影响

余热锅炉高、中、低各蒸汽系统分别装有启动排汽门，用以在锅炉升压阶段排出管道中的空气，当高压主汽压力达到1 MPa、中压再热蒸汽压力达到0.5 MPa时，高压和再热的启动排汽门会自动关闭。由于启动排汽门的排放量较大，因此它的关闭会对该系统的蒸汽压力造成很大影响。这也是启动过程中直接导致旁路打开的主要原因，尤其是中压再热系统，启动排汽门的关闭会造成中压旁路较大的动作。表2中以某次启动过程中的参数为例，介绍启动过程中旁路与蒸汽压力的变化关系。

从表2可以看出来，在中压再热蒸汽压力为0.5 MPa后，随着中压启动排汽门的关闭，中压再热蒸汽压力迅速上升，使得在一分半的时间内，中压旁路从0开大到36%，这样的打开速度会引起比较剧烈的蒸汽压力波动，使高压旁路也跟随动作，从而产生一系列的扰动。

表2 启动过程中旁路与蒸汽压力的变化关系

2.2 汽轮机进汽后，进汽调门开度变化对旁路系统动作的影响

前面说的是在汽轮机没有进汽的情况下，旁路的动作情况。当汽轮机开始进汽后，进汽调门的打开同样给旁路系统的动作产生很大影响。

当高压主汽压力＞4.7 MPa、中压再热蒸汽压力＞1 MPa、蒸汽过热度和不匹配温度均在合格范围内，以上条件都满足时，汽轮机将开始进汽;随着进汽调门的逐渐开大，会使主汽门前的压力下降，旁路自然会跟随调节;但如果旁路调节还没有完成，主汽门继续开大，那么就会让旁路调节更加恶化，这就是影响旁路调节的另外一个因素。表3中以某次启动过程中的参数为例，介绍进汽调门的开度与旁路开度的关系。

表3 进汽调门的开度与旁路开度的关系

从表3可以看到，高压主汽门和中压主汽门相继打开过程中引发的一系列反应，最终造成中压旁路开度大幅波动。

在启动过程中，尤其是在夏季，同等燃料量下，燃机的排烟温度会更高(3 000 r/m定速时，冬季排烟温度270℃，夏季可以达到300℃以上)。因此，并网后，极有可能发生排汽门关闭造成旁路门打开之后，紧跟着主汽门也打开，因为夏天更容易达到进汽条件中的温度条件。这样的工况就会更加棘手，调节的扰动也更加剧烈。