分析汽輪機旁路系統的布置設計

朱珠鳳 李勇 徐俊峰

摘要：汽輪機旁路系統是大型機組常配的系統，在具體應用的時候具備停機不停爐、優化機組啟動性能、帶廠用電運行功能等。為了能夠更好的發揮出汽輪機旁路系統在機組運行中的作用，文章就汽輪機旁路系統總體設計、系統容量選擇、系統運行等問題進行探究，通過各個系統運行的優化來減少汽輪機旁路系統的運行故障。

關鍵詞：汽輪機旁路系統;故障分析;系統容量選擇;系統運行

0? 引言

汽輪機旁路系統最早出現在和直流相關的。在以往，直流采用的是濕態過熱器啟動操作模式，會將過熱器中安排充足的水資源，在這樣狀態下，濕態過熱器過度到干態過熱器往往只能夠通過自動控制閥進行處理。在社會科技的發展支持下，隨著濕態過熱器到干態過熱器的轉變，在直流設計中也開始引入了再熱器，由此，汽輪機高低壓旁路系統應運而生。汽輪機旁路系統經過改進之后不僅能夠縮短系統啟動時間，而且還能節省能量，在實現和汽輪機獨立運行的同時有效減少系統大修的調試時間，延長整個系統的使用壽命。

1? 汽輪機旁路系統功能選擇

1.1 優化系統啟動和蒸汽參數

1.1.1 汽輪機旁路系統高壓缸的啟動方式

高壓缸啟動機組的汽機沖轉進汽由高壓調節汽門進行控制，在這樣狀態下中壓主汽門和中壓調節汽門會處于一種全開狀態，不參與整個系統的調節工作。這樣的機組設定要求旁路系統在汽機沖轉之前及時退出運行，因為只有這樣才能夠有效減少大量高參數蒸汽進入到中壓缸中，避免出現汽機轉速不可控問題的發生。

1.1.2 中壓缸啟動方式

中壓缸啟動的機組是汽機旁路系統最為理想的配置機組，在這個機組的作用下能夠優化機組啟動特性，優化汽機沖轉過程中的各項參數信息。在中壓缸啟動操作的時候，高壓主機汽門和調節汽門會完全處于關閉的狀態，僅僅由中壓調節汽門來控制汽機的汽量進出。

1.2 停機不停爐功能的基本選擇

容量的大小直接影響汽機旁路系統的功能實現，如果汽輪機旁路系統容量足夠、燃煤穩定、燃煤發熱量變化較小，機組在運行的時候不會受到外界因素較多的干擾。對于長時間承擔基本負荷的機組，其熱態啟動次數一般不會受到電網調度的影響，僅僅會因為故障、熱態啟動次數發生相應的變化。

如果煤源不穩定、燃煤發熱量變化較大、不投油最低穩定負荷較高，是否選擇龐大的旁路系統容量成為相關人員需要思考和解決的問題。

1.3 帶廠用電功能選擇

整個汽機旁路系統的帶廠用電功能只有在旁路系統容量和系統配置符合要求的情況下才能夠實現。但是從實際運行情況來看，帶廠用電運行是整個機組運行最糟糕的一種情況，在出現這種情況之后往往會對汽輪機的使用造成較大的損傷，由此還會降低汽輪機的使用壽命。另外，從實際使用情況來看，帶廠用電功能能否在真正意義上實現不僅深受汽機旁路系統本身設計的影響，而且還會受到和鋪筑設備可操作性的影響，因此，為了確保電網的穩定運行，需要相關人員結合電網結構來進行帶廠用電的設計。

2? 汽輪機旁路系統的設計問題

2.1 管道設計問題

在先進技術支持下的汽輪機旁路系統，其在功能上和國外機組情況基本類似，基本包括高壓旁路控制閥門、低壓旁路控制閥門、熱力系統、管道設計等。從整個機組管道設計實際情況來看，旁路系統在運行的時候普遍存在低壓旁路管道投運振動問題，在出現這一問題之后會出現導管斷裂的問題，最終使得油箱系統著火。

在經過系統分析之后發現導致低壓旁路管道發生振動的主要原因是低壓旁路蒸汽控制閥門后面的管道較長，受投運前后壓力的變化的影響，汽體和液體之間的對流相互作用，最終使得管道發生劇烈的振動。

