300MW機組旁路控制系統(tǒng)改造方案探討

摘 要：汽輪機旁路系統(tǒng)是現代單元機組熱力系統(tǒng)的一個組成部分，旁路閥門的驅動方式有電動、液動、氣動三種。文章以蘇爾壽公司AV6旁路液壓控制系統(tǒng)為例介紹了液壓控制系統(tǒng)的功能和構成，闡明了旁路液壓控制系統(tǒng)的改造方案，探討了將旁路控制系統(tǒng)納入DCS系統(tǒng)，現實一體化控制的實施方案，能夠給類似旁路改造提供較好參考。

關鍵詞：旁路；液壓系統(tǒng)；一體化控制；聯(lián)鎖；保護；共享

前言

我國300MW汽輪機組主要在上世紀90年代建成投產，旁路形式區(qū)別不大，其中以蘇爾壽公司的高、低壓兩級串聯(lián)旁路為主流旁路形式，原廠配套獨立PLC控制系統(tǒng)、獨立HV350型液壓油站，采用獨立手操盤控制。從運行中看來，主要存在以下問題：一是采用獨立液壓油系統(tǒng)，增加了安全隱患，且液壓油站故障率高；二是是控制系統(tǒng)備件難以購買，廠家售后維護跟不上。故對其進行相關的更新改造顯得尤為迫切，特別是對于電控系統(tǒng)、液壓油系統(tǒng)，本文以大唐淮南洛河發(fā)電廠#3機旁路系統(tǒng)為例介紹了系統(tǒng)組成，相關改造方案實施等。

1 原系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)總體介紹

洛河電廠#3機組汽輪機型號：N300-16.7/538/538，形式：亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排氣、單軸凝汽式汽輪機。旁路系統(tǒng)采用CCI公司高、低壓兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)，高旁容量為35%MCR，系統(tǒng)由高旁減溫減壓閥（BP）、高旁噴水調節(jié)閥（BPE）、高旁噴水隔離閥（BD）和低旁減溫減壓閥（LBP）、低旁噴水調節(jié)閥（LBPE）組成，高低旁配置一套獨立的油站系統(tǒng)，采用液動控制，自動或手動均可操作。

控制系統(tǒng)采用PLC控制器組成AV6系統(tǒng)，旁路控制系統(tǒng)硬件設備獨立，在集控室設有硬操作盤。

1.2 系統(tǒng)控制方式

旁路就地油動機和控制柜卡件的連接是通過PLC控制柜內的定位器實現的。

該型汽輪機旁路配用的是瑞士蘇爾壽公司HV350型供油裝置。旁路系統(tǒng)閥門由液壓驅動，采用抗燃油作為介質，主要包括供油裝置、液壓控制閥組、執(zhí)行油缸三大部分組成旁路液壓系統(tǒng)。該類型型供油裝置是目前300MW機組旁路大多配置的設備，其特點為雙油泵組，雙蓄能器，特大容量油箱，三檔壓力輸出。系統(tǒng)油壓經過高、低旁兩路獨立的壓力閥組后分別送往不各自的執(zhí)行機構。

供油系統(tǒng)主要設備有：一個油箱、兩臺高壓內嚙合齒輪定量油泵組、一套壓力控制閥組、一組氣囊式蓄能器。

2 改造方案及實施

蘇爾壽旁路系統(tǒng)閥門本體質量優(yōu)良，需要改造的是旁路的電控系統(tǒng)以及液壓油供油系統(tǒng)，故需要從兩個方面實施改造。一方面拆除原有的PLC控制系統(tǒng)，將旁路控制系統(tǒng)集成到DCS中間，實現原有系統(tǒng)的全部功能，在DCS監(jiān)視器上實現一體化監(jiān)控；另一方面拆除原有的液壓油站，從汽輪機本體EH油系統(tǒng)引一路液壓油供旁路油動機使用。

首先機務上取消供油裝置，將旁路液壓控制系統(tǒng)的壓力油管路、有壓回油管路、無壓回油管路全部接入主機EH油系統(tǒng)的對應管道，并用球閥隔離，各高、低旁路閥門的執(zhí)行油缸和控制閥組也全部更換為國產設計產品。旁路供油系統(tǒng)改由主機高壓抗燃油系統(tǒng)供油，設有高旁壓力閥（BP）、高旁壓力閥隔離閥（BD）、高旁壓力閥噴水調節(jié)閥（BPE）、低旁壓力閥（LBP）、低旁壓力閥噴水閥（LBPE），其中高旁隔離閥由電磁閥控制，其余全部由電液伺服閥控制。改造后的油動機活塞行程完全能夠滿足調門調節(jié)需要。改造后的旁路液壓控制系統(tǒng)完全融入主機EH油系統(tǒng)，系統(tǒng)壓力油的油質得到保證。在故障時可以通過關閉隔離閥來隔離旁路油管路，不對主機EH油系統(tǒng)造成影響。

