汽轮机旁路控制系统系统BPC

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1、 摘 要汽轮机旁路系统是现代单元机组热力系统的一个组成局部。它的功能是，当锅炉和汽轮机的运行情况不相匹配时，即锅炉产生的蒸汽量大于汽轮机所需要的蒸汽量时，多余局部可以不进入汽轮机而经过旁路减温减压后直接引入凝汽器。此外，有的旁路还承当着将锅炉的主蒸汽经减温减压后直接引入再热器的任务，以保护再热器的安全。旁路系统的这些功能在机组启动、降负荷或甩负荷时是十分需要的。当机组冷态启动时，在汽轮机冲转、升速或开始带负荷时锅炉产生的蒸汽量要比汽轮机需要的蒸汽量大，此时旁路系统可作为启动排汽用。这样，锅炉可以独立地建立与汽轮机相适应的汽温和汽压，保证二者良好的综合启动，从而缩短了机组的启动时间，也延长了汽轮

2、机的使用寿命。与向空排气相比与回收了工质，又消除了噪音污染。在机组迅速降负荷时，要求汽轮机迅速关小主汽门，而同时锅炉只可能缓慢的降负荷，即锅炉跟不上要求，此时旁路系统起着减压阀的作用。这种情况下，旁路系统的存在使锅炉能独立与汽轮机而继续运行。降负荷幅度越大，越迅速，越显示其优越性。对于甩负荷事故情况，旁路系统能使锅炉保持在允许的蒸发量下运行，把多余的蒸汽引往凝汽器。让运行人员有时间去判断甩负荷的原因，并决定锅炉负荷是应进一步下降还是继续保持下去，以便汽轮发电机组很快重新并网。关键词 大型火电机组，旁路控制，运行调试AbstractLarge-unit is the main power of

3、electricity industry, along with global energy Insufficiency and progress of environment consciousness, now surpercritical and ultra-supercitical units that are high efficiency and low emission have been outstanding epquipmengts in the world. large unit reprsents the tadvanced thermal process theoty

4、, material science and automatic technology. cooperating control between bypass system and large-unit. with safety, high efficiency, low emission, which have close relationship with economic benefit17.Bypass system is important auxiliary equipment of operation of large-unit, and has many funcions, s

5、uch as coopreating startup, recycling process fluid, reducing consumption, decreasing emission. Bypass system has several process steps, including pressure reduction, desuperheating etc, and adopts automatic control method under different operation modes.Typical big unti bypass system prises of high

6、 pressure bypass and low pressure bypass, individually executes different functions in unti operation. Bypass system operation control shall correspond with unit control system operation, and equip interlock device.Adding-bypass system is a system project, through bypass design, operation control mo

7、de selection, key element choice, system match, installation and mission, excellent cooperati ve startup among untis, to plete relevant functions.Bypass system has achieved widely domestic appliance, and achieves some effect on safety opreation, bined load cooperation and economic benefit, while unv

8、eiling some problems to be resolved19.Further research of large-unit bypass system thermal process theory, thermal process matri al, fundamental element and automatic control, and accumulating exprerience during practice, co ntunuously improving design level and matching quality, are necessary route

9、 for gradually perfecting bypass system functions, improving operation safety and reliability, achieving higher economic benefit.Key Words Large Power Unit, Bypass Control, Cooperative Regulation目 录摘 要IAbstractII目 录III1引 言1旁路控制系统的简介1旁路控制系统的功能22旁路控制系统44旁路调节阀4液压动力单元和液压执行机构55启动方式5运行方式573分散控制系统883.2 Sym

10、phony控制系统设计中采用的各种模件与其介绍89104汽轮机组旁路控制系统设计124.1设计思想1212高压旁路控制系统的主要作用12高压旁路控制系统的工作原理12低压旁路控制系统165汽轮机组旁路控制系统分析185.1高压旁路压力控制分析1818手动控制分析195.2高压旁路温度控制分析20自动控制分析20手动控制分析212121手动控制分析2222自动控制分析22236结 论24致 25参考文献2626 / 301引 言旁路控制系统的简介汽轮机旁路控制系统BPC是指与汽轮机并联的蒸汽减温减压系统。它由管道、阀门和控制机构等组成，其作用是在机组启动或事故状态下降锅炉产生的蒸汽不经过汽轮机而

11、直接引入再热器或凝汽器1。中间再热机组的旁路，主要有单级大旁路系统、两级串联旁路系统和三级旁路系统三种结构型式。单级大旁路是指将过热器出来的蒸汽经减温减压后直接引入凝汽器，而不进入汽轮机做功的旁路系统。该旁路与整个汽轮机并联，如图1.1所示。这种旁路系统的特点是设备简单，但不能保护再热器，故只能用在再热器不需要保护的机组上。图1.1 单级大旁路系统两级串联旁路由高、低压两级旁路串联构成，其中高压旁路将过热器出来的蒸汽经减温减压后直接引到再热器入口，与高压缸并联；低压旁路将再热器出来的蒸汽将减温减压后直接引到凝汽器入口，与中低压缸并联，如图1.2所示。三级旁路系统是指既有单级大旁路又有两级串联旁

12、路的旁路系统2。早先采用一级大旁路结构方式，目前用得比拟多的是两级串联旁路系统。因为两级串联旁路系统功能较全，系统组成也不复杂，且能适应较多的运行工况。 图1.2 两级串联旁路系统汽轮机旁路系统是随发电机组的开展而产生和开展的。中、低压发电机组系统简单，启停相比照拟容易，所以一般不设旁路系统。而对于大型火电机组都采用中间再热式热力系统，构成一机一炉的单元配置，由于汽轮机的锅炉运行特性的不同而带来机炉之间的不协调等问题，所以大都设有旁路系统。汽轮机旁路系统的容量是指经旁路系统的最大蒸汽量占锅炉额定蒸发量(MCR Maximum Continuous Rate 最续出力)的百分数。一般来说，旁路系