在某一個機組運行的時候進行了如下的實驗操作：在低壓旁路管道處于較低溫度狀態的時候按照之前設計好的旁路投運控制邏輯優先打開噴水減溫閥門，之后投入旁路控制閥門，這個時候管道會發生劇烈的振動。而如果在打開噴水減溫閥門之間稍微打開蒸汽控制閥門，并將低壓旁路控制閥門蒸汽溫度提升到九十攝氏度，再打開噴水減溫控制閥門就不會讓管道出現振動。

2.2 控制閥門選取問題

旁路控制系統閥門的選擇也深刻影響整個機組的運行情況，如果旁路控制系統出現閥門動作異常問題就會使得較多的冷氣進入到高溫機組中，最終使得機組轉子出現彎曲、氣缸發生變形。

以一個300MW的機組為例，其高低壓旁路控制閥門基本采用的是雙速電動門，在這個機組正常運行的時候旁路保護會進入到自動化狀態，而在機組發生跳閘之后，整個旁路系統的高低壓控制閥門就會在第一時間打開。不巧的是，在這個時候廠用電自動切換操作失敗，柴油發電機啟動失敗，旁路控制閥門無法在第一時間關閉。

3? 汽輪機旁路系統容量的選擇

高壓汽輪機組旁路系統容量一般包含額定參數規定下的旁路汽輪機額定壓力和額定溫度，低壓汽輪機組旁路系統容量包含汽輪機前再熱蒸汽額定壓力和溫度，整個旁路系統通流量和額定蒸發量比值代表整個機組旁路系統的基本容量設定情況。

從實際運行上來看，旁路系統容量一般會和機組結構、機組在電網中的運行方式存在關聯。對于具備一定負荷的電阻，如果啟動次數較少可以采取滑參數進行啟動，而如果沖轉壓力較低、蒸發量較少，整個可以采用較小容量的旁路系統。

系統在熱態啟動之后可以通過提升沖轉壓力或者向空中少量排氣來彌補壓力缺失問題。而對于電網要求下的調峰機組運行，在不停爐狀態下可以應用100%容量的旁路系統進行調控，并根據實際情況嚴格把控旁容量。

4? 汽輪機旁路系統的運行

4.1 調整旁路控制閥門和噴水減溫閥之間的聯鎖邏輯

從發展實際情況來看，旁路控制閥門和噴水減溫閥之間的聯鎖邏輯在本質上是一種“水閉汽”，在噴水減溫閥打不開的時候，旁路控制閥門也不能夠打開?；谶@種邏輯的控制模式會形成兩相流的低壓旁路系統，由此加劇兩相流的形成，最終加劇了旁路管道的振動。

針對以上問題需要相關人員采取措施取消“水閉汽”，即在旁路系統穩定運行的時候打開旁路控制閥門和噴水減溫閥門，并在系統運作的時候根據實際情況來控制旁路后的汽溫，確保這個汽溫不超過周圍的旁路保護設定數值。

在機組跳閘旁路控制閥門快要打開的時候需要相關人員預警噴水減溫閥的打開，之后根據旁路后汽溫的變化來逐漸關閉閥門，并將閥門調整到適合的位置上，從而在低壓旁路管道不被改動的情況下有效減少低壓旁路管道的振動。

4.2 將低壓旁路閉鎖高壓旁路控制邏輯轉變為獨立控制閥前壓力

當前我國旁路控制邏輯為低壓旁路閉鎖高壓旁路控制邏輯，在這一邏輯影響下如果低壓旁路控制閥門沒有打開，高壓旁路控制閥門不能夠立即打開。但是從實際操作情況來看，這種設計思想是不合理的，會在無形中加大整個汽輪機旁路系統的運行危險程度。為此，需要將低壓旁路閉鎖高壓旁路控制邏輯轉變為獨立控制閥前壓力，從而有效保護主汽系統不超壓。

4.3 采取措施適當提升機組啟動的沖車參數

在提升機組啟動沖車參數之后盡早將這些參數信息投運到旁路系統、凝結水精準處理系統中，從而在調整啟動汽溫的同時提升汽輪機沖車的汽水品質。

5?; 結束語

綜上所述，從實際操作上來看，汽輪機旁路系統設計存在的各類問題將會直接影響到整個旁路系統的運行和功能的發揮，更無法發揮出汽輪機旁路系統在多個領域的應用作用。為此，在新的歷史時期需要相關人員采取有效的措施調整和優化汽輪機旁路系統，根據社會適用要求改進低壓旁路管道系統，增強整個系統運作的技術性和社會效益性。

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