摘 要 濟(jì)鋼余熱發(fā)電二期工程汽機(jī)系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制，在機(jī)組甩負(fù)荷時可以有效地保護(hù)汽輪機(jī)并回收工質(zhì)。運(yùn)行結(jié)果表明：BPC 系統(tǒng)在鍋爐點(diǎn)火至汽輪機(jī)掛閘前的過程中起到了提升蒸汽溫度、壓力的作用，對提高機(jī)組的啟動性能、縮短啟動時間發(fā)揮了重要的作用。 關(guān)鍵詞 BPS系統(tǒng) 甩負(fù)荷 超速 [align=center]The Practice of The Steam Turbine side loop control Wei Hong Liu Yanbo[/align] Abstract The waste heat generation project second phase adopts the control system of DCS. The set can effectively protect the turbine and recover the matter while lost load. Practice shows that BPC system cal raise steam temperature, encrease pressure when the boiler light-up and when the turbine held. It acts to the starting property of the set and reduce the starting up time. Keywords BPS system, Losing load, Overspeed 1 系統(tǒng)概述 濟(jì)鋼余熱發(fā)電二期工程是三套組成 “2+2+2+1”建制的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，即每單元有兩臺煤壓機(jī)，兩臺燃機(jī)，兩臺鍋爐，一臺汽機(jī)組成。 蒸汽輪機(jī)是燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工程發(fā)電的主體設(shè)備之一，利用蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能，由于汽機(jī)發(fā)電機(jī)組在高速旋轉(zhuǎn)的同時又處于高溫高壓下運(yùn)行，因此汽機(jī)控制系統(tǒng)連鎖控制，保護(hù)具有重要意義。 汽機(jī)系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制，主要包括汽機(jī)蒸汽系統(tǒng)壓力、溫度等的檢測、旁路系統(tǒng)、EH油系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)的檢測及相關(guān)控制。汽機(jī)的旁路系統(tǒng)為高低壓串聯(lián)系統(tǒng)，在機(jī)組啟動過程中可以加速工質(zhì)的循環(huán)過程，提高機(jī)組的升溫、升壓速度，并根據(jù)壓力設(shè)定值控制減壓閥的開度使系統(tǒng)不致超壓。在機(jī)組甩負(fù)荷時可以有效地保護(hù)汽輪機(jī)并回收工質(zhì)。 2 控制系統(tǒng)構(gòu)成 控制系統(tǒng)采用DCS集散控制系統(tǒng)，采用可靠的冗余技術(shù)。由上位監(jiān)控站、現(xiàn)場控制站、通訊網(wǎng)絡(luò)Ethernet幾部分組成。包括中央I/O單元、擴(kuò)展I/O單元、CPU模塊、連接模塊、各種I/O模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、回路控制、順序控制等功能。DP網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)程站，通訊網(wǎng)絡(luò)Ethernet用于連接監(jiān)控站并傳輸數(shù)據(jù)。 操作平臺為Windows2000 Professional+SP4，開發(fā)軟件為包括： Control Builder F專業(yè)軟件。