13、统的容量越大，相应的调节和保护作用越强。欧洲比拟重视旁路系统调节与保护作用，旁路容量比拟大，可达50%100%MCR，而日本、美国相对不太重视，旁路容量一般仅为20%30%MCR。旁路容量越大，其调节与保护作用越强，容量越小，功能也相对受到限制。国多数涉与采用旁路容量是30%50%MCR之间，少数引进机组旁路容量高达100%MCR。国大型火电机组使用较多的是瑞士尔寿公司生产的带液压执行机构的旁路控制系统和德国西门子公司生产的带电动执行机构的旁路控制系统。由于电动执行机构相对来说驱动力矩小，执行动作较慢，所以主要用于200MW与300MW机组，而液动执行机构力矩大，动作快，主要用于300MW与6

14、00MW机组。但目前电动执行机构在性能方面做了很大改良，所以当前也有600MW机组采用电动执行机构的旁路控制系统。旁路系统的调节阀，特别是高压旁路的温度、压力调节阀在高温、高压条件下工作，所以要求较高。进口阀门调节特性好。打得开、关得严，执行机构动作灵活、可靠，这是进口旁路系统大都能正常投入运行的重要原因3。旁路控制系统的功能汽机旁路控制系统有启动、溢流和安全三项功能，这三项功能在调峰运行机组上的作用更为明显。当单元制机组实行两班需要尽量缩短热态启动时间，以提高对负荷适应性，仅在配合了汽机旁路后机组才能适应电网对这种运行方式的要求。汽机旁路控制系统一般具有以下功能：1改善机组启动性能：机组冷态

15、或热态启动初期，当锅炉输出的蒸汽参数尚未达到汽机冲转条件时，这局部蒸汽就由旁路控制系统通流到凝汽器，以回收汽水和热能，适应系统暖管和储能的要求。特别是在热态启动时，锅炉可用较高的燃烧率、较大的发汽量运行，加速提高汽温，使之尽快与汽轮体身的金属温度匹配，从而缩短启动时间。2弄够适应机组定压和滑压运行的要求：在机组启动过程中，可以控制新蒸汽压力和中压缸进汽压力；而转入正常运行时，监视调节锅炉出口压力，防止炉膛超压。3保护再热器：在汽机启动过程中或者汽机突然跳闸甩负荷时，旁路控制系统可保证再热器有一定的蒸汽流量，使其获得足够的冷却，防止干烧而损坏再热器，从而起保护作用。4实现机组快速切符合功能：在事

16、故突发状态下缩短安全门动作时间或完全不起跳，节约补给水。当电网发生事故时，可以使机组保持空负荷或只带厂用电运行；当出现汽机事故时，如果有关系统正常，如此允许停机不停机时间，有利于整个系统的稳定。5协调锅炉主蒸汽压力：在正常运行工作情况下，如果汽机外负荷变化频繁而波动太大，将利用旁路系统帮助锅炉、汽机协调控制系统调节锅炉主蒸汽压力以适应负荷变化。2旁路控制系统旁路调节阀旁路调节阀室旁路系统完成减压、减温和流量调节的主要部件7。图2.1是600MW机组上下压两级串联旁路系统的示意，从图中可看出旁路系统的调节阀主要有：1高压旁路调节减压阀BP；2高压旁路喷水调节阀BPE；3高压旁路喷水隔离阀BD；4

17、低压旁路调节减压阀LBP；5低压旁路喷水调节阀LBPE。根据需要，有些机组的旁路系统还设计有低压旁路喷水隔离阀LBD、低压旁路三级减温水阀TSW。图2.1 串联旁路示意图高压旁路减压减温调节阀的主要作用是对主蒸汽进展减温、减压，使其下降到正常条件下高压汽轮机的排汽压力和温度值。高压旁路喷水隔离阀的作用是当旁路阀关闭后作为隔离阀，使减温水可靠切断，防止减温水漏入再热器甚至汽轮机，保证汽轮机和锅炉的安全。该阀位开关型阀门，因此，采用二位逻辑控制。低压旁路调节阀装于低压旁路，它将中压参数整齐减压至凝汽器进口压力参数，是汽轮机旁路中体积最大的阀门。低压旁路喷水调节阀工作时，可根据低压旁路调节阀出口温度

18、信号调节减温水水量。液压动力单元是指旁路系统液压油站，它为执行器提供动力油。液压动力单元由两台主油泵，充油阀，蓄能器，减压阀，释放阀，单向阀、P1、P2、P3三个取压口、循环过滤泵、风扇冷却器和过滤器组成。3个取压口分别为：P1口向高压旁路系统供油，P2口向快开系统蓄能器供油，P3口向低压旁路系统供油。液压执行机构的作用是承受地电子控制装置输出的阀位指令信号，控制相应旁路阀门的开启或关闭。它采用模块化设计，包含以下部件：执行器ASM、控制装置PV、定位装置PVR、步进控制装置APL、安全控制系统SSB、安全旁路系统SBE。启动方式旁路系统的启动方式有三种：冷态启动、热态启动和重启动方式11。启

