大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)2024/3/11大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)§7-1概述2大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)一、問題的提出1、汽輪發(fā)電機組采用中間再熱（1）中間再熱

在中間再熱式機組的運行過程中，由鍋爐過熱器來的新蒸汽經汽輪機高壓缸做功后，送到再熱器進行再加熱，使其溫度達到或接近新蒸汽溫度而成為再熱蒸汽，再熱蒸汽送到汽輪機中壓缸繼續(xù)做功，這就是一次中間再熱。3大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

（2）采用中間再熱意義:

對在高壓缸做功后的蒸汽進行再熱，不僅提高汽輪機終端的排汽干度，而且改善了汽輪機末級的工作條件；如果再熱蒸汽壓力選得合適，采取一次中間再熱后可提高機組熱效率達4%~5%。2、汽輪發(fā)電機組采用單元制

根據中間再熱式汽輪發(fā)電機組的運行要求，再熱蒸汽的壓力要隨機組的負荷變化而變化，即機組出力不同時，對再熱汽壓力的要求也不同。這樣機組若采用母管制，則各臺機組的出力不同對再熱蒸汽壓力要求不同，再熱汽分配就成問題。因而中間再熱式機組不能采用母管制熱力系統(tǒng)，而只能采用單元制熱力系統(tǒng)，即一機對一爐的運行方式。4大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)3、機、爐間的協(xié)調

(1)在單元制運行方式下，鍋爐、汽輪機、發(fā)電機縱向成為一個獨立的整體，機、爐一一對應而使鍋爐產生的蒸汽無法存儲，這就要求機組之間要相互配合協(xié)調動作。(2)在機組正常運行時，這種協(xié)調關系由機爐協(xié)調控制系統(tǒng)來完成，即協(xié)調系統(tǒng)根據外界負荷的要求，協(xié)調機、爐的工作，使之既滿足外界負荷要求又保證機組安全運行。(3)協(xié)調控制系統(tǒng)目前的功能范圍還不能做到全程控制，這樣在單元機組啟動、停機，甚至發(fā)電機組急甩負荷的情況下，如何協(xié)調機、爐的動作就是一個新問題。5大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)4、解決鍋爐的過剩蒸汽

由于機、爐特性上的較大差異，使得機組在起動和低負荷工況下，由于單元機組不再有儲備蒸汽的蒸汽母管，就必須解決鍋爐的過剩蒸汽，否則鍋爐對空排汽將損失大量的凝結水。5、解決再熱器保護

設置在鍋爐內的再熱器，均需經常流動一定量的蒸汽以冷卻其管路，使再熱器管壁不超溫。依據再熱器選用的金屬材料及爐內布置情況，通常要求冷卻再熱器的蒸汽流量約為設定值的14%左右，而汽輪機空載時的進汽量僅為額定值的5%

8%，特別是汽機甩負荷時瞬時流量為零，停機不停爐運行時汽輪機完全不進汽。由此可見，中間再熱器機組必須解決再熱器保護問題。

6大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)二、汽輪發(fā)電機組采用中間再熱帶來的新問題

1.中間再熱式單元機組的出現帶來兩個問題：

①機組啟動和低負荷下，如何處理鍋爐的過剩蒸汽；②中間再熱器的保護。

2.解決措施

實踐表明，在中間再熱器式單元機組中設置汽輪機旁路系統(tǒng)可解決上述問題，同時還給機組的運行帶來了靈活性，提高了機組在電網中的適應能力。

7大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)§7-2旁路系統(tǒng)結構和容量8大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)一.定義

所謂汽輪機旁路系統(tǒng)，就是汽輪機并聯(lián)上一個由蒸汽管路及減溫減壓裝置組成的蒸汽旁路系統(tǒng)。從而可使高參數不經過汽輪機的通流部分，而由并聯(lián)的蒸汽減溫減壓裝置進入低一級蒸汽參數的管路或凝汽器。二.汽輪機旁路系統(tǒng)的結構方式

在結構上有一級大旁路系統(tǒng)、兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)和三級旁路系統(tǒng)等三種典型方式。三.旁路蒸汽容量

汽機旁路系統(tǒng)的容量，是指經旁路系統(tǒng)的最大蒸汽量占鍋爐額定蒸發(fā)量的百分數。一般來說，旁路系統(tǒng)的容量越大，對加快機組的啟動越有利，有30%、50%、100%等。9大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

上圖給出了一個停機10h后起動時間與旁路容量關系的例子。由圖可以看出，當旁路容量大于50%后增加旁路容量對加快機組的啟動不如小于50%旁路容量那樣顯著，對于主要為改善機組起動性能的旁路系統(tǒng)來說，其容量一般在30%

50%左右。1、起動時間與旁路容量關系10大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)2、旁路系統(tǒng)容量選擇的考慮因素（1）鍋爐穩(wěn)定燃燒的最低負荷

鍋爐穩(wěn)定燃燒的最低負荷與爐型、煤種有關，有時需要通過試驗來確定，對于停機不停爐工況，其旁路系統(tǒng)的容量應按最低負荷考慮。（2）保護再熱器所需的最小蒸汽量