用于硬件配置，過程級和操作員站的組態(tài)，建立一個系統(tǒng)范圍內(nèi)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。 Digivis中文版 。用于流程顯示、報(bào)警信息管理、趨勢歸檔、各種記錄、系統(tǒng)診斷、操作控制等。 Control IT Basic （xxx點(diǎn)）。I/O點(diǎn)數(shù)的限制。 Trend Server作為趨勢服務(wù)器，收集歷史記錄。 控制系統(tǒng)下位編程軟件的實(shí)施過程中，針對工藝流程及現(xiàn)場設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)，信號處理、電動門控制、GPS時鐘同步、系統(tǒng)通訊等功能采用組態(tài)軟件開發(fā)，調(diào)節(jié)回路組態(tài)采用功能圖開發(fā)方式。 監(jiān)控界面完成系統(tǒng)的模擬量、開關(guān)量、脈沖量、溫度量，保護(hù)信息等的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、判別、報(bào)警、保護(hù)，事件順序記錄（SOE），報(bào)表統(tǒng)計(jì)，曲線分析，并根據(jù)需要向現(xiàn)場保護(hù)測控單元層發(fā)布命令實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備的控制和調(diào)節(jié)。該界面友善、方便、數(shù)據(jù)庫安全、可靠。在集中控制室內(nèi)操作，控制臺是機(jī)組運(yùn)行監(jiān)視、控制的中心，控制臺上布置有CRT操作站。除了保留幾個緊急事故按鈕外，全部采用上位機(jī)操作，也可用大屏幕對機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控、操作。 3 主要功能及控制策略 汽機(jī)啟動分為三種模式：自動、手動、半自動。當(dāng)啟動完成后，汽機(jī)速度控制在最小速度。在怠速/額定狀態(tài)下最小速度為怠速值，在順序啟動狀態(tài)下最小速度低怠速值。自動順序啟動完成了從低怠速保持至暖機(jī)，到高怠速，到設(shè)定的比率速度的整個過程的自動完成。暖機(jī)時間及加速速率取決于汽機(jī)是冷啟或熱啟。 為了保證機(jī)組的安全運(yùn)行，在汽輪機(jī)上一般設(shè)置了各種自動保護(hù)設(shè)備。當(dāng)運(yùn)行參數(shù)超過機(jī)組安全運(yùn)行允許的范圍時，它將及時動作，使汽輪機(jī)自動停機(jī)，避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。旁路系統(tǒng)裝置是發(fā)電機(jī)組重要的設(shè)備，旁路系統(tǒng)設(shè)備的可靠性對電廠安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響較大，它確保熱力設(shè)備啟動和運(yùn)行安全；盡量延長機(jī)組的使用壽命；提高機(jī)組的綜合經(jīng)濟(jì)效益。 旁路系統(tǒng)（BPC） 旁路系統(tǒng)控制策略能夠滿足機(jī)組在啟動、正常運(yùn)行、甩負(fù)荷工況下，各閥門自動或手動（遙控操作）的進(jìn)行快速啟動。能保證當(dāng)主汽、再熱蒸汽運(yùn)行壓力、溫度超過設(shè)定范圍時，旁路裝置能自動打開或關(guān)閉，并按機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行壓力、溫度自動調(diào)節(jié)，直到恢復(fù)正常值。旁路系統(tǒng)保證新蒸汽的壓力或溫度高于設(shè)定的工作壓力時，能夠及時打開，放掉一部分蒸汽，從而保證進(jìn)入主汽門的壓力穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。進(jìn)入旁路的蒸汽最終進(jìn)入凝汽器，由于蒸汽溫度較高，在旁路系統(tǒng)設(shè)有二級減溫。另外，在旁路系統(tǒng)備有聯(lián)鎖，當(dāng)系統(tǒng)中某些工藝參數(shù)不滿足時，產(chǎn)生相應(yīng)的快開或快關(guān)動作。