19、动方式的选择由锅炉主蒸汽压力pT的大小决定，设高压旁路的最小压力设定值为pmin,冲转压力位psync当pT pmin时，为冷态启动方式；冷态启动时，高压旁路系统的启动曲线如图2.1所示。机组从启动、锅炉点火直到带负荷运行的过程中，旁路控制系统经历了启动方式、压力控制方式、跟踪方式三种控制方式。当pminpTpsync时，为重启动方式：这种方式用于短时间跳闸而锅炉压力仍维持在一定值的重启动。此时压力设定值跟随实际压力值，正的压力变化率被置0，即不允许压力升高，只允许降低，跟踪偏压dp解除。一旦锅炉重新产生蒸汽，压力开始增加，旁路阀将打开以确保蒸汽流过而冷却再热器。 运行方式旁路系统启动工作方式

20、是指机组冷态启动时，旁路系统的工作方式。从原理上讲，机组冷态启动时，旁路系统存在三种运行方式：阀位运行方式、定压运行方式，三种方式之间的逻辑关系如图2.2所示。图2.2 三种工作方式图1阀位工作方式：阀位方式也称启动方式，这是锅炉点火到汽轮机冲转前的旁路运行方式。锅炉点火后至汽轮机冲转之前，为了保护过热器和再热器，应有适量的蒸汽流过，在蒸汽循环的过程中，使得压力和温度得以提高，这要依靠调节旁路阀开度来满足启动参数要求。随着传热过程的进展，工质压力和温度不断提高，为了满足启动曲线要求，高压旁路阀也逐渐开打，直达到所设定的最大开度。在这一阶段，高压旁路压力先设为初值压力设定值，该设定值低于冲转压力

21、，使工质在启动初期以较慢的速率升温升压。而主蒸汽压力设定值也按给定值发生器所设定的升压率逐渐增加。给定值发生器还具有限制主蒸汽压力上升速率的功能。当旁路开度达到最大之后，保持最大开度不变，于是主蒸汽压力、温度逐渐上升，随着主蒸汽压力的上升，其设定值也相应升高。低压旁路的情况与高压旁路相似。 2定压工作方式：在高压缸启动方式下，当主蒸汽压力上升到所设定的压力值冲转压力时，自动转为定压运行方式，汽轮机高压调节阀开启，汽轮机开始进汽。随着汽轮机调节阀的开大，进入汽轮机的蒸汽流量逐渐增大，为了保持主蒸汽压力稳定不变，旁路调节阀会逐渐关小，让主蒸汽流量由旁路系统切换到主蒸汽系统上，直至旁路阀完全关闭。当

22、所有旁路阀全关且再热蒸汽压力小于某一值后，DEH系统选择“旁路切除方式。至此，高压旁路定压方式完毕。所有旁路阀门保持关闭状态，但旁路系统仍处于热备用状态。在中压缸启动方式下，高压旁路阀保持最大开度，主蒸汽压力按运行人员设定的升压率上升，再热蒸汽压力也随之上升。当主蒸汽压力升高到所设定的压力值时，旁路系统自动转为定压运行方式，这时压力设定值保持一定，以保证汽轮机启动时的主蒸汽压力稳定，实现定压启动。当满足冲转条件所要求的主蒸汽压力和主蒸汽温度时，汽轮机开始冲转升速，随着耗汽量增加，高压旁路阀相应关小，以维持机前主蒸汽压力为给定值。在汽轮机升速到3000r/min并网带上初负荷后，旁路系统仍然处于

23、定压运行状态，高压旁路阀起调节主蒸汽压力作用。当主蒸汽压力大于设定点时，高压旁路阀打开，当主蒸汽压力小于设定点时，高压旁路阀关闭。随着锅炉燃烧率的增加，汽轮机负荷逐渐上升，高压旁路阀应逐渐关闭。最后高压旁路阀完全关闭时，主蒸汽压力的控制由单元机组CCS控制系统来完成，旁路系统自动切至滑压运行方式。 3滑压工作方式：滑压工作方式又称为旁路跟踪方式或称旁路热备用方式。这时旁路控制系统给出的主蒸汽压力设定值和再热蒸汽压力设定值自动跟踪主蒸汽压力和再热蒸汽压力实际值，并且只要蒸汽压力的升压率小于所设定的升压率限制值，压力定值总是稍大于实际压力值，即p定值=p实际+p，以保证汽轮机正常运行时旁路阀严密关

24、闭。运行中假如主蒸汽压力出现大的扰动，旁路阀将在较短时间快速打开。当扰动消失后，压力定值大于实际压力，旁路阀再次关闭，维持主蒸汽压力的稳定。旁路控制系统为用户提供两种控制方式，给用户根据现场实际情况选择使用。为自动和手动方式，两种方式的优先级后者高于前者，并且两种方式之间互相跟踪，切换时无扰动。在任何一种控制方式下，旁路系统都有阀门之间的连锁和保护功能。3分散控制系统Symphony DCS 分散控制系统是美国BAILEY公司推出的面向工业企业，自动化控制管理的一种新型控制系统，它是一种集中了多种高新科技的新型仪表控制系统，设计理念是“分散控制，集中管理原理结构比拟复杂。从控制仪表的角度看，它

25、是继组件组装式模拟仪表之后的新一代控制仪表系统，采用了以微处理器为核心的不同功能组件，构成包括数据采集，运算处理控制输出等功能的连续控制和顺序控制系统，这些组装式模件安装在一个个标准规格的机柜中直接与工业现场连接，构成控制系统。从信息系统的角度来看，分散控制系统是一个数字通信网络，具有不同功能的部件。诸如，过程控制单元，操作控制单元，数字逻辑站，计算机接口单元等作为通信网络一个个节点，实现信息的传递与交换，从控制的角度来看，分散控制系统是一种分级控制系统，包括直接对过程进展控制的过程控制级，控制管理级，以与生产管理级。从系统的物理实现来看，又可分为硬件系统和软件系统，硬件系统以微处理器为根底的