滿足保護再熱器所需的最小蒸汽量為機組容量的30%-40%，根據運行經驗，保護再熱器所需的蒸汽量為額定蒸發(fā)量的10%-20%左右。

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（3）沖轉汽輪機所需的蒸汽量

對于承擔基本負荷的機組，其起動工況多為冷態(tài)或溫態(tài)、起動次數較少?；瑓灯饎訒r所需沖轉壓力及其相應的蒸汽量較低。一般30%的旁路容量就可以滿足。

總之，機組旁路系統(tǒng)的容量選擇應保證鍋爐最低穩(wěn)燃負荷運行的蒸汽量能從旁路通過，同時能滿足機組起動或甩負荷工況下，為保護再熱器所需的冷卻蒸汽量通過。

12大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)四．三級旁路系統(tǒng)

三級旁路系統(tǒng)的組成示意圖如下圖，它由大旁路裝置，高壓旁路裝置及低壓旁路裝置組成。圖.三級旁路系統(tǒng)13大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

(1)大旁路裝置

位于蒸汽主管道和凝汽器之間，鍋爐來的新蒸汽經過減溫減壓后直排凝汽器，這樣在機組發(fā)生事故甩負荷時，通過大旁路可維持鍋爐在最低穩(wěn)燃負荷下運行。

(2)高壓旁路系統(tǒng)

位于主蒸汽管道和再熱器入口之間的減溫減壓裝置是汽輪機高壓缸的旁路。由鍋爐來的新蒸汽可不經過高壓缸而由旁路減溫減壓后進入再熱器；14大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

（3）低壓旁路

經鍋爐再熱器加熱后的蒸汽可經過位于再熱器和凝汽器之間的減溫減壓裝置進入凝汽器，該旁路裝置與汽機中、低壓缸并聯(lián)而稱為低壓旁路。低壓旁路裝置和高壓旁路裝置以串聯(lián)方式，將鍋爐的新蒸汽不經過汽機的高、中、低壓缸，而直接由主蒸汽管道引至再熱器再排入凝汽器，從而冷卻了再熱器。15大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

五．兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)

兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)的組成如下圖，它與上圖所示的三級旁路系統(tǒng)不同之處，就是沒有設置位于主蒸汽管道和凝汽器之間的大旁路裝置，而高壓旁路裝置和低壓旁路裝置以串聯(lián)方式組成汽輪機的旁路系統(tǒng)。圖.二級串聯(lián)旁路系統(tǒng)16大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

(1)高壓旁路系統(tǒng)

為保護鍋爐再熱器以及機組起動間的暖管暖機而提供汽源；(2)低壓旁路系統(tǒng)

將再熱蒸汽引入凝汽器，可提供再熱汽系統(tǒng)暖管并回收工質。旁路系統(tǒng)的這種結構方式不僅可以保護再熱器，而且基本上能滿足機組啟動時蒸汽參數與汽輪機金屬溫度匹配的要求，當汽輪機甩負荷時可使汽輪機保持空負荷運行或帶廠用電運行。17大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

六．一級大旁路系統(tǒng)

下圖是一級大旁路系統(tǒng)的組成示意圖，它僅由位于鍋爐和凝汽器之間的減溫減壓裝置組成，由鍋爐來的新蒸汽經旁路系統(tǒng)減溫減壓后直接排入凝汽器。圖.一級大旁路系統(tǒng)

主要作用：為鍋爐產生一定參數和流量的蒸汽以滿足機組起動和事故處理的需要，并回收工質。特點：設備簡單，但不能保護再熱器，故只能應用在再熱器不需要保護的機組上。18大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)§7-3旁路系統(tǒng)的功能19大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)一、改善機組起動性能

機組冷態(tài)或熱態(tài)起動初期，當鍋爐產生的蒸汽參數尚未達到汽輪機沖轉條件時，這部分蒸汽由旁路系統(tǒng)通流到凝汽器，以回收工質和熱能，適應系統(tǒng)暖管和儲能的要求。特別是在熱態(tài)起動時，鍋爐可用較大的燃燒率、較高的蒸發(fā)量運行，加速提高汽溫使之與汽機的金屬溫度匹配。20大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)機組的啟動過程曲線21大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

（1）點1表示開始停爐，此刻鍋爐出口主汽溫度為汽機入口溫度（金屬）。在停爐期間內，鍋爐溫度要比具有良好保溫的汽機金屬溫度下降快得多。

（2）點2為鍋爐重新開始點火起動，此刻向汽機送入低溫蒸汽是不容許的，因為會給汽機造成過大的熱應力。通過旁路系統(tǒng)將鍋爐產生的蒸汽排入凝汽器，從而容許鍋爐采取較大的燃燒率、提高汽溫的上升速度，直到滿足汽機沖轉條件（點3），縮短起動時間。

（3）汽輪機在定速（點4）并網帶負荷過程中，旁路系統(tǒng)仍起著調節(jié)和保護作用，從而改善了機組的起動性能。22大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)二、適應機組的各種起動方式