旁路流程如圖1。 [align=center] 圖1 旁路流程圖[/align] 3.1 功能設(shè)置 汽機(jī)旁路為高、低壓兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)。高壓旁路被控對象為減壓閥、噴水隔離閥、噴水調(diào)節(jié)閥；低壓旁路為減壓閥、一級噴水調(diào)節(jié)閥、二級噴水閥。所有閥門由單速電動執(zhí)行器驅(qū)動。旁路控制系統(tǒng)有啟動、溢流和安全三個主要功能（即三用閥功能），此外還有回收工質(zhì)、暖管、清洗、減少汽閥和葉片侵蝕等功能。 ● 啟動功能：其目的是為改善機(jī)組的啟動特性而設(shè)置的?？梢蕴岣咤仩t在啟動過程中的燃燒率；使蒸汽溫度與汽輪機(jī)缸溫得到最佳匹配；從而縮短機(jī)組啟動的時間，減少壽命損耗。 ● 溢流功能：其目的實(shí)際為吸收機(jī)、爐之間的不平衡負(fù)荷而設(shè)置的。可以排泄機(jī)組在負(fù)荷瞬變過度過程中的剩余蒸汽；調(diào)整穩(wěn)定爭氣壓力；維持鍋爐在不投油情況下的最低穩(wěn)燃負(fù)荷。 ● 安全功能：取代鍋爐安全閥的功能。機(jī)組旁路系統(tǒng)投入備用后，當(dāng)機(jī)組的機(jī)前實(shí)際壓力與機(jī)組高壓旁路壓力設(shè)定值差值大于旁路超壓偏置設(shè)定值時，旁路系統(tǒng)將自動參與壓力調(diào)節(jié)，維持主蒸汽壓力等于設(shè)定值。 3.2 旁路系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、控制和保護(hù)功能 鍋爐點(diǎn)火前高、低壓旁路處于關(guān)閉狀態(tài)，旁路系統(tǒng)如投入自動，系統(tǒng)按照一定的曲線開啟閥門。當(dāng)達(dá)到汽機(jī)的沖轉(zhuǎn)參數(shù)時，DEH 向BPC 發(fā)出關(guān)閉信號，高、低壓旁路按照一定的邏輯關(guān)閉，正常工況下它不再開啟。 旁路系統(tǒng)可在啟動工況提升汽溫、汽壓。機(jī)組在鍋爐點(diǎn)火至汽機(jī)沖轉(zhuǎn)前，投入高、低壓旁路系統(tǒng)（也稱高旁、低旁）可加快蒸汽升溫升壓速度，縮短機(jī)組啟動時間。并附有穩(wěn)定蒸汽壓力，以及在事故工況下的保護(hù)功能?？蛇m應(yīng)機(jī)組冷、熱態(tài)等各種條件下的啟動要求；負(fù)荷變化過程的壓力調(diào)節(jié)；保護(hù)過熱、減少安全閥動作、回收工質(zhì)等。并設(shè)有溢流功能。還可適應(yīng)汽輪機(jī)甩負(fù)荷維持空負(fù)荷運(yùn)行，汽輪機(jī)跳閘實(shí)現(xiàn)停機(jī)不停爐。 3.2.1 壓力控制 控制主蒸汽壓力，設(shè)有定閥位控制、定壓控制。低旁設(shè)有低壓力限值，設(shè)有高壓力限值，以保證機(jī)組升負(fù)荷后低旁閥位全關(guān)。 溫度控制：控制高、低壓旁路閥后溫度，保持冷段蒸汽溫度及不使凝汽器溫度過高；可實(shí)現(xiàn)不同蒸汽流量工況下的變參數(shù)調(diào)節(jié)。 3.2.2保護(hù)功能 ● 旁路閥快開、快關(guān)功能：為了機(jī)組及設(shè)備的安全，快關(guān)優(yōu)先于快開；高旁閥開、低旁閥開；低旁閥關(guān)、高旁閥關(guān)。 ● 快開：在機(jī)組事故工況下，旁路快開，起超壓保護(hù)作用。 ● 快關(guān)：高旁出口溫度過高或低旁關(guān)閉均使高旁快關(guān)；凝汽器真空低、凝汽器溫度高、凝汽器水位高、低旁減溫水壓力低等均使低旁快關(guān)。 3.3 旁路的控制策略 3.3.1 高壓旁路 在高旁閥控方式下，通過旁路主控畫面可設(shè)置目標(biāo)閥位和閥位變化率，來調(diào)整主汽壓力。高壓旁路壓力調(diào)節(jié)閥以電動隔離門前蒸汽壓力為過程值當(dāng)高于設(shè)定值時打開高壓旁路壓力調(diào)節(jié)閥，低于設(shè)定值時關(guān)閉調(diào)節(jié)閥。高旁控制原理如圖2。 [align=center] 圖2 高壓旁路控制原理[/align] Y max —BP 閥位最大值設(shè)定； BP—高旁閥；P sactual —最終主汽壓力設(shè)定值； dp—壓力偏差設(shè)定；Y s —閥位指令； BPE—高旁噴水閥； P steam —主汽壓力； BD—高旁隔離閥； PT—比例積分器。 3.3.2 低壓旁路系統(tǒng) 低壓旁路系統(tǒng)的作用就是在啟動或甩負(fù)荷時把再熱汽旁路到凝汽器， 以達(dá)到保護(hù)預(yù)熱器和汽輪機(jī)的目的， 低壓旁路系統(tǒng)包括低旁壓力控制和低旁溫度控制兩套系統(tǒng)。 低壓旁路在機(jī)組啟動階段， 運(yùn)行人員可以設(shè)定最小壓力Pm in （外給定1×105Pa）來控制再熱器出口壓力， 以維持一定的蒸汽流量通過預(yù)熱器。當(dāng)汽機(jī)沖轉(zhuǎn)后， 壓力設(shè)定值P s 隨汽機(jī)調(diào)速級壓力（代表汽機(jī)負(fù)荷） 變化而變化， 低旁滑壓運(yùn)行。壓力設(shè)定值P s = P RH + $P ， 以保證LBP 閥處于關(guān)閉狀態(tài)。為保護(hù)凝汽器， LBP 閥設(shè)有快關(guān)裝置SSB， 當(dāng)以下任一情況出現(xiàn)時， 快關(guān)裝置將會動作， LBP 閥在2 s 內(nèi)關(guān)閉： ● 凝汽器壓力> - 5.066×104Pa； ● 凝汽器溫度> 80℃； ● 噴水壓力< 5×105Pa； ● 凝汽器水位高。 對于低旁溫度控制系統(tǒng)是其控制系統(tǒng)的被調(diào)量不是低旁后溫度， 而是低旁減溫調(diào)節(jié)閥的開度， 即低旁溫度控制是一種隨動調(diào)節(jié)。低旁減溫調(diào)節(jié)閥的開度是由再熱汽壓力、低旁減壓閥的開度和再熱汽溫度共同決定的， 其表達(dá)式如下。 令　Ta = MAX （ T - 250 ， 0） 　　A = 1 + 0.004 3 Ta ×0.14 （0.5 P + 1） 　　B = f （ P） ×20 + 0.2 　　C = 1.18 f （ L ） L 則K = KP + A •B•C 其中T 為再熱汽溫度； P 為再熱汽壓力； L為低旁減壓閥開度； KP 為低旁減溫水調(diào)節(jié)閥最小開度； K 為低旁減溫水調(diào)節(jié)閥開度。 3.4旁路的安全控制及保護(hù) 以下任一條件滿足時，高旁減壓閥強(qiáng)關(guān)： ● 汽機(jī)超速110 %（旁路投入） ； ● 高旁后溫度高于390 ℃（延遲10s） ； ● 高旁噴水壓力低； ● DEH 要求切除旁路。 無高旁強(qiáng)關(guān)信號，同時機(jī)前壓力大于6MPa時，以下任一條件發(fā)生時，高旁減壓閥強(qiáng)開： ● 汽機(jī)跳閘； ● 發(fā)電機(jī)跳閘； ● 機(jī)前壓力升壓過快。 低旁壓力保護(hù)。以下任一條件滿足時，低旁減壓閥強(qiáng)關(guān)： ● 凝汽器真空低于（三取二） 85kPa ； ● 低旁噴水壓力低； ● 低旁后溫度高于190 ℃； ● 凝汽器水位高； DEH 要求切除旁路（ 低旁進(jìn)口壓力低于0.11MPa） 當(dāng)無低旁強(qiáng)關(guān)信號，同時低旁一級噴水閥大于10 % ，在以下任一條件滿足時，低旁減壓閥強(qiáng)開： ● 高旁強(qiáng)開； ● 汽機(jī)超速110 %。 4 結(jié)束語 機(jī)組運(yùn)行結(jié)果表明：BPC 系統(tǒng)在鍋爐點(diǎn)火至汽輪機(jī)掛閘前的過程中起到了提升蒸汽溫度、壓力的作用，對提高機(jī)組的啟動性能、縮短啟動時間發(fā)揮了作用?？刂葡到y(tǒng)組態(tài)軟件透明、畫面豐富。電動旁路系統(tǒng)與液動旁路系統(tǒng)相比，具有易維護(hù)、易操作的優(yōu)點(diǎn)。保證了電廠可靠、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，對于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、爭取最佳效益、創(chuàng)清潔工廠起著重大作用。 郵編 250101 濟(jì)南市工業(yè)北路21號濟(jì)鋼自動化部 0531-88866561 郵箱 Jier111@tom.com