26、功能模件处于管理级上的计算机，过程通道接口与传输线路，各种专用的和通用的外部设备，人机联系设备等软件系统包括系统管理的操作系统，数据库系统和一系列模块化功能软件，用户能以某种十分简单的方式进展系统的设计无需编写应用软件程序。过程控制级：直接与生产过程相连接，承当过程信号的输入，运算处理，控制量输出的设备要有构成直接数字控制系统的闭环控制站也中现场控制站，现场控制单元或根本控制器以与承当数据采集功能的数据站或过程输入输出单元，现场控制站的组成包括机柜、控制器模件、模拟量输入输出模件，数字量控制模件，数字量输入输出模件等一些模件组成，它能实现连续控制，顺序控制，算术运算，报警检查，过程I/O处理和

27、通信等等。控制管理级主要实现工业过程的分散控制，实现系统的集中显示和操作与管理。主要设备有操作控制站，工程师站和通信设备等。工程师站具备操作控制站的局部功能外，要用与对控制系统的组态，参数调整和系统维护等任务。数据通信系统是将过程控制级与控制管理级连接在一起的桥梁。数据通信传输介质是一条采用双绞线或同轴电缆构成的高速通信线路即DHW数据调整公路。现场控制站PCU操作接口单元控制台OIU管理命令系统MCS与计算机接口单元CIU都通过通信接口电路接到数据高速公路上，通信网络结构有星形、环形、总线形美国L&N公司的MAX-1000使用星形DCS网络结构，Bailey公司的Symphony采用环形网络

28、结构11。3.2 Symphony控制系统设计中采用的各种模件与其介绍1多功能处理器MFP多功能处理器是Symphony模件系统中功能最强的一种模件。它相当于计算机控制系统中的主机局部，由它完成用户设计的模拟和数字控制策略。MFP最多可支持64个子模件，除ASM系列子模件不支持外，其余全可以。MFP可以1：1地冗余配置，一个工作，另一个备份，二者之间有一个1M给水量扰动下的水位变化的动态特性Baud的冗余链。主MFP工作时，副MFP随时拷贝主MFP的一切数据，一旦主MFP故障，副MFP在15ms自动投入。冗余配置还可以进展在线组态，即不停机地在副MFP上进展控制方案修改，修改完毕再把副MFP更

29、换为主MFP。MFP可带64个模拟控制手操站SAC、8个数字逻辑手操站DLS。2控制输入输出子模件Symphony系统中的子模件相当于计算机控制系统中的过程通道，它为主机即MFP提供过程输入即模拟量输入和开关量输入和过程控制输出信号即模拟量输出和开关量输出。控制输入输出子模件CIS02是Symphony系统中功能最强的一种子模件，它集模拟量过程通道和开关量过程通道于一体，具有4个模拟量输入、2个模拟量输出、3个开关量输入和4个开关量输出通道。3子模件扩展总线Symphony子模件扩展总线是高速同步并行总线，在主模件和子模件之间提供通讯路径，主模件执行控制功能，子模件执行输入/输出功能。子模件和

30、主模件的板边连接器P2连接子模件扩展总线。子模件扩展总线是模件安装单元MMU后板上的12条平行线。一个位于MMU后板上连接插座中的12位跨接器连接主模件和子模件之间的总线。通过扁平电缆还可以把总线扩大到6个MMU。4模拟控制站SAC 与数字逻辑站DLS模拟控制站提供单个回路的控制和监视功能，而且还具有接点或4-20mA电流输出的手动控制和旁路能力。它类似于常规仪表控制系统中的手动操作器，只是功能更强大。SAC实质上就是一个专用的微机监控系统。SAC和CIS并行工作，主模件MFP协调他们的工作。数字逻辑站实质上是一个按扭和指示灯站，提供按扭输入和指示灯输出，相当于常规仪表控制系统的操作按扭和指示

31、灯。它通过端子单元TLS与数字模件DSM相连，实现与主模件的通讯。一个DSM最多可以连接8个DLS，而一个MFP也最多带8个DLS。总线CONTROL WAY共可带32个节点，子总线可带64个子模件，速度为500波特，过程控制单元PCU为控制系统的核心局部，有它完成闭环控制、顺序逻辑控制和数据采集，PCU所能实现的一切功能都是由它所包括的各种模件表现出来的，每个PCU最多可带32个主模件，主模件在控制通道上通讯的“标记号叫做模件地址，它与模件在PCU中的位置，而5位二进制排列级件和现场信号的连接必须经过相应的端子模件或端子单元15。多功能处理器MFP为Symphony系统中功能最强的一种模件，

32、相当于计算机控制系统中的核心局部，由它完成用户设计的模件和数字控制策略。1功能码156：增强PID控制器说明：增强型PID控制器功能码完成PID控制器的功能。这个功能块具有位置或速度型控制限制算法,它还提供一个防复位终止功能。规格：规格号可调性隐含值数据类型围最小 最大说明S1NO5INT(2)09998过程变量的块地址S2NO5INT(2)09998设定块地址S3NO5INT(2)09998TR的块地址S4NO0INT(2)09998跟踪标志的块地址：0=跟踪， 1=释放输出：块号数据类型说明NREAL带前馈的控制输出N+1BOOLEAN块增加标志：0=允许增加，1=禁止增加2功能码9：模拟