控制系統(tǒng)采用DCS一體化改造方案，即將旁路控制系統(tǒng)納入機組DCS控制。

BPC控制系統(tǒng)包括以下部分：

·數據采集及計算的控制柜

·人機接口（包括鍵盤，LCD）

·控制系統(tǒng)硬件由操作員/工程師站、控制處理器（XCU）、I/O模件、電源、閥門控制模件、系統(tǒng)通訊接口等組成，通過網絡聯(lián)為一體。

BPC控制系統(tǒng)為滿足汽輪發(fā)電機組控制的高可靠性要求，對高旁減溫減壓閥（BP）、高旁噴水調節(jié)閥（BPE）、高旁噴水隔離閥（BD）和低旁減溫減壓閥（LBP）、低旁噴水調節(jié)閥（LBPE）的開度進行調節(jié)，應用比例和積分的閉環(huán)控制對壓力、溫度等進行可靠準確的控制，實現機組的特性要求和生產工藝的要求。

BPC控制系統(tǒng)由基本控制、操作員站、工程師站組成，采用雙機冗余的控制方式，關鍵通道采用了三選二冗余，它作為DCS系統(tǒng)的一個站，通過高速公路Ethernet網絡與DCS、DEH、MEH系統(tǒng)相連。其它重要的控制信號和聯(lián)鎖保護信號采用硬接線方式。

3 改造后實現的功能

旁路系統(tǒng)具備如下主要功能：

基本控制：啟動方式、滑壓方式和定壓方式；

手動閥位控制；

高旁壓力控制回路；

高旁噴水隔離閥控制回路；

低壓旁路壓力控制回路；

低壓旁路溫度控制回路；

旁路控制的保護和連鎖；

機組正常運行時，高壓旁路裝置作為主汽壓超壓保護安全裝置，一旦主蒸汽壓力超過高壓旁路裝置的設定值，高壓旁路閥能快速開啟，并按照機組主蒸汽壓力進行調節(jié)；低壓旁路裝置依據機組負荷（調節(jié)級壓力）調節(jié)再熱汽壓。

旁路系統(tǒng)裝置能適應機組定壓和滑壓兩種運行方式，并配合機組控制實現負荷調節(jié)。

當電網或機組故障跳閘甩負荷時，旁路系統(tǒng)裝置快速動作（高旁快開，低旁同時快速打開），使機組能隨時重新并網恢復正常運行。

在啟動和甩負荷時，旁路系統(tǒng)裝置能保護布置在煙溫較高區(qū)的再熱器，以防止燒壞。

旁路系統(tǒng)裝置具有下列二種保護功能：

（1）高壓旁路對新蒸汽管系的安全保護功能。

（2）低壓旁路對凝汽器的安全保護功能：當機組在啟動或運行中有下列情況之一發(fā)生時，低旁能在≤1秒鐘內自動快速關閉。

4 改造后的優(yōu)勢體現

BPC旁路控制系統(tǒng)由計算機控制部分與執(zhí)行機構二部分組成，采用與DCS、DEH、MEH系統(tǒng)相同的硬件結構與軟件平臺，通過工程師站和操作員站對系統(tǒng)進行維護和操作顯示。能在線或離線對旁路控制系統(tǒng)進行組態(tài)、修改。BPC旁路系統(tǒng)中的數據可以通過數據高速公路與其他系統(tǒng)實現數據通訊與共享。

硬件采用與與DCS一體化的方案，其I/O模件及分散處理單元標準化，與DCS可互換使用，可減少備品備件的數量，節(jié)省投資。

供油系統(tǒng)與DEH系統(tǒng)共用，旁路系統(tǒng)不單獨提供油源，系統(tǒng)簡化。

提供旁路系統(tǒng)快開、快關及再熱器、冷凝器保護功能。

旁路系統(tǒng)改造投運后，操作靈活，功能齊備，控制精度大大提高。

綜上所述，旁路系統(tǒng)應作為DCS分散控制系統(tǒng)中一個站，采用一體化設計后DEH、MEH、BPC可以實現數據通訊、信息共享，減少測點和一次變送器，減少繁瑣的信號接口及系統(tǒng)間的通訊，系統(tǒng)之間可以實現資源共享。

6 結束語

在對閥門本體保留的情況下，對旁路供油系統(tǒng)改造后，取消原液壓油站及附屬設備，極大降低了故障風險，選用合適的油動機，完全滿足旁路開關及調節(jié)需要。對控制系統(tǒng)進行DCS一體化改造，對于檢修、維護、檢查等都非常方便，對于備件也能夠做到統(tǒng)一，對于類似機組旁路的改造具有極好的借鑒。