在機組起動時，可通過控制高壓旁路閥和高旁噴水閥來控制新蒸汽壓力和中、低壓缸的進汽壓力，以適應機組定壓運行或滑壓運行的要求。單元機組滑參數運行時，先以低參數蒸汽沖轉汽輪機，隨著汽機暖機和帶負荷的需要，不斷提高鍋爐的主蒸汽壓力和主汽流量，使蒸汽參數與汽機的金屬狀態(tài)相適應。三、保護再熱器

在鍋爐起動或汽輪機甩負荷工況下，鍋爐新蒸汽經旁路系統(tǒng)進入再熱器，以確保再熱器不超溫23大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)四、汽輪機短時故障，可實現停機不停爐運行

停機時，鍋爐產生的新蒸汽經旁路系統(tǒng)減溫、減壓后進入凝汽器，回收了工質。五、電網故障時，通過旁路系統(tǒng)的能量轉移，機組可帶廠用電負荷運行。六、當主蒸汽壓力或再熱蒸汽壓力超過規(guī)定值時，旁路閥迅速開啟進行減壓泄流，從而對機組實現超壓保護。

總之，汽機旁路系統(tǒng)具有起動、泄流和安全三項功能，從而較好地解決了機組起動過程中機、爐之間不協(xié)調問題，改善了起動性能。對于再熱器保護問題，回收工質問題都可以解決。24大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)§7-4旁路控制系統(tǒng)組成及作用25大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

國內大多數單元機組配置兩級串聯(lián)的旁路系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)應包括以下的子系統(tǒng)。一、控制系統(tǒng)的組成

1．高壓旁路控制系統(tǒng)

（1）主蒸汽壓力及汽輪機甩負荷壓力保護回路；（2）主蒸汽壓力自動給定和手動給定控制回路；（3）高旁后蒸汽溫度控制回路。2．低壓旁路控制系統(tǒng)

（1）再熱蒸汽壓力及汽輪機甩負荷保護回路；（2）再熱器出口蒸汽壓力控制回路；（3）低旁后蒸汽溫度控制回路；（4）凝汽器保護回路。26大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)二、控制系統(tǒng)的作用1．高壓旁路控制系統(tǒng)的作用

（1）當主蒸汽壓力超過限值，汽輪機甩負荷或緊急停機時，高壓旁路系統(tǒng)可迅速自動開啟進行泄流，維持機組的安全運行。（2）在機組起動過程中，主蒸汽壓力給定值依據機組起動過程中各階段對其值的不同要求，自動或由運行人員依據運行狀況手動給出，控制系統(tǒng)按給定值自動調整旁路閥開度，保證主蒸汽壓力隨給定值變化。（3）在高壓旁路開啟后，為保證高壓旁路出口蒸汽溫度滿足再熱器的運行要求，控制系統(tǒng)自動調整噴水閥開度，控制噴水量達到調整溫度之目的。27大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

2．低壓旁路控制系統(tǒng)的作用

（1）當再熱蒸汽壓力超過限值，或汽輪機甩負荷時，控制系統(tǒng)可立即自動開啟低壓旁路閥和噴水閥，以保證機組安全運行。在手動或自動停機時，低旁閥也會自動快速開啟。（2）在機組運行期間，再熱蒸汽壓力是一與機組出力有關的參數。低壓旁路控制系統(tǒng)可依據機組的出力給出再熱蒸汽壓力定值，通過調整低壓旁路閥的開度來保證再熱蒸汽壓力在給定值，而滿足機組的運行要求。28大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

（3）為保證凝汽器正常運行，低旁后的蒸汽溫度應在規(guī)定的范圍內變化，低壓旁路控制系統(tǒng)可自動調整噴水量來保證溫度在該范圍內變化。（4）由于低壓旁路系統(tǒng)出口蒸汽直接排入凝汽器，鑒于凝汽器的安全運行，應不能對凝汽器的真空和水位造成影響。因此，當出現凝汽器真空過低，水位過高，噴水閥出口水壓過低或噴水閥打不開等情況時，控制系統(tǒng)可迅速關閉低壓旁路閥，解列低壓旁路系統(tǒng)。29大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)§7-5旁路控制系統(tǒng)的控制特性30大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)一、定義

指系統(tǒng)中的閥門特性，是閥門特性的好壞以及執(zhí)行機構的動作速度和可靠性。目前，旁路系統(tǒng)中的執(zhí)行機構主要為電動執(zhí)行機構和液動執(zhí)行機構。二、液動執(zhí)行機構

液動執(zhí)行機構的特點是可靠性高、力矩大、動作速度快;一般可在3~5s內完成動作，在技術、設備上都比較完善。但系統(tǒng)設備投資大，系統(tǒng)比較復雜；需要專用油泵，而增加了運行費用和維護工作量。液動驅動裝置布置在高溫蒸汽管道區(qū)，因而要設置防火裝置。31大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