33、量切换器说明：这个输出等于所选择的输入，所选择的状态由外加信号来确定。这个功能码选择两个输入中的一个，取决于布尔输入。它还有两个时间常数，提供两个方向的无扰动切换。输出：块号数据类型说明NREAL输出等待两输入之一规格：规格号可调性隐含值数据类型围最小 最大说明S1NO0INT(2)0255/2046第一个输入的块地址S2NO0INT(2)0255/2046第二个输入的块地址S3NO0INT(2)0255/2046转换信号的块地址：0=S1，1=S23功能码80：控制站MFC说明：控制站MFC功能码提供MFC和如下接口设备之间的接口：数字控制站DCS、操作接口单元OIU、命令管理系统MCS和计

34、算机接口单元CIU。它提供根本控制“串级控制和比例设定点控制加手动/自动站切换。不能把这个功能码放在编号高于1023的块上，因为目前工厂环路的信息规模只允许这个环路为进展控制调用到1023块为止。规格：规格号可调性隐含值数据类型围最小 最大说明S1NO0INT(2)02046过程变量PV的块地址S2NO5INT(2)02046设定点SP跟踪信号的块地址S3NO0INT(2)02046自动信号的块地址S4NO5INT(2)02046控制输出的跟踪开关TR的块地址S18NO0INT(1)07切换到手动信号的块地址：0=不切换，1=切换到手动且保持S29NO0INT(2)02046具有设定点跟踪S2

35、输入的开关的块地址：0=不跟踪，1=跟踪S2输出：块号数据类型说明NREAL控制输出N+1REAL设定点N+2布尔自动方式标志：0=手动，1=自动4功能码2：手动设定常数说明：这项功能提供一个人工调整的输出，这个输出可用做其它块的输入，即这个功能块产生一个可调的模拟输出且带有工程单位。规格：规格号可调性隐含值数据类型围最小 最大说明S1YESREAL(2)/(3)FULL工程单位的输出值输出：块号数据类型说明书NREAL用户选择的常数4汽轮机组旁路控制系统设计4.1设计思想本次毕业设计题图是汽轮机组的旁路设计。旁路控制系统高、低压旁路控制系统包括高旁压力控制、高旁温度控制, 低旁压力控制、低旁

36、温度控制以与联锁保护功能。高、低旁温度控制是控制高、低旁阀后温度为一定值, 高、低旁压力控制存在较多的回路切换。高旁系统的过程控制分为最小开度控制、最小压力控制、升压控制、定压控制、跟随控制和汽机跳闸等6个阶段。低旁系统的过程控制相应的分为阀关控制、升压控制、定压控制、跟随控制和汽机跳闸等5个阶段。锅炉点火后, 高旁工作在最小开度方式, 低旁工作在阀关方式, 随着蒸汽的不断产生, 主汽压力渐渐达到最小压力值, 再热汽也达到最小值。为保持主汽压力维持在最小压力, 旁路逐渐开启。当开度达到一定值时, 压力按照机组不同启动状态冷、温、热态) 下的曲线升压, 直到主汽、再热蒸汽压力达到冲转压力。机组冲

37、转、并网、带负荷后, 高、低压旁路由于进入汽机蒸汽量的增多而逐渐关闭, 旁路工作在跟随方式下，启动过程完毕。汽机跳闸后, 旁路快速开启, 以保护机组的安全。高压旁路控制系统的主要作用高压旁路系统的作用主要是在机组启动过程中，通过调整高压旁路阀的开度来控制主蒸汽压力，以适应机组启动各阶段对主蒸汽压力的要求。高压旁路它由主蒸汽压力控制系统、喷水减温控制系统和喷水隔离阀控制系统三局部组成。主蒸汽压力控制系统又包括压力设定值发生器、压力控制器和阀位控制器三局部。高压旁路控制系统的工作原理高压旁路压力控制系统高压旁路压力控制系统原理如图4.1高压旁路压力控制系统主要由比例控制器P、压力定值发生器RIB、

38、比例积分控制器PI1与切换继电器KE、KF等组成。压力定值发生器RIB的工作原理：它由压力变化率限制器和上、下限幅环节组成。当输入压力定值的变化率小于设定的变化率p/t时，输出压力定值等于输入压力定值：当输入压力定值的变化率大于设定的变化率时，按设定的压力变化率形成输出压力定值；当输入压力定值高于压力上限pmax时，输出压力定值取压力上限值；当输入压力定值低于压力下限pmin时，输出压力定值取压力下限值。图4.1 高旁压力控制系统原理图在汽轮机末冲转前，主蒸汽压力的大小取决于过滤燃烧率的大小和蒸汽管路的流动阻力，因此可以调节高压旁路减压阀BP的开度来控制主汽压力位给定值。在图4.1中，高旁减压

39、阀BP开度跟随PI1控制器输出的控制指令y变化，控制值y是PI1控制器对输入偏差p进展运算处理后的输出信号。当主汽压力pTpset时，p为正，控制器输出的控制指令y增加，高压旁路减压阀BP阀口开大；当主汽压力pTpset时，p为负，控制器所输出的控制指令y减小，BP阀口关小，调整BP阀口开度可使主汽压力pT等于其设定值pset。高压旁路压力控制系统采用不同的工作原理来实现各种运行方式。在阀位控制阶段：锅炉殿后后，运行人员在旁路控制系统操作控制站上按下锅炉“启动按钮，并将高压旁路压力控制投入“自动状态，图4.1中切换继电器KF动作，使触点1、3接通。阀位指令y与最大阀位ymax的偏差经比例控制器

