二拖一联合循环机组旁路控制策略分析与应用

张作文

（山东省青岛市山东电力建设第三工程公司，山东青岛　266000）

二拖一联合循环机组旁路控制策略分析与应用

张作文

（山东省青岛市山东电力建设第三工程公司，山东青岛266000）

近些年随着联合循环机组在国内的大规模立项建设，联合循环机组运行的可靠性、经济性、灵活性越来越受到关注。而联合循环机组旁路系统不仅能缩短机组启动时间，还能提升汽轮机启动前的蒸汽品质，辅以控制系统配合，能更好的实现对机组的优化控制。加强这方面的分析研究，可以提升联合循环机组的整体控制品质，保证机组的经济和安全运行。

联合循环旁路 控制策略

1　F级联合循环旁路系统的控制策略简析

国内某项目9F级多轴联合循环机组，采用二拖一的方式，锅炉为三压、再热、无补燃自然循环锅炉。两台余热锅炉分别配备高、中、低三级旁路，高中压串联布置，低压旁路直接将低压主汽排至凝汽器，低压旁路采用定压控制。针对此种布置方式，在了解机组运行方式的基础上，对其旁路系统在机组启动、运行、停止全过程的控制策略进行深入分析。

1.1启动过程中的旁路控制策略

燃机刚启动时，锅炉还处于冷态，旁路系统跟踪实际压力，保持一个最小开度，相当于锅炉的疏水器，保证锅炉的通流量；待锅炉起压后，主汽压力大于某一设定值时，旁路系统切入最小压力设定模式，开始按照启动时所选模式和运行操作的升速率来升温升压；当达到汽轮机的冲转压力时，旁路系统配合汽轮机暖机、冲转、达到定速，并网带负荷以后，由汽轮机开始控制主汽压力，旁路系统切入备用压力控制模式；切入备用压力控制以后，旁路压力设定值是跟踪实际主汽压力值加上一个偏置，旁路阀随着汽轮机升负荷逐渐关闭，旁路系统进入备用状态。

1.2运行过程中的旁路控制策略

在机组正常运行过程中，旁路阀进入备用压力控制模式，主汽压力设定值略大于实际主汽压力值，并且不超过联合循环机组的某一允许压力值。这样在正常运行时，旁路系统始终处于关闭状态。而当压力迅速上升超过系统的限值时，旁路阀能迅速打开，防止系统超压，并且不损失系统工质，保证系统的安全运行。

1.3退汽或者停运过程中旁路控制策略

在运行过程中，当锅炉遇到故障退出运行，或者正常停机，需要关闭并汽门，旁路系统迅速投入，调节主汽压力值，保证机组的平稳运行。退出运行的锅炉旁路系统需要开启进行调节，防止汽包水位超限，并随着负荷降低进入锅炉的热量减少，旁路阀逐渐关小，维持锅炉一定压力，防止降温降压超过限值要求。

2　联合循环背压机组高旁和启动旁路系统的控制策略简析

国外某联合循环项目电厂与闪蒸水厂联运，每个联合循环单元包括两台燃机（包括旁路烟囱、三通挡板、余热锅炉）和背压汽轮机，余热锅炉为卧式、单压、带补燃型（燃气）、自然循环、高压余热锅炉，配置事故凝汽器，容量为60%额定工况，低压蒸汽主要供给水厂闪蒸机组，事故工况或者启动过程中，排入事故凝汽器。旁路系统并联配置30%的启动旁路和100%的高压旁路。

2.1启动过程中

启动过程中，旁路主汽压力初始设定值为一最小固定值，随着燃机点火启动，锅炉升温升压，启动旁路开始缓慢打开。燃机并网带预设初负荷，投入温度控制，锅炉开始按照计算出的系统升温升压速率暖机。当暖机完成以后，可以继续升燃机负荷，当蒸汽流量达到一定设定值时，启动旁路开始切换到高压旁路。主汽压力设定值可以由运行员手动设定，也可以使用ASA功能，自动完成主汽升温升压过程。初始不合格低压蒸汽可以排入事故凝器，当低压蒸汽合格以后，可以供水厂闪蒸机组。当蒸汽压力达到预设值时，如果汽轮机进汽管道与主汽阀门暖机完成，可以进行汽轮机冲转。此时，主汽压力由高压旁路控制，如补燃投入，则有运行人员手动控制。汽轮机投入负荷控制，逐渐提高负荷，高压旁路逐渐关闭退出运行，主汽压力由汽轮机主汽调门控制。

2.2运行过程中

在汽轮机带负荷过程中，如汽轮机投入背压控制，则高压旁路也可以背压控制备用，旁路系统背压调节压力设定值略低于汽轮机背压排气压力设定值，当汽轮机不能维持背压压力时，旁路阀投入，维持低压蒸汽压力，当低压蒸汽压力稳定时，旁路阀逐渐关闭，进入备用状态。此时，补燃系统可以投入自动，自动调节主汽压力，当主汽压力波动时，可以增加或者减少补燃燃料量，保证主汽压力稳定。

2.3退汽或者停运过程中

当锅炉故障需要退出运行时，跳炉则三通挡板迅速关闭，停炉则锅炉负荷随着燃机负荷降低而降低，此时炉侧主汽门迅速关闭，高压旁路系统投入运行，保持锅炉一定的压力温度下降速度。当背压汽轮机故障跳机时，炉侧主汽门关闭，旁路系统迅速投入运行，主蒸汽经减温减压供给水厂，多余的蒸汽可以排入事故凝汽器。此时，可以降低燃机负荷或者补燃负荷，减少进入事故凝汽器蒸汽的热量损失。

3　不同旁路系统控制策略的不足

（1）预设旁路阀最小开度的控制策略，在不同启动工况下，会发生旁路阀频繁的开关，引起主汽压力和汽包水位大幅波动，此时，只能将旁路切为手动，通过对机组运行工况的调整，待稳定后，再将旁路投入自动。针对此种状况，需要在运行过程中收集不同启动工况的运行参数，将不同运行模式加入旁路系统控制策略中，会收到更好的效果。

（2）带补燃系统的余热锅炉，当旁路系统投入主汽压力控制时，运行员只能手动设定补燃负荷。如果此时补燃系统在自动状态下，两个PI控制器相互冲突，导致主汽压力和汽包的大幅波动，甚至跳机。在机组正常运行中，运行人员需要注意，只有旁路投入背压控制，补燃系统才能投入自动。

4　结语

希望通过对旁路系统控制策略的分析研究，能提高机组的安全、稳定、高效运行性能，并对同类系统的调整提供参考。

［1］曹秀慧，祝建飞.二拖一联合循环机组旁路系统及控制［J］.浙江电力，2009，50（增）：47-50.

［2］高明帅，陈振山，韩秋喜.燃气－蒸汽联合循环二拖一供热发电机组汽轮机旁路系统的研究［J］.华北电力技术，2013，10（7）：30-32.

［3］王燕晋，陈振山.燃气－蒸汽联合循环全程旁路系统分析和控制［J］.华北电力技术，2014（9）：14-17.

张作文（1988—），男，山东青岛人，本科，助理工程师。山东省青岛市山东电力建设第三工程公司，研究方向：机电工程。