三、電動執(zhí)行機構

電動執(zhí)行機構的特點是設備投資小、工作可靠性高；檢修和維護工作量小、運行費用小。問題是力矩較小、動作慢，一般全開時間在45s左右，但目前德國西門子公司制造的電動執(zhí)行機構采取高速、低速兩個馬達或多級變速馬達驅動，而使其執(zhí)行機構完成動作時間縮短到5s。32大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)§7-6蘇爾壽旁路控制系統(tǒng)33大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

目前，國內大型火電機組中配備的汽輪機旁路控制裝置幾乎都是引進型。其中，較多的是從德國西門子公司引進的；其次是瑞士蘇爾壽公司的產品；國內旁路控制裝置有TELEPERM-C型的集成運算放大器為核心的組件組裝式儀表，以及TELEPERM-M型的以微處理機為核心的微機分散控制系統(tǒng)。蘇爾壽公司的旁路控制裝置有AV-4型、AV-5型和AV-6型；AV-4型是以集成運算放大器為核心的組件組裝式儀表，AV-5型則是一種過度型產品，AV-6型為微機分散控制系統(tǒng)。34大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

瑞士蘇爾壽(SULZFR)公司為電站提供閥門、液壓執(zhí)行結構、供油裝置及控制裝置在內的整套汽機旁路系統(tǒng)。采用電液伺服機構的旁路閥門具有較大的提升力和快速的啟閉性能，因而能適應大型機組高蒸汽參數的汽機旁路閥門快速動作要求。某廠300MW機組上的旁路控制系統(tǒng)作一介紹，該控制裝置為以微機為核心的分散控制系統(tǒng)AV6。35大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)旁路閥

噴水調節(jié)閥

隔離閥減壓閥噴水調節(jié)閥

圖.機組的旁路系統(tǒng)一、旁路系統(tǒng)的組成

36大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

由高壓旁路和低壓旁路以串聯(lián)的方式組成的兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)，其中，高壓旁路由一條蒸汽管路及減溫減壓閥組成，而低壓旁路則由兩條容量相同的蒸汽管路及閥門組成。高壓旁路中，旁路閥BP可以減溫減壓，其最大通流量可達900t/h；BPE為噴水調節(jié)閥；BD為隔離閥，用于蒸汽減溫的減溫水來自鍋爐的給水，給水壓力很大，因此BD閥同時具有減壓作用。

在低壓旁路中，LBP為減壓閥，其最大通流量可達600t/h；LBPE為噴水調節(jié)閥；減溫水為凝結水。其中，高壓旁路閥除了減溫減壓外，還可代替安全閥，這是蘇爾壽公司的獨創(chuàng)。37大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

蘇爾壽旁路控制系統(tǒng)配備的全部是液壓執(zhí)行結構，電液伺服控制閥控制閥門開閉的全行程時間，一般可在10～15s范圍內；在高壓旁路閥執(zhí)行機構和低壓旁路閥執(zhí)行機構上裝有快行程裝置，在保護性快速動作時，全行程時間達2～3s。二、高壓旁路控制系統(tǒng)

主要作用是在機組起動過程中，通過調整高壓旁路閥的開度來控制主汽壓力，以適應機組起動的各階段對主汽壓力的要求。它包括兩個控制回路：高壓旁路閥(BP)開度控制回路和噴水閥(BPE)開度控制回路。

38大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)圖.高壓旁路系統(tǒng)1．三種運行方式

機組從鍋爐點火、升溫、升壓到機組帶負荷運行至滿負荷，旁路控制系統(tǒng)經歷閥位方式、定壓方式、滑壓方式三個控制階段。

39大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)40大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

（1）閥位方式：在鍋爐點火、暖管階段，高壓旁路閥按規(guī)定的“閥位控制”方式運行。分為三部分：最小開度控制、開度漸升控制、最大開度控制。

①最小開度控制。在旁路系統(tǒng)投入的初期，主蒸汽壓力PT小于系統(tǒng)設定的最小壓力定值Pmin，高壓旁路閥BP不會自動開啟，而是通過預置的最小開度Ymin強制開啟高旁閥BP到Ymim。值。最小開度的設定可根據機組的情況設定。隨著鍋爐升溫升壓，主汽壓力PT上升，而旁路閥BP保持在此開度上。鍋爐產出的蒸汽經高壓旁路系統(tǒng)到再熱器，再到低壓旁路系統(tǒng)，從而加熱管路系統(tǒng)，并使主汽壓力逐漸升高。41大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

②開度漸升控制。隨鍋爐燃燒的加強，主蒸汽壓力PT上升到最小值Pmin時，高壓旁路控制系統(tǒng)根據壓力偏差開啟高旁閥BP，增大高旁的進汽量，并維持主蒸汽壓力PT在最小值Pmin。

③最大開度控制。當高旁閥的開度達到最大值Ymax時，高旁閥BP保持在該值，主蒸汽壓力設定值Pset按不超過預定的壓力梯度逐漸增大，從而提高主蒸汽壓力；同時主蒸汽壓力PT的上升率也就受到設定速率限值。隨著主蒸汽壓力的不斷增加，壓力定值也跟蹤升高，主蒸汽壓力和壓力定值始終保持跟蹤上升的關系。最大開度Ymax在操作臺上預置。