40、P形成主汽压力设定pset，输入到压力定值发生器RIB，如图4.2所示。由于RIB设置了最小压力限值pmin，在锅炉点火之后，主蒸汽压力pT从零开始逐步增加，PI1控制器前压力偏差p为负，其输出的高压旁路减压阀的控制指令y应为“0。为了疏水和加速锅炉的升温升压过程，需要给控制设定最小开度ymin一般为25%左右和最大开度ymax一般为50%左右。锅炉启动初期，在主汽压力pT0，控制器的输出y就在ymin根底上增加，高压旁路减压阀BP的开度从最小开度开始逐步开大。此后，只要开度指令yymax，尽管锅炉燃烧率在不断增加，因BP阀业在同时开大，通过PI1控制比例积分控制，使主汽压力维持在pmin附近

41、。因为这一阶段yymax，y0，经比例控制器P放大，其输出pset10，RIB以设定的压力变化率计算其输出，pset在pmin根底上线性上升，pset上升的结果是使p减小或小于零，从而抑制了高压旁路减压阀控制指令的增加。当高压旁路减压开度y达到设定的最大开度ymax后，可以根本上维持开度不变。图4.2显示P控制器的放大倍数很高，在锅炉燃烧率增加使主汽压力上升的同时，p增加导致控制指令y上升时，只要y稍有增加，使y为正，尽管偏差很小，经P控制器也能使pset1增加较大幅度，从而导致RIB输出的压力定值pset增加，从而造成psetp，经PI1控制器运算又使y下降。相反当主汽压力降低，压力偏差p增

42、加，经PI1控制器运算又使y上升。其结果是使压力设定值以不大于RIB设定的压力变化率跟踪主汽压力上升，但如果锅炉燃烧率增加过快，主汽压力的上升速度超过了RIB设定的压力变化率，就会产生很大的压力偏差p，这时如果限制了BP阀的最大开度ymax，系统就有可能会脱离正常工作状态。所以在这一阶段，如果燃烧率调整得当，主汽压力的上升速度始终小于或等于RIB设定的压力变化率时，压力定值pset就会跟踪实际压力变化，而高压旁路减压阀维持在最大开度附近，该阶段也称为最大开度控制。在定压控制阶段，当主汽压力大于汽机冲转压力时，旁路控制系统进入定压运行方式。图4.1中开关KF复归，触点2-3接通，KE的触点4-6

43、接通。这时主汽压力定值不再是比例控制器P输出的pset1，而是采用运行人员通过压力给定期NA设定的pset0。在阀位控制方式时，NA跟踪压力设定值信号pset，故转入定压方式时不会因压力定值切换而发生扰动。在定压控制方式下，高压旁路压力控制系统是一个单回路控制系统，运行人员设定的压力定值pset0经RIB进展限幅、限速后，形成实际压力定值pset，与主汽压力p比拟，经PI1控制器控制高压减压阀口的开度，以维持实际压力p等于压力设定值pset。汽轮机开始冲转后，用汽量逐渐增加，主蒸汽压力下降，PI1控制器的输入偏差下降，其输出控制指令减小，高压旁路减压阀口逐步关小，从而使主汽压力上升。可见在汽轮

44、机冲转、升速至并网呆负荷之前吗，是用旁路控制系统维持主汽压力，用逐步关小旁路阀口的方法，使启动过程完全经过高压旁路控制系统旁通的蒸汽，逐步竟如汽轮机高压缸做功。当机组并网后，在提高锅炉燃烧率的同时，可以逐步提高主蒸汽压力的设定值pset0，使pset增加，高压旁路减压阀口继续关小，主汽压力p继续上升。当主蒸汽压力p达到8Mpa、机组负荷达到30%左右时，高压旁路减压阀口处于完全关闭状态，即原先通过高压旁路的蒸汽流量完全转移到汽轮机。在定压运行阶段，主汽压力并不是不变的，而是由运行人员根据运行情况逐步提升。当运行人员改变压力定值后，旁路控制系统就通过改变高压旁路减压阀口的开度，开控制主汽压力为运

45、行人员设定的压力定值。从锅炉点火倒机组带约30%负荷这一启动过程可以看出，高压旁路控制系统的作用是：利用旁路控制系统来平衡机、炉之间的能量需求不平衡矛盾。在汽轮机启动之前，锅炉产生的蒸汽由旁路通流，而不需要对外排汽，以防止大量工质的损失。一旦汽轮机启动，旁路控制系统自动将蒸汽逐步转移到汽轮机做功，这时高压旁路的自动控制功能。在滑压控制阶段中，当高压旁路阀BP关闭后，图4.1中继电器KE的触点5-6接通，系统进入滑压控制方式。主汽压力设定值为实际压力p加上p，从而使得压力定值高于实际压力一个p，即： pset0=p+p ()而实际压力定值pset 是pset0经RIB进展限幅、限速后形成的，当主

46、蒸汽压力的变化率小于或等于RIB设定的变化率p/t时，pset= pset0，PI1控制器前的输入偏差正好等于p0，控制器输出等于零，高旁减压阀处于关闭状态，由逻辑回路取消这阶段最小开度限制。如果由于某种外部原因使主汽压力发生突变，如果pset上升时跟不上p的变化速度，而使PI1控制器前的输入偏差大于零，高压旁路减压阀开启，进展泄流减压。高压旁路减压阀设有快速行程开关SSB，在机组运行过程中，如果汽轮机甩负荷，或主汽压力过高超过规定值时，逻辑回路发出快开指令(OP)，作用到执行机构，执行快开动作，快速开启高压旁路减压阀BP，实行泄流减压，当压力恢复时自行关闭。假如高压旁路减压阀已开启、而低压旁

