二拖一聯合循環機組旁路控制策略分析與應用

【摘 要】近些年隨著聯合循環機組在國內的大規模立項建設，聯合循環機組運行的可靠性、經濟性、靈活性越來越受到關注。而聯合循環機組旁路系統不僅能縮短機組啟動時間，還能提升汽輪機啟動前的蒸汽品質，輔以控制系統配合，能更好的實現對機組的優化控制。加強這方面的分析研究，可以提升聯合循環機組的整體控制品質，保證機組的經濟和安全運行。

【關鍵詞】聯合循環 旁路 控制策略

1 F級聯合循環旁路系統的控制策略簡析

國內某項目9F級多軸聯合循環機組，采用二拖一的方式，鍋爐為三壓、再熱、無補燃自然循環鍋爐。兩臺余熱鍋爐分別配備高、中、低三級旁路，高中壓串聯布置，低壓旁路直接將低壓主汽排至凝汽器，低壓旁路采用定壓控制。針對此種布置方式，在了解機組運行方式的基礎上，對其旁路系統在機組啟動、運行、停止全過程的控制策略進行深入分析。

1.1啟動過程中的旁路控制策略

燃機剛啟動時，鍋爐還處于冷態，旁路系統跟蹤實際壓力，保持一個最小開度，相當于鍋爐的疏水器，保證鍋爐的通流量；待鍋爐起壓后，主汽壓力大于某一設定值時，旁路系統切入最小壓力設定模式，開始按照啟動時所選模式和運行操作的升速率來升溫升壓；當達到汽輪機的沖轉壓力時，旁路系統配合汽輪機暖機、沖轉、達到定速，并網帶負荷以后，由汽輪機開始控制主汽壓力，旁路系統切入備用壓力控制模式；切入備用壓力控制以后，旁路壓力設定值是跟蹤實際主汽壓力值加上一個偏置，旁路閥隨著汽輪機升負荷逐漸關閉，旁路系統進入備用狀態。

1.2運行過程中的旁路控制策略

在機組正常運行過程中，旁路閥進入備用壓力控制模式，主汽壓力設定值略大于實際主汽壓力值，并且不超過聯合循環機組的某一允許壓力值。這樣在正常運行時，旁路系統始終處于關閉狀態。而當壓力迅速上升超過系統的限值時，旁路閥能迅速打開，防止系統超壓，并且不損失系統工質，保證系統的安全運行。

1.3退汽或者停運過程中旁路控制策略

在運行過程中，當鍋爐遇到故障退出運行，或者正常停機，需要關閉并汽門，旁路系統迅速投入，調節主汽壓力值，保證機組的平穩運行。退出運行的鍋爐旁路系統需要開啟進行調節，防止汽包水位超限，并隨著負荷降低進入鍋爐的熱量減少，旁路閥逐漸關小，維持鍋爐一定壓力，防止降溫降壓超過限值要求。

2聯合循環背壓機組高旁和啟動旁路系統的控制策略簡析

國外某聯合循環項目電廠與閃蒸水廠聯運，每個聯合循環單元包括兩臺燃機（包括旁路煙囪、三通擋板、余熱鍋爐）和背壓汽輪機，余熱鍋爐為臥式、單壓、帶補燃型（燃氣）、自然循環、高壓余熱鍋爐，配置事故凝汽器，容量為60%額定工況，低壓蒸汽主要供給水廠閃蒸機組，事故工況或者啟動過程中，排入事故凝汽器。旁路系統并聯配置30%的啟動旁路和100%的高壓旁路。

2.1啟動過程中

啟動過程中，旁路主汽壓力初始設定值為一最小固定值，隨著燃機點火啟動，鍋爐升溫升壓，啟動旁路開始緩慢打開。燃機并網帶預設初負荷，投入溫度控制，鍋爐開始按照計算出的系統升溫升壓速率暖機。當暖機完成以后，可以繼續升燃機負荷，當蒸汽流量達到一定設定值時，啟動旁路開始切換到高壓旁路。主汽壓力設定值可以由運行員手動設定，也可以使用ASA功能，自動完成主汽升溫升壓過程。初始不合格低壓蒸汽可以排入事故凝器，當低壓蒸汽合格以后，可以供水廠閃蒸機組。當蒸汽壓力達到預設值時，如果汽輪機進汽管道與主汽閥門暖機完成，可以進行汽輪機沖轉。此時，主汽壓力由高壓旁路控制，如補燃投入，則有運行人員手動控制。汽輪機投入負荷控制，逐漸提高負荷，高壓旁路逐漸關閉退出運行，主汽壓力由汽輪機主汽調門控制。

2.2運行過程中

在汽輪機帶負荷過程中，如汽輪機投入背壓控制，則高壓旁路也可以背壓控制備用，旁路系統背壓調節壓力設定值略低于汽輪機背壓排氣壓力設定值，當汽輪機不能維持背壓壓力時，旁路閥投入，維持低壓蒸汽壓力，當低壓蒸汽壓力穩定時，旁路閥逐漸關閉，進入備用狀態。此時，補燃系統可以投入自動，自動調節主汽壓力，當主汽壓力波動時，可以增加或者減少補燃燃料量，保證主汽壓力穩定。

2.3退汽或者停運過程中

當鍋爐故障需要退出運行時，跳爐則三通擋板迅速關閉，停爐則鍋爐負荷隨著燃機負荷降低而降低，此時爐側主汽門迅速關閉，高壓旁路系統投入運行，保持鍋爐一定的壓力溫度下降速度。當背壓汽輪機故障跳機時，爐側主汽門關閉，旁路系統迅速投入運行，主蒸汽經減溫減壓供給水廠，多余的蒸汽可以排入事故凝汽器。此時，可以降低燃機負荷或者補燃負荷，減少進入事故凝汽器蒸汽的熱量損失。

3不同旁路系統控制策略的不足

（1）預設旁路閥最小開度的控制策略，在不同啟動工況下，會發生旁路閥頻繁的開關，引起主汽壓力和汽包水位大幅波動，此時，只能將旁路切為手動，通過對機組運行工況的調整，待穩定后，再將旁路投入自動。針對此種狀況，需要在運行過程中收集不同啟動工況的運行參數，將不同運行模式加入旁路系統控制策略中，會收到更好的效果。

（2）帶補燃系統的余熱鍋爐，當旁路系統投入主汽壓力控制時，運行員只能手動設定補燃負荷。如果此時補燃系統在自動狀態下，兩個PI控制器相互沖突，導致主汽壓力和汽包的大幅波動，甚至跳機。在機組正常運行中，運行人員需要注意，只有旁路投入背壓控制，補燃系統才能投入自動。

4結語

希望通過對旁路系統控制策略的分析研究，能提高機組的安全、穩定、高效運行性能，并對同類系統的調整提供參考。

參考文獻：

[1]曹秀慧，祝建飛.二拖一聯合循環機組旁路系統及控制[J].浙江電力，2009，50（增）：47-50.

[2]高明帥，陳振山，韓秋喜.燃氣-蒸汽聯合循環二拖一供熱發電機組汽輪機旁路系統的研究[J].華北電力技術，2013，10（7）：30-32.

[3]王燕晉，陳振山.燃氣-蒸汽聯合循環全程旁路系統分析和控制[J].華北電力技術，2014（9）：14-17.

作者簡介：張作文（1988—），男，山東青島人，本科，助理工程師。山東省青島市山東電力建設第三工程公司，研究方向：機電工程。