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（2）定壓方式：當鍋爐主汽壓力達汽機沖轉壓力時，旁路系統(tǒng)進入“定壓運行”方式。此時，壓力設定值保持不變，以保證汽機起動時的主蒸汽壓力，實現定壓起動。

①20kg／cm2壓力定值階段。在定壓運行初期，主蒸汽壓力PT和定值都維持在20kg／cm2的汽機沖轉壓力值。當滿足沖轉條件所需的主蒸汽壓力和主蒸汽溫度時，汽機沖轉，耗汽量增加，高旁閥BP朝關閉方向動作，以維持PT在20kg／cm2。在此條件下，汽機轉速由600r／min逐漸上升到1700r／min，并在1700r／min的轉速下暖機。

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②35kg／cm2壓力定值階段。當汽機暖機結束時，壓力定值Pset手動增加到35～40kg／cm2，汽機升速到3000r／min，并帶上5％的初負荷。此間，高旁閥BP起調節(jié)主蒸汽壓力的作用，當主蒸汽壓力PT大于Pset時BP閥開大，反之BP閥關小。在“定壓運行”階段，高旁閥BP是逐漸關小的。

③42kg／cm2壓力定值階段。隨著鍋爐燃燒率的增加，繼續(xù)增大壓力定值為42kg／cm2，主蒸汽壓力達到42kg／cm2，壓力定值按=5kg／cm2／min的速率逐漸增加到80kg／cm2。當PT達到80kg／cm2時，高旁閥BP應進入關閉狀態(tài)，系統(tǒng)進入“滑壓運行”階段。

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（3）滑壓方式：機組負荷到達30％時，旁路閥關閉，旁路系統(tǒng)的起動控制功能自動轉為正常運行中的“升壓保護”功能。進入滑壓運行方式后，主蒸汽壓力設定值自動跟蹤主蒸汽壓力實際值PT，并且只要新蒸汽壓力的變化率小于所設定的升壓率，則壓力定值總是稍大于壓力實際值，從而保證高旁閥BP保持在關閉狀態(tài)。在運行中，如果鍋爐出口壓力有擾動，且壓力變化率大于設定的變化率，則高旁閥BP便立即開啟。擾動消失后，壓力設定值大于實際值，高旁閥再度進入關閉狀態(tài)。BP閥一開啟，滑壓方式便轉為定壓方式，壓力定值便等于轉換方式瞬間的壓力波動值加上壓力閥限值。45大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

起動過程中，旁路系統(tǒng)各種運行方式的實現，關鍵是壓力給定值的形成、切換和跟蹤。壓力給定回路應能根據主蒸汽壓力的變化給出不同值，使高壓旁路閥自動的開大或關小。在機組起動階段壓力定值的變化較頻繁，機組定壓運行階段壓力定值為常數，滑壓階段壓力定值跟蹤主蒸汽壓力而變化。2．主汽壓力控制

在汽輪機未沖轉之前，主汽壓力PT的大小取決于鍋爐的燃燒率大小和蒸汽管的通流阻力。因此調節(jié)高壓旁路閥BP的開度，即可調整主汽壓力。46大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

高壓旁路閥的開度跟隨目標開度y變化，目標開度y是控制器SCO對入口偏差信號△PT的運算后的輸出信號。當PT>PS時，△PT為正，控制器輸出的目標開度y增加，BP閥開大；若PT<PS時，則△PS為負，目標開度y減小，BP閥關小。高壓旁路閥BP開度的變化，調整主汽壓力PT趨于設定值PS。

(1)限值模塊RIB。在主汽壓力設定值回路中，模塊RIB為變化率限值功能組件，其組成原理方框圖如下圖所示。如圖可知，RIB的輸入信號x與其輸出信號y的差值e在限幅器限值以內時，這是一個積分加負反饋的閉合回路，實際為一個慣性環(huán)節(jié)，即輸出信號y跟隨輸入信號x變化。47大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)圖.RIB原理方框圖

如果輸入信號x的變化(設增加)造成x-y=e>a，這表明輸入信號的變化率較大，則限幅器的輸出為a，積分器按固定的速率變化，即

RIB的輸出信號的變化速度與限幅值a和積分器時間常數T有關，調整其中一個參數即可設定速率限制組件的限值。

48大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

(2)控制系統(tǒng)的工作過程分析

1）閥位階段。鍋爐點火后，運行人員在旁路系統(tǒng)操作站上按下“鍋爐起動”按鈕，并將高壓旁路閥控制投入“自動”工況。在高旁系統(tǒng)圖中，切換開關動作，控制回路如下圖所示。