47、路减压阀打不开，或高压旁路后蒸汽温度过高或减温水压力过低时，逻辑回路发出快关指令(CL)，高压旁路减压阀BP快速关闭，而且快关优先于快开。4.2.2.2 高压旁路温度控制系统高压旁路控制系统工作过程中还要对温度进展控制，高压旁路流通的蒸汽将直接引入到再热器，根据再热器运行要求，其入口温度要保持在一定围，一般要求再热器冷端温度保持在330oC左右。在机组正常运行时，主蒸汽温度要高达540oC，所以未减温的蒸汽不允许进入再热器。高旁温度控制系统是通过改变喷水阀BPE的开度，进而调节减温水量来控制高压旁路后蒸汽温度，如图4.1所示是一个单回路控制系统，由变送器测得的高压旁路出口汽温t与运行人员设定值

48、tset，进展比拟，其偏差送到比例积分控制器PI2，运算结果控制减温水阀门BPE的开度，以实现汽温控制。系统引入了旁路蒸汽流量来修正喷水控制强度，考虑到在不同负荷下，一样的温度差应有不同的喷水强度，系统中使用主蒸汽压力与高压旁路减压阀开度为信号，经处理计算出旁通蒸汽流量，用该蒸汽流量信号作为乘法系数修正喷水量控制信号，从而使喷水阀开度指令随着旁通蒸汽流量增加而增加。在机组启动过程中，如果高压旁路减压阀快速关闭，调温系统的喷水减温阀也快速关闭。BD。BD阀有两个作用：降低给水压力，BD阀前后压力在BD阀全开时，大约降低到60；当旁路阀门关闭后作为隔离阀使用。BD阀是两位式控制，与高压旁路减压阀B

49、P经逻辑回路联锁。BP开度大于2时，BD全开；BP开度小于25%时，BD全关。BD阀的开启或关闭在操作台上有灯光显示，如果BD不在“关或“开的位置，故障指示灯将闪光报警。低压旁路控制系统对于高压旁路和低压旁路以串联方式构成的旁路控制系统，高、低压旁路必须协调动作，才能实现旁路控制系统的功能。汽机未冲转前，锅炉产生的新蒸汽经高压旁路进入再热器，再热器送出的蒸汽由低压旁路通流至凝汽器。因此低压旁路控制系统的运行状态会影响到凝汽器的安全运行，这是旁路控制系统运行时必须考虑的问题。根据中间再热式机组的运行要求，再热汽压力应与机组负荷相适应，再热汽压力随机组负荷变化而变化。低压旁路压力和温度控制系统的组

50、成原理示意图如下列图，低压旁路压力控制系统由压力定值形成回路、低压旁路压力控制器P13、减压阀LBP等组成。在机组启动过程、低负荷阶段或甩负荷状态时，低压旁路压力控制系统为定压运行方式，压力设定值为最小值pmin。pmin可以由运行人员设定，以维持一定的蒸汽流量通过再热器。在额定负荷的30以上时，再热器出口压力定值与负荷成正比。在此阶段，低压旁路运行在滑压方式，低压旁路的压力定值为再热器出口压力定值prset0加上一个小的限值p，以保持LBP在关闭状念。再热器出口压力定值由实测的汽轮机调节级压力p1乘上一个比例系数后得到，该系数为机组100负荷时，再热器出口压力设计值和调节级压力设计值的比值确

51、定。如某机组再热器出口压力和调节级压力设计额定值分别为3.3MPa和12.9MPa，如此其比值为。在滑压阶段，再热器出口压力定值为： prset1+p () 在图4.3中pmax为低压旁路压力最大设定值，它略低于再热器安全门的动作压力，pmin、pmax、p的值都可以预先设定。低压旁路压力控制回路启动初期为阀位方式，低旁减压阀LBP与高旁减压阀一样，有一个最小开度值ymin。当再热器压力pr低于最小压力pmin，低压旁路阀LBP保持最小开度ymin。低旁压力设定值prset由汽机调节级压力信号p1乘上转换系数后与p叠加，再经过上、下限幅后得到，prset与再热器出口压力pr进展比拟得到压力偏差

52、pr。图4.3 低压旁路控制示意图5汽轮机组旁路控制系统分析5.1高压旁路压力控制分析图 高压旁路压力控制组态图给定值：系统处于自动控制时，模拟控制站3353输出(A)的值为1，经3313取反后再同旁路启动信号做与运算，再经3360取反后与模拟控制站3353输出(SP)的值一同作为速率限制器3361的输入，最终块3361的输出将作为给定值输入到APID控制块3306中。块3316的输出同时作为控制站3353的设定点跟踪S2的开关信号，使模拟控制站3353输出(SP)跟踪模拟控制站3353的输入(SP)。而模拟控制站3353的输入(SP)为控制模拟量切换器3305的输出，控制模拟量切换器3305

53、的信号选择条件输入为高旁减压阀控制指令与主汽压力)信号经过逻辑运算所得输出。当此输出为0时，输出选择手动设定值即设定APID的给定值为手动设定的常量，用于自动控制过程；当输出为“1时，输出选择主蒸汽压力选择信号，即为给定值跟踪测量值，用于手动控制过程。测量值：主蒸汽压力选择信号作为测量值输入到APID控制块3306的输入(PV)和模拟控制站3353的输入(PV)中；块3301的输出经块3286取反后的结果、块3289输出的切跟踪信号取反后的结果、模拟控制站3353输出(A)的值一同输入到块3304作与运算，再输入到APID控制块3306的跟踪标志的块地址，使跟踪别释放。与此同时，块3301的输

