CCI液压旁路异常跳机的分析与控制策略优化

李万军，常 磊，王 军

(淮沪电力有限公司田集第二发电厂，安徽 淮南 232000)

CCI液压旁路异常跳机的分析与控制策略优化

李万军，常 磊，王 军

(淮沪电力有限公司田集第二发电厂，安徽 淮南 232000)

介绍了CCI液压旁路的特点和在机组启停过程中的作用，对高压旁路控制系统的控制方式、控制原理以及一次热态启动过程中，控制逻辑压力设定值死循环造成一次跳机事件的原因进行了分析，并优化了控制策略。

CCI液压旁路；启停机；死循环；控制策略优化

0 引言

淮沪电力有限公司田集第二发电厂2×660 MW超超临界机组，旁路系统配置瑞士CCI AG/ SULZER公司制造的AV+旁路。该旁路系统具有 100 % BMCR(boiler maximum continuous rating，锅炉最大连续蒸发量)高压旁路容量和50 % BMCR低压旁路容量，高、低压旁路及再热器安全门的控制均在DCS(distributed control system，分布式控制系统)内进行。

1 机组旁路系统形式及特点

该机组由高压旁路及低压旁路组成容量100 %的2级串联旁路系统。锅炉过热器出口不设置安全阀，而由2只50 % BMCR容量的高压旁路阀替代安全阀。再热器出口管段设置2路50 % BMCR容量的安全阀，以确保事故状况下锅炉多余蒸汽能够安全排放。

2 高压旁路控制系统的控制方式

2.1 锅炉启动阶段[A]

锅炉启动阶段[A]共分为3个阶段([A1]，[A2]，[A3])。

2.1.1 高压旁路全关模式[A1]

启动条件为锅炉点火，在这个启动阶段，高压旁路指令为0，高压旁路关闭，主蒸汽压力不受控制，自由变动。满足以下任一条件时，[A1]结束，[A2]开始：

(1) 主蒸汽压力大于1.0 MPa；(2) 点火后时间超过12 min。

2.1.2 高压旁路最小阀位控制模式[A2]

高压旁路根据预先设定的开度8 %进行控制(在锅炉冷态启动时，直接进入[A3])。锅炉热态启动时，高压旁路控制在该设定值2 min后，在[A3]开始前，在6 min内高压旁路的开度上升至17 %。此阶段主蒸汽压力不受控制，压力自由上升，通过逐渐打开高压旁路，缓慢增加蒸汽流量对受热面和集箱进行温度补偿。

满足以下任一条件时，[A2]结束，[A3]开始：

(1) [A2]阶段时间大于1/20 min，该时间设定值是锅炉启动主蒸汽压力的函数，主蒸汽压力函数如图1所示，锅炉冷态启动时的设定值为20 min，锅炉热态启动时的设定值为1 min；

(2) 蒸汽压力大于汽机冲转最大压力，即蒸汽压力达到8.4 MPa；

(3) 高压旁路切至手动控制。

2.1.3 锅炉启动模式[A3]

在[A3]中，主蒸汽压力由高压旁路控制。在汽机冲转压力达到8.4 MPa之前，控制蒸汽压力持续上升。在主蒸汽压力较低时(小于2 MPa），高压旁路调节阀阀位上限为50 %。锅炉冷态启动时滑压压力上升更快。当汽机接受全部主蒸汽时，[A3]结束。进入汽机运行阶段。

图1 主蒸汽压力函数

2.2 汽机运行阶段

2.2.1 高压旁路控制方式[B]

主蒸汽压力由汽机进行控制，高压旁路控制主蒸汽压力上限。在这种模式启动时，高压旁路的主蒸汽压力设定值(30LBA00DP904XQ01)SP=负荷控制的压力设定值+3.0 MPa，负荷控制的压力设定值由机组协调控制确定。

2.2.2 高压旁路控制方式[C]

汽机运行阶段时，只要汽机不能接受全部的蒸汽流量(由于汽机启停、汽机跳闸、机组RUNBACK等情况)，此控制方式时高压旁路再次单独进行主蒸汽压力控制。此控制方式启动时高压旁路的主蒸汽压力设定值(30LBA00DP904XQ01)由机组协调控制确定(汽机主控负荷压力设定值)。

2.3 停运阶段

2.3.1 常规停运方式[D]

锅炉熄火时按该方式启动。锅炉再次启动时主蒸汽最大压力不超过12 MPa。通常，熄火后的蒸汽压力低于12 MPa，高压旁路关闭并自动设置为压力保持。高压旁路的主蒸汽压力设定值调整为实际压力加0.2 MPa，上限为13 MPa，确保高压旁路保持关闭状态。通过高压旁路的控制，防止因余热使蒸汽压力超过13 MPa。如果锅炉熄火后主蒸汽压力大于13 MPa(锅炉紧急停运后)，则高压旁路自动调节压力下降到目标设定值。

2.3.2 检修停运方式[E]

锅炉熄火后，由运行人员决定选择启动检修停运方式，运行人员调整主蒸汽压力最终的压力设定值为0.1 MPa。通过高压旁路使蒸汽压力下降到设定值为0.1 MPa。在以下2.5节所述故障情况下，压力下降控制自动停止；如果运行人员要继续降低压力(通过再热器安全阀)，可以手动调节压力下降速度继续降低蒸汽压力。