圖.閥位控制階段系統(tǒng)組成49大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

由于RIB開始設置了最小壓力值Pmin(為正)，在鍋爐點火之后，因主汽壓力PT由零開始增加，所以△PT為負，PI控制器輸出應為零，即高壓旁路閥的目標開度應為零。但為了疏水和加速鍋爐的升溫升壓過程需要給調節(jié)器加一個最小開度Ymin，即Y=Ymin，這樣鍋爐點火，控制系統(tǒng)投入后，就開啟高壓旁路閥使之開度達到Ymin值。鍋爐起動后一段時間內，主汽壓力PT上升，在PT≤Pmin之前，△PT≤0，所以PI調節(jié)器輸出一直保持在Ymin，即BP開度一直保持在最小開度上。一旦PT上升且高于最低壓力Pmin，則△P>0，調節(jié)器輸出Y從Ymin基礎上增加，高壓旁路閥在最小開度上開始開大。此后，盡管鍋爐燃燒率不斷增加，但由于BP閥也在迅速開大，從而迫使主汽壓力PT維持在Pmin附近。50大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

在高壓旁路閥開度Y尚未達到設定的最大開度Ymax之前，△Y為負，P調節(jié)器輸出信號P0為負，RIB輸出不會增加只保持在Pmin值。只有在Y達到并超過Ymax時，△Y為正，P0為正，RIB輸出PS才會在Pmin基礎上上升。在這樣的條件下，可得下述關系：51大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)上式中：Kp——PI調節(jié)器的比例增益；Ti——PI調節(jié)器的積分時間；K——閥位調節(jié)器的比例增益；T——閥位調節(jié)器的慣性時間常數。由積分作用可知，有52大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

實際投運中，一旦主汽壓力接近沖轉壓力時，燃燒率的增加明顯減小，同時由上式知在K值較大時

上式表明：在高壓旁路閥開度Y達到設定的最大開度Ymax后基本上保持不變。

53大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

從控制圖可以看出，如果Y繼續(xù)增加，使△Y為正，而P調節(jié)器K值很大，則P0增加較快，從而壓力定值PS增加較快，而造成PS>PT，△PT為負，經PI調節(jié)器運算又使Y下降。Y下降，BP閥關小，又造成PT上升，在PT≥PS時，Y不再下降而又會回升，……實際運行結果是Y保持在附近，PT在Pmin基礎上上升，直到汽輪機沖轉壓力。在閥位控制階段，主汽壓力設定值和實際值，高壓旁路閥BP的開度等變化曲線和上述分析是一致的。54大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

2)定壓階段。當主汽壓力上升到汽機沖轉壓力時，汽機隨時可以沖轉。汽機一旦沖轉，系統(tǒng)圖中開關KF復歸，壓力速率限制器輸入信號由SP設定。壓力定值設定器為具有模擬存儲功能的操作器，在閥位階段其輸出始終跟蹤RIB入口信號變化，一旦轉入定壓力方式運行時將不發(fā)生擾動。由于汽輪機沖轉，汽機進汽量不斷增加，對主汽壓力PT而言，由于通流阻力的下降，引起PT下降，從而有PT<PS，PT為負，調節(jié)器輸出BP閥目標開度Y開始減小，BP閥朝關閉方向動作。由于此階段鍋爐燃燒率并未減小，所以BP閥關小又促進PT回升。在沖轉，升速至機組并網帶負荷之前，主汽流量僅僅是原先完全由高壓旁路系統(tǒng)流通，改變?yōu)橐徊糠钟善麢C高壓缸通流，即主汽流量逐漸轉移到汽機而已。55大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

在提高鍋爐燃燒率的條件下，可提高主汽壓力的設定值SP，使PS增加，PS>PT時，高壓旁路閥繼續(xù)關小，主汽壓力PT上升。機組并網帶初負荷(15MW)，主汽壓力PT提升到35kgf／cm2。再次提高壓力定值，機組升負荷，達40~50MW，PT=42kg／cm2段；再提高壓力定值，達到PT=80kg／cm2，負荷約80～100MW段，這時高壓旁路閥完全關閉，即原先通過高壓旁路的蒸汽流量完全轉移到汽輪機。以上就是機組起動的定壓方式階段，主汽壓力并不是不變，而是逐漸小幅度的提升，以加速機組的起動過程。56大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

從鍋爐點火，到機組帶約30％負荷這一起動過程可以看出高壓旁路系統(tǒng)的作用：即利用旁路系統(tǒng)來平衡機、爐之間的能量供求不平衡矛盾。在汽機起動之前，鍋爐產生的蒸汽由旁路通流，而不需對空排汽，避免損失大量工質。一旦汽機起動，旁路控制系統(tǒng)自動將蒸汽轉移到汽機去做功。這就是高壓旁路的自動調節(jié)功能。3)滑壓階段。在高壓旁路閥關閉后，系統(tǒng)圖中切換開關KE動作，主汽壓力設定值PS為57大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

故使定值高于實際值△P；由于在閥位階段時已解除最小開度控制，所以保證調節(jié)器輸出值在0位。除非在機組升壓、升負荷過程中，主汽壓力PT瞬時變化較快，而造成PT>PS時，高壓旁路閥才快速開啟，進行泄流減壓。