54、出控制模拟量切换器3316，使其输出APID控制块3306运算后的结果，并输入到模拟控制站3353输入(A)中。而块3289输出的切跟踪信号又同时被输入到模拟控制站3353的输入(TS)中，控制模拟控制站的跟踪释放，使模拟控制站3353输出(O)的值为APID控制块3306的计算值，从而达到自动控制的效果。手动控制分析给定值：当高旁阀快开指令、主汽压输入故障、高旁减压站输出故障、高旁减温站自动、高旁减压阀故障、炉MFT、高旁减温水压力低等信号中任意一个有动作时，块3288输出变为“1与手动设定开关3194做与运算，最终块3195输出切手动信号，使模拟控制站3353输出(A)的值为“0，经331

55、3取反后再同旁路启动信号做“与运算，再经3360取反后与模拟控制站3353输出(SP)的值一同作为速率限制器3361的输入，最终块3361的输出将作为给定值输入到APID控制块3306中。块3316的输出同时作为控制站3353的设定点跟踪S2的开关信号，使模拟控制站3353输出(SP)跟踪模拟控制站3353的输入(SP)。而此时模拟控制站3353的输入为主蒸汽压力选择信号，即给定值跟踪测量值，为下一刻手动到自动的无扰切换做准备。测量值：与自动控制过程一样，主蒸汽压力选择信号作为测量值输入到APID控制块3306的输入(SP)和模拟控制站3353的输入(SP)中；块3301的输出经块3286取反

56、后的结果、块3289输出的切跟踪信号取反后的结果、模拟控制站3353输出(A)的值一同输入到块3304作“与运算，再输入到APID控制块3306的跟踪标志的块地址，但此时的块3304的输出运算结果变为“0，即APID的输出跟踪模拟控制站3353的(TR)的输入信号，模拟控制站3353输出(CO)跟随(TR)的输入的值。块3301的输出控制模拟量切换器3316，使其输出APID控制块3306运算后的结果，并输入到模拟控制站3353输入(A)中。而块3289输出的切跟踪信号又同时被输入到模拟控制站3353的输入(TS)中，控制模拟控制站的跟踪释放，使模拟控制站3353的(O)口不再输出模拟控制站的

57、计算值，从而达到手动控制的效果。5.2高压旁路温度控制分析自动控制分析图5.2 高压旁路温度控制组态图给定值：系统处于自动控制时，模拟控制站3388输出(A)的值为“1，与模拟控制站3388输出(SP)的值一同作为速率限制器3398的输入，块3398的输出值与块3397的给定值做大选，最终块3402的输出将作为给定值输入到模拟控制站3388中，而块3402的输出经函数发生器3801输入到APID控制块3377中。块3388(A)的输出直接输入到APID控制块3377的输入(TS)使输出跟随被释放。测量值：高旁出口汽温选择信号作为测量值输入到APID控制块3377的输入(PV)和模拟控制站338

58、8的输入(PV)中。块3388(A)的输出经3399取反后输入到控制站3388的设定点跟踪S1输入的开关信号，使设定点不跟踪S1输入。同时块3402(A)的输出又输入到APID控制块3377的跟踪标志端S4，使APID控制块3377的输出跟踪被释放。模拟控制站3388输出(O)的值为APID控制块3377的计算值，从而达到自动控制的效果。手动控制分析给定值：模拟控制站3388输出(A)的值为“0，与模拟控制站3388输出(SP)的值一同作为速率限制器3398的输入，块3398的输出值与块3397的给定值做大选，最终块3402的输出将作为给定值输入到模拟控制站3388中，而块3402的输出经函数

59、发生器3801输入到APID控制块3377中。块3388(A)的输出直接输入到APID控制块3377的输入(TS)使输出跟随APID控制块3377的输入(TR)。测量值：高旁出口汽温选择信号作为测量值输入到APID控制块3377的输入(PV)和模拟控制站3388的输入(PV)中。块3388(A)的输出经3399取反后输入到控制站3388的设定点跟踪S1输入的开关信号，即设定点跟踪测量值，为下一刻的无扰切换做准备。同时块3402(A)的输出又输入到APID控制块3377的跟踪标志端S4，使APID控制块3377的输出跟踪APID控制块3377的输入(TR)。模拟控制站3388输出(O)的值将保持

60、，从而达到手动控制。(块3800的输出为APID控制块3377的前馈信号输入。图5.3 低压旁路温度控制组态图由低旁A出温作为被控量PV送到APID和M/A的S1中，SP值由M/A中设定后限值，再与手动设定常数经大选后传给APID作为设定点，同时进展模拟量例外报告。控制输出O作为低旁A减温站控制输出指令，同时传给APID作为TR。控制输出O与低旁A减温调阀阀位作差后进展上下报警，当差值大于高限值、小于低限值、低旁A减温调阀阀位经质量检验故障三者达成任一条件时，低旁A减温站输出故障，进展数字量例外报告。同时低旁A减温调阀阀位经模拟量转换器后(3574)输入到M/A中作为TR，此时TS为“0，不跟踪。此时，M/A的输出A为“1，APID中TF=1，不跟踪，低旁A减温站连锁自动，同时进展数字量例外报告。APID的输出偏差C0与手动设定常数经大选后送给