2.4 人工干预

锅炉停运的主蒸汽压力最终设定值可以由运行人员手动调整设置；锅炉停运的压力下降速度也可以由运行人员手动调整设置。由于某种原因造成自动压力下降停止，运行人员可以通过手动设置继续进行压力下降；在高压旁路调节阀在初期控制阶段即阀位控制阶段，每一个高压旁路调节阀均能单独进行手动操作。

2.5 故障

当不在运行控制模式[B]时，高压旁路控制器应自动切换至自动控制方式；当主蒸汽压力为29.7 MPa或汽机跳闸时，高压旁路控制阀速打开至75 %。当出现以下任一情况时，在锅炉停运期间自动压力下降停止：

(1) 凝汽器停运；

(2) 低旁停运；

(3) 蒸汽温度高且高压旁路减温水不可用。

2.6 高旁快开

末过压力高于29.7 MPa，汽机跳闸，[B]模式运行，汽机负荷大于50 %，主蒸汽压力大于设定值1.0 MPa时，手动快开。

3 CCI高旁压力设定值死循环造成机组跳闸原因分析

3.1 高旁异常前状态

2015-07-06夜间，因设备原因机组跳闸，随后机组极热态启动。次日07：27：12，机组负荷232.9 MW，机前主汽压力11.46 MPa，DEH(digital electric hydraulic control system，汽轮机数字电液控制系统）主汽压力设定值为12.12 MPa，高压旁路压力设定值为12.12 MPa，协调系统主汽压力设定值(跟随锅炉主控煤量指令函数变化)9.91 MPa。

3.2 事件过程

07：27：13，高压旁路阀开度0，DEH切换至初压控制模式(DEH控制主汽压力)。

07：27：14，旁路控制切至[B]模式(跟随模式)，高压旁路压力设定值由12.12 MPa突变到13.7 MPa(记忆锅炉点火时换算压力)。

汽机DEH接收到压力设定值变为13.7 MPa，汽机调门逐渐关小。07：30：53，调门全关、汽机跳闸。高压旁路异常动作趋势如图2所示。

图2 高压旁路异常动作趋势

3.3 异常原因分析

事发前高旁压力设定值12.12 MPa，DCS主汽压力设定值9.91 MPa，实际主汽压力为11.432 MPa，[A3]模式退出，高旁关闭，进入[B]模式。高旁压力设定值自动跟踪至“旁路跟踪[B]模式”压力设定值。即当前高旁压力设定值为2 MPa(实际主汽压力传递）加上3 MPa(P=HPBYP-P-SP+3.0 MPa)，高旁压力设定值自动跟踪至13.7 MPa(机组记忆“高压缸转子平均温度对应高旁设定压力较大(13.7 MPa)”）。“高压缸转子平均温度”记忆高旁压力设定值传递如图3所示，该压力传递至DEH。因DEH采用初压方式控制主汽压力，实际主汽压力11.432 MPa，低于设定值13.7 MPa，汽机DEH会快速关小调门来调节压力。因高压旁路在[B]模式下(跟随模式)，导致在调门关小、主汽压力上升的过程中DEH压力设定值也不断上升，形成死循环，最终调门全关，机组跳闸。

4 控制策略问题及优化

(1) 高旁机组极热态启动，记忆“高压缸转子平均温度对应高旁设定压力较大(13.7 MPa)”，导致高旁切至[B]模式时高旁压力比实际压力高，调门关小参与压力调节。

优化方案：在高压旁路阀设定值生成回路中增加以下条件。

图3 “高压缸转子平均温度”记忆高旁压力设定值传递

① 在[A3]模式切换到[B]模式时，冲转压力设定值延时1 s切换到实际主汽压力。

② 切换到[B]模式时，高压旁路阀压力设定值自保持2 s，等待[B]模式压力叠加回路切换完成后，再按照0.005 MPa/s的速率改变新的设定值。

(2) 高压旁路压力控制逻辑在[B]控制模式下，压力切换及切换速率存在问题，导致机组极热态启动过程中高旁压力设定死循环。

优化方案：高旁系统增加停机模式，保证启、停机过程中平稳控制主汽压力。启、停机过程中，主汽压力在7—12 MPa范围内，实际负荷在100—250 MW范围内，运行人员可投入旁路系统停机控制模式。此时高压旁路阀控制主汽压力，汽轮机切至负荷控制方式和限压方式，高压旁路阀压力设定值由运行人员手动给定(设定范围为7—12 MPa)。

5 结束语

目前，该厂3，4号机组高压旁路系统经优化后，已适应在任何工况下的自动控制，启动、停机过程中的升压、降压均能得到较好控制。运行人员能根据工况需要随时对旁路系统进行手动干预，彻底解决了以前升压、降压过程速率无法控制，尤其是事故过程中无法手动干预的情况。优化后的旁路控制逻辑真正起到了改善机组启动性能、缩短机组启停时间、回收多工质、事故时保护再热器、防止锅炉超压、兼当安全门等作用。

1 吴梦可.发电机出口TV断线异常跳机分析和处理[J].浙江电力，2012，31(7)：24-26.

2 何冬辉，魏长宏，安 凯.CCI液压旁路系统油压异常分析与处理[J].机床与液压，2014，42(20)：141-144.

2017-03-19。

李万军(1980—)，男，工程师，主要从事火电厂热控检修与管理工作，email：15893367@qq.com。

常 磊(1983—)，男，助理工程师，主要从事火电厂热控检修与管理工作。

王 军(1985—)，女，助理工程师，主要从事火电厂热控检修与管理工作。