4)正常運行時的保護功能。當機組處于正常運行時，如果主汽壓力PS過高，而越過規(guī)定的限值時，邏輯回路動作，作用到執(zhí)行機構的快開裝置，執(zhí)行機構快速動作開啟高壓旁路閥，進行泄流減壓，待壓力恢復時，自行關閉，起著安全閥作用。58大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

在起動過程中，若高壓旁路閥開啟，而低壓旁路閥在延時一段時間后仍不打開，或高壓旁路閥后蒸汽溫度過高，或減溫水壓力低時，控制系統(tǒng)給出快關指令，強制性關閉高壓旁路閥。

3．高旁后蒸汽溫度控制在機組起動過程中，高壓旁路閥流通的蒸汽將直接引入再熱器，根據再熱器的運行要求，其入口溫度要保持在一定范圍，一般入口冷端溫度保持在330℃左右。在機組正常運行時，主汽溫高達540℃，此時高旁動作，不減溫的蒸汽是不能進入再熱器的。59大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

高旁后的蒸汽溫度的控制是通過改變噴水閥BPE的開度，調節(jié)噴水量來實現。高旁控制系統(tǒng)是一個單回路定值控制系統(tǒng)。實際上，由于溫度控制對象的慣性較大，純單參數反饋控制效果是比較差的，在高旁系統(tǒng)圖中，壓力控制器和溫度控制器均稱為“SCO”它不同于一般的PI調節(jié)器，應用了現代控制理論。在實際應用中，該系統(tǒng)將引入旁路蒸汽流量來修正控制強度。考慮到在不同負荷下，相同的溫度偏差應具有不同的噴水強度。系統(tǒng)中將用主汽壓力與高旁閥開度經函數轉換得到的通流面積相乘而計算出通流蒸汽量，該蒸汽量信號作為乘法系數修正噴水量控制信號，從而改變噴水強度。60大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)在起動過程中，如果高壓旁路閥快速關閉，則噴水閥BPE也快速關閉。減溫水隔離閥BD的控制采用兩位控制，由邏輯回路控制其狀態(tài)。在高壓旁路閥關閉時，減溫水隔離閥同時快速聯(lián)鎖關閉，起隔離噴水的作用；當高壓旁路閥全開時，BD閥也同時聯(lián)鎖開啟(100％開度)，起著降低減溫水調節(jié)閥給水壓力的固定節(jié)流作用(BD后壓力為BD前壓力的0.6倍)，以保證減溫水調節(jié)閥BPE的最佳壓力條件，從而改善調節(jié)閥的調節(jié)特性。61大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)三、低壓旁路控制系統(tǒng)圖.低壓旁路控制系統(tǒng)62大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

對于高壓旁路和低壓旁路以串聯(lián)方式構成的旁路系統(tǒng)，在機組起動過程中，高、低旁路必須協(xié)調動作，才能完成旁路系統(tǒng)的功能。在汽機未沖轉之前，鍋爐產生的新蒸汽經高壓旁路進入再熱器，再熱器送出的蒸汽將由低壓旁路通流至凝汽器。

鑒于蘇爾壽公司的低壓旁路均設計成雙管路熱力系統(tǒng)，因而有兩個容量相同的低壓旁路調節(jié)閥和兩個相應的低壓旁路噴水閥。低旁閥LBP1、LBP2只具有減壓功能，因此還需設置兩個減溫器。63大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

兩條低壓旁路管路處于并聯(lián)工作狀態(tài)，因此低壓旁路閥開度指令來自同一個控制器輸出，兩個噴水閥開度指令也來自同一個控制器輸出。

1．再熱器壓力控制回路再熱蒸汽壓力隨機組負荷變化而變化，這是再熱式壓力控制系統(tǒng)設計所必須遵循的。再熱蒸汽壓力是通過調整低壓旁路閥LBP1、LBP2的開度來實現。64大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

低壓旁路閥的開度指令由壓力控制器SCO產生，目標開度Y的增加或減小取決于控制輸入信號△PH。這是一個定值變化的單回路控制系統(tǒng)，再熱蒸汽壓力PRH的給定值PS是由信號P1進行處理后獲得。P1為汽機第一級壓力，它與機組的負荷成正比，代表機組的負荷。在鍋爐點火后，升溫、升壓，汽輪機沖轉之前，汽機第一級壓力P1=0，而設定值PS=Pmin。

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這樣，在再熱蒸汽壓力PRH≤Pmin之前，△PH≤0，控制器輸出Y=0，低壓旁路閥LBP1、LBP2保持在關閉狀態(tài)。由高壓旁路工作過程可知，在主汽壓力PT≤Pmin(主汽壓力最小值)之前，高旁閥僅保持在一個較小開度上，即流過的蒸汽量很小，因此低壓旁路閥不必開啟。只有在高壓旁路閥迅速開大，大量蒸汽進入再熱器，使PRH迅速升高，達到PRH>Pmin(低旁閥開啟的最低壓力)時為正，控制器輸出的目標開度Y迅速增大，低旁閥迅速開啟。高壓旁路閥、低壓旁路閥迅速開啟并達到最大開度升壓速度大大加快。66大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

