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1 引言 濟鋼余熱發電二期工程是三套組成 “2+2+2+1”建制的聯合循環發電機組，即每單元有兩臺煤壓機，兩臺燃機，兩臺鍋爐，一臺汽機組成。 蒸汽輪機是燃氣-蒸汽聯合循環發電工程發電的主體設備之一，利用蒸汽的熱能轉變為旋轉機械能，由于汽機發電機組在高速旋轉的同時又處于高溫高壓下運行，因此汽機控制系統連鎖控制，保護具有重要意義。 汽機系統采用dcs系統進行控制，主要包括汽機蒸汽系統壓力、溫度等的檢測、旁路系統、eh油系統、潤滑油系統、凝結水系統、真空系統的檢測及相關控制。汽機的旁路系統為高低壓串聯系統，在機組啟動過程中可以加速工質的循環過程，提高機組的升溫、升壓速度，并根據壓力設定值控制減壓閥的開度使系統不致超壓。在機組甩負荷時可以有效地保護汽輪機并回收工質。 2 控制系統 2.1 系統構成 控制系統采用dcs集散控制系統，采用可靠的冗余技術。由上位監控站、現場控制站、通訊網絡ethernet幾部分組成。包括中央i/o單元、擴展i/o單元、cpu模塊、連接模塊、各種i/o模塊，實現數據采集、回路控制、順序控制等功能。dp網絡連接遠程站，通訊網絡ethernet用于連接監控站并傳輸數據。 操作平臺windows2000 professional+sp4，開發軟件為包括：control builder f專業軟件。用于硬件配置，過程級和操作員站的組態，建立一個系統范圍內統一的數據庫。 digivis中文版 。用于流程顯示、報警信息管理、趨勢歸檔、各種記錄、系統診斷、操作控制等。 control it basic (xxx點)。i/o點數的限制。 trend server作為趨勢服務器，收集歷史記錄。 控制系統下位編程軟件的實施過程中，針對工藝流程及現場設備的技術特點，信號處理、電動門控制、gps時鐘同步、系統通訊等功能采用組態軟件開發，調節回路組態采用功能圖開發方式。 監控界面完成系統的模擬量、開關量、脈沖量、溫度量，保護信息等的數據采集、計算、判別、報警、保護，事件順序記錄（soe），報表統計，曲線分析，并根據需要向現場保護測控單元層發布命令實現對電氣設備的控制和調節。該界面友善、方便、數據庫安全、可靠。在集中控制室內操作，控制臺是機組運行監視、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，全部采用上位機操作，也可用大屏幕對機組進行監控、操作。 2.2 主要功能及控制策略 汽機啟動分為三種模式：自動、手動、半自動。當啟動完成后，汽機速度控制在最小速度。在怠速/額定狀態下最小速度為怠速值，在順序啟動狀態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，到高怠速，到設定的比率速度的整個過程的自動完成。暖機時間及加速速率取決于汽機是冷啟或熱啟。 為了保證機組的安全運行，在汽輪機上一般設置了各種自動保護設備。當運行參數超過機組安全運行允許的范圍時，它將及時動作，使汽輪機自動停機，避免事故的進一步擴大。旁路系統裝置是發電機組重要的設備，旁路系統設備的可靠性對電廠安全和經濟運行影響較大，它確保熱力設備啟動和運行安全；盡量延長機組的使用壽命；提高機組的綜合經濟效益。 3 旁路系統（bpc） 旁路系統控制策略能夠滿足機組在啟動、正常運行、甩負荷工況下，各閥門自動或手動（遙控操作）的進行快速啟動。能保證當主汽、再熱蒸汽運行壓力、溫度超過設定范圍時，旁路裝置能自動打開或關閉，并按機組運行情況進行壓力、溫度自動調節，直到恢復正常值。旁路系統保證新蒸汽的壓力或溫度高于設定的工作壓力時，能夠及時打開，放掉一部分蒸汽，從而保證進入主汽門的壓力穩定在一定的范圍內。進入旁路的蒸汽最終進入凝汽器，由于蒸汽溫度較高，在旁路系統設有二級減溫。另外，在旁路系統備有聯鎖，當系統中某些工藝參數不滿足時，產生相應的快開或快關動作。旁路流程如圖1。 
圖1 旁路流程圖 3.1 功能設置 汽機旁路為高、低壓兩級串聯旁路系統。高壓旁路被控對象為減壓閥、噴水隔離閥、噴水調節閥；低壓旁路為減壓閥、一級噴水調節閥、二級噴水閥。所有閥門由單速電動執行器驅動。旁路控制系統有啟動、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、暖管、清洗、減少汽閥和葉片侵蝕等功能。 （1）啟動功能：其目的是為改善機組的啟動特性而設置的。可以提高鍋爐在啟動過程中的燃燒率；使蒸汽溫度與汽輪機缸溫得到最佳匹配；從而縮短機組啟動的時間，減少壽命損耗。 （2）溢流功能：其目的實際為吸收機、爐之間的不平衡負荷而設置的。可以排泄機組在負荷瞬變過度過程中的剩余蒸汽；調整穩定爭氣壓力；維持鍋爐在不投油情況下的最低穩燃負荷。 （3）安全功能：取代鍋爐安全閥的功能。機組旁路系統投入備用后，當機組的機前實際壓力與機組高壓旁路壓力設定值差值大于旁路超壓偏置設定值時，旁路系統將自動參與壓力調節，維持主蒸汽壓力等于設定值。 3.2 旁路系統的調節、控制和保護功能 鍋爐點火前高、低壓旁路處于關閉狀態，旁路系統如投入自動，系統按照一定的曲線開啟閥門。當達到汽機的沖轉參數時，deh向bpc發出關閉信號，高、低壓旁路按照一定的邏輯關閉，正常工況下它不再開啟。 旁路系統可在啟動工況提升汽溫、汽壓。機組在鍋爐點火至汽機沖轉前，投入高、低壓旁路系統(也稱高旁、低旁)可加快蒸汽升溫升壓速度，縮短機組啟動時間。并附有穩定蒸汽壓力，以及在事故工況下的保護功能。可適應機組冷、熱態等各種條件下的啟動要求；負荷變化過程的壓力調節；保護過熱、減少安全閥動作、回收工質等。并設有溢流功能。還可適應汽輪機甩負荷維持空負荷運行，汽輪機跳閘實現停機不停爐。 （1）壓力控制:控制主蒸汽壓力，設有定閥位控制、定壓控制。低旁設有低壓力限值，設有高壓力限值，以保證機組升負荷后低旁閥位全關。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；可實現不同蒸汽流量工況下的變參數調節。 2）保護功能：旁路閥快開、快關功能：為了機組及設備的安全，快關優先于快開；高旁閥開、低旁閥開；低旁閥關、高旁閥關；快開：在機組事故工況下，旁路快開，起超壓保護作用；快關：高旁出口溫度過高或低旁關閉均使高旁快關；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。 3.3 旁路的控制策略 （1）高壓旁路：在高旁閥控方式下，通過旁路主控畫面可設置目標閥位和閥位變化率，來調整主汽壓力。高壓旁路壓力調節閥以電動隔離門前蒸汽壓力為過程值當高于設定值時打開高壓旁路壓力調節閥，低于設定值時關閉調節閥。高旁控制原理如圖2。
圖2 高壓旁路控制原理 y max -bp 閥位最大值設定； bp-高旁閥；p sactual -最終主汽壓力設定值； dp-壓力偏差設定；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。 （2）低壓旁路系統：低壓旁路系統的作用就是在啟動或甩負荷時把再熱汽旁路到凝汽器， 以達到保護預熱器和汽輪機的目的， 低壓旁路系統包括低旁壓力控制和低旁溫度控制兩套系統。 低壓旁路在機組啟動階段， 運行人員可以設定最小壓力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熱器。當汽機沖轉后，壓力設定值ps隨汽機調速級壓力(代表汽機負荷) 變化而變化，低旁滑壓運行。壓力設定值ps=p rh+$p，以保證lbp閥處于關閉狀態。為保護凝汽器，lbp閥設有快關裝置ssb，當以下任一情況出現時， 快關裝置將會動作， lbp閥在2s內關閉：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是其控制系統的被調量不是低旁后溫度， 而是低旁減溫調節閥的開度，即低旁溫度控制是一種隨動調節。低旁減溫調節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， 其表達式如下： 令 ta=max(t-250，0) a=1+0.0043ta×0.14(0.5 p+1) b=f(p)×20+0.2 c=1.18f(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為低旁減溫水調節閥最小開度；k為低旁減溫水調節閥開度。 3.4 旁路的安全控制及保護 （1）以下任一條件滿足時，高旁減壓閥強關： 汽機超速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。 （2）無高旁強關信號，同時機前壓力大于6mpa時，以下任一條件發生時，高旁減壓閥強開： 汽機跳閘； 發電機跳閘； 機前壓力升壓過快。 （3）低旁壓力保護。以下任一條件滿足時，低旁減壓閥強關： 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( 低旁進口壓力低于0.11mpa)當無低旁強關信號，同時低旁一級噴水閥大于10%，在以下任一條件滿足時，低旁減壓閥強開：高旁強開；汽機超速110%。 4 結束語 機組運行結果表明：bpc系統在鍋爐點火至汽輪機掛閘前的過程中起到了提升蒸汽溫度、壓力的作用，對提高機組的啟動性能、縮短啟動時間發揮了作用。控制系統組態軟件透明、畫面豐富。電動旁路系統與液動旁路系統相比，具有易維護、易操作的優點。保證了電廠可靠、安全、穩定運行，對于發展循環經濟、爭取最佳效益、創清潔工廠起著重大作用。 |