當汽輪機沖轉后，升速并逐漸帶負荷，汽機第一級壓力P1開始上升，當P1>Pmin值時，再熱蒸汽壓力設定值PS=P1+△P0這樣導致PS>PRH、△PH<0，控制器輸出Y開始減小，低壓旁路閥朝關閉方向動作，再熱蒸汽壓力PRH不斷上升，隨著PS的增加，最后完全關閉低壓旁路閥。隨著機組負荷的增加，P1不斷上升，PS最后被保持在最大值Pmax，Pmax整定得略低于再熱器安全門動作值；這樣，當再熱蒸汽壓力PRH超過PS=Pmax時，低壓旁路閥開啟，進行泄流減壓，而不造成安全門動作，只有在低旁開啟后仍不能阻止再熱蒸汽壓力的上升時，安全門才動作。67大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

2、低旁后蒸汽溫度的控制

低旁后蒸汽溫度的控制采用的是噴水閥開度跟蹤低壓旁路開度的隨動系統(tǒng)，由于減壓閥和噴水閥特性存在差異，此外蒸汽量和噴水量之間關系的非線性(從維持溫度角度)，因此在上圖中，噴水閥開度指令是旁路閥開度、再熱蒸汽壓力、再熱蒸汽溫度的函數，由模塊C來計算產生噴水閥的目標開度。這是一種前饋控制方式，因此旁路閥后蒸汽溫度一般只控制在凝汽器運行要求的范圍內，精確度取決于計算模塊的特性。68大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)四、凝汽器保護

由于低壓旁路來的蒸汽直接進入凝汽器，因此對凝汽器的安全運行影響很大。通常出現下列情況之一時，應快速解列低壓旁路系統(tǒng)，即

(1)凝汽器真空低；(2)凝汽器溫度高；(3)主燃料跳閘。69大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)§7-7旁路控制系統(tǒng)實例分析70大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

一、汽機高壓旁路控制1.下列情況下高壓旁路強制關閉：機組負荷大于設定值、給水泵全停、高旁出口溫度高、高旁減溫水壓力低、汽機低壓旁路全關。當高旁減溫水自動未投，高旁出口溫度測點故障，高壓旁路控制強制手動操作。2.當汽機高壓旁路開度小于1%，高壓旁路減溫水調節(jié)門強制跟蹤至0%。當高壓旁路出口溫度測點故障，高壓旁路減溫水調節(jié)門強制手動操作。3.在汽機高壓旁路開度大于1%，根據高壓旁路出口溫度設定值與高壓旁路出口溫度實際值的偏差調節(jié)輸出加上汽機高壓旁路開度前饋控制高壓旁路減溫水調節(jié)門開度。71大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

4.當汽機高壓旁路開度大于2%，聯(lián)開高壓旁路減溫水截止閥；當汽機高壓旁路調節(jié)門開度小于1%,延時10秒聯(lián)關高壓旁路減溫水截止閥。5.高壓旁路控制控制方式分為啟動方式、啟動滑壓方式和定壓方式。6.鍋爐冷態(tài)啟動主汽壓力小于最低壓力設定值（1.5MPa），在高旁自動投入時，自動開啟至最小開度5%。72大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)

7.鍋爐啟動升壓時，主汽壓力大于最低壓力設定值（1.5MPa），不大于汽機沖轉壓力設定值（8.4MPa），高壓旁路轉為定壓方式，控制主汽壓力在1.5MPa，一直到高壓旁路控制輸出大于最大開度（60%）時，高壓旁路轉為滑壓方式，高壓旁路將汽水分離器入口溫升控制在2℃/min。高旁開度不低于其設定的最大開度（60%）。8.當鍋爐主汽壓力大于汽機沖轉壓力設定值（8.4MPa），高壓旁路轉為定壓方式，控制主汽壓力不變。9.當汽機沖車和發(fā)電機并網后，隨著汽機帶負荷，高壓旁路維持主汽壓力（8.4MPa）不變，逐漸關閉至零。人為將汽機沖轉壓力設定值提高至9MPa。防止汽機在定壓運行方式下和高旁同時控制主汽壓力。

73大學600MW機組集控運行培訓班熱控第七章汽輪機旁路控制系統(tǒng)10.鍋爐熱態(tài)啟動時，當主汽壓力大于1.5MPa，設定汽機沖轉壓力低于主汽壓力0.1MPa（為滿足高旁定壓投入條件），高旁自動投入后，控制設定汽機沖轉壓力不變。隨著鍋爐燃料量增加，重新設定汽機沖轉壓力至8.4MPa，高壓旁路將汽水分離器入口溫升控制在2℃/min，使鍋爐主汽壓力升高到沖轉壓力8.4MPa。11.當汽機停機時，負荷低于設定值，設定汽機沖轉壓力至8.4MPa，將高壓旁路控制投入自動。隨著汽機