汽机旁路控制系统

燃气轮机联合循环机组旁路控制说明王铭东方电气自动控制工程有限公司四川德阳618000摘要:本文对燃气轮机联合循环机组汽机旁路控制系统的调节方式、控制方式及其作用进行了简单的介绍和分析。

国内投 运的M 701F 型燃气轮机肩负着电网要求的日起停、调峰、调频需求。

其中旁路系统起到极其重要的功能性作用。

关键词：燃气轮机联合循环机组；旁路系统机械化工_________________________________________________________________________________科技风2〇17年8月上D 01：10.19392/j . cnki . 1671-7341.201715118燃气轮机联合循环机组由以下三部分构成:燃气轮机、蒸 汽轮机、发电机，机组的主要做功部分是燃气轮机和余热锅炉。

燃气轮机在做功的同时，将高温度的排气排人余热锅炉进行二 次利用，加热余热锅炉中的除盐水，进行蒸汽输出。

蒸汽进人 蒸汽轮机进行做功，旁路控制阀和主蒸汽调节阀用于调节气包 压力及控制蒸汽品质。

旁路控制参数的设定关系着机组的优 化运行。

本文着重介绍、分析了我公司联合循环燃机旁路系统 的逻辑和工作状况。

1旁路控制系统分析M 701F 型燃气轮机配置的旁路系统为100%流量阀门。

随着燃机的启动，旁路系统可以让余热锅炉出口蒸汽的温度、压 力快速提升，让汽机尽快进汽做功。

旁路系统还兼具着保护汽 轮机的功能，当机组发生跳机或甩负荷时，旁路系统迅速将主 蒸汽隔离，避免汽机超压。

旁路控制系统功能介绍：(>燃气轮机启动时，排气温度低，锅炉出口蒸汽温度、压 力不达标，旁路系统将这些蒸汽排人凝汽器，并尽快让蒸汽品 质达到进气要求提升汽机启动时间。

(d )燃气轮机运行时，旁路控制阀跟踪主蒸汽压力设定，配 合主蒸汽调节阀进行压力控制，避免蒸汽压力波动。

(,燃气轮机处于跳闸、甩负荷等极端状态时，旁路阀将蒸 汽隔离，避免汽机超压，确保机组安全。

单元机组协调控制系统6．旁路控制系统6．1旁路系统的组成与功能一、旁路系统的组成汽机旁路系统是指与汽轮机并联的蒸汽减温、减压系统，如图所示。

它由旁路管道、减压、减温阀门及控制机构等组成。

其作用是在机组启动阶段或事故状态下将锅炉产生的蒸汽不经过汽轮机而引入下一级管道或凝汽器。

将主蒸汽旁通汽轮机的高压缸引入到再热器为高压旁路；将再热蒸汽旁通汽轮机的中、低压缸引入到凝汽器为低压旁路。

汽轮机旁路系统是随发电机组的发展而产生和发展的。

大型火电机组都采用大容量、高参数、中间再热式的热力系统，且采用机炉电单元配置，由于汽轮机和锅炉特性不同而带来机炉之间的某些不协调问题，可以通过设置旁路系统来解决。

根据各机组的不同情况，汽轮机旁路系统配置有不同的型号和不同的容量。

旁路容量在国内多数设计是30％或40％MCR(锅炉最大连续蒸发量)，少数引进机组的旁路容量达100％MCR。

在旁路系统中，没有做功的主蒸汽和再热蒸将要分别旁通到再热器和凝汽器，为了防止再热器超压、超温和凝汽器过负荷，必须对旁通蒸汽进行减温、减压。

在高压旁路中，BP是高旁减压阀，BPE是喷水减温阀，BD为喷水隔离阀。

减温水为高压给水，BD也具有减压作用。

在低压旁路中，LBP是低旁减压阀，LBPE为喷水减温阀，减温水为凝结水。

相应地，旁路控制系统由高旁压力和高旁温度控制系统系统，低旁压力和低旁温度控制系统系统组成。

二、旁路系统的功能汽轮机旁路系统的主要作用是协助机组以最短的时间完成热态启动，在机组甩负荷时与锅炉和整个机组配合，实现甩负荷后的一些较复杂的运行方式（如机组快速切负荷FCB等），并进行锅炉超压防护。

合适的旁路容量和完善的自动控制系统可以配合机组协调控制系统来完成机组的压力全程控制。

汽机旁路系统的具有以下功能。

(1) 改善机组启动性能。

对于直流炉，无旁路系统不能启动。

机组冷态或热态启动初期，当锅炉输出的蒸汽参数尚未到达汽轮机冲转条件时，这部分蒸汽就由旁路系统通流到凝汽器，以回收汽水工质，以适应机组暖管的要求。

摘要大型机组是电力工业生产的主要力量，随着世界性能源紧张和环保意识日益提高，高效低排放的超临界和超超临界机组已经成为世界上主要机型，大型机组代表着当今世界先进热工理论、材料科学和自动化技术，旁路系统与大型机组协调运行控制与安全、高效、低排放和经济效益密切相关。

旁路系统是大型机组运行的重要辅助设备，具有协调启动、回收工质、减少损耗、降低胖放功能。

旁路系统具有减压、减温等多道工艺过程，采用自动控制方式在不同模式下运行。

典型大型机组旁路系统有高压旁路和低压旁路组成，分别在机组运行中执行不同的功能。

旁路系统需要与机组控制系统协调运行，并带有连锁装置。

增设旁路系统是一项系统工程，通过旁路系统设计、运行控制模式选择、关键元件选型、系统配套和安装调试，知道与机组相互协调启动，完成相应的功能。

旁路系统在国内大型机组已经得以比较广泛的应用，在机组运行安全、并网负载协调和经济效益方面都获得一定的效果，同时也暴露出一些问题有待于解决。

深入进行大型机组旁路系统热工理论、热工材料、基础元件和自动控制等方面研究，在实践工程中摸索经验，不断提高设计水平和配套设备质量，是逐步完善旁路系统、提高运行安全可靠性、获得更高经济效益的必然途径。

关键词大型火电机组，旁路控制，运行调试AbstractLarge-unit is the main power of 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, 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 benefit[17].Bypass system is important auxiliary equipment of operation of large-unit, and has many funcions, such 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 comprises of high 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 mode selection, key element choice, system match, installation and commission, excellent cooperati ve startup among untis, to complete relevant functions.Bypass system has achieved widely domestic appliance, and achieves some effect on safety opreation, combined load cooperation and economic benefit, while unveiling some problems to be resolved[19].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 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 (I)Abstract (II)目录............................................................................................................................................. I II 1引言.. (1)1.1旁路控制系统的简介 (1)1.2旁路控制系统的功能 (2)2旁路控制系统 (4)2.1旁路控制系统的组成 (4)2.1.1旁路调节阀 (4)2.1.2液压动力单元和液压执行机构 (5)2.2旁路控制系统的工作方式 (5)2.2.1启动方式 (5)2.2.2运行方式 (5)2.2.3启动方式和运行方式的选择逻辑 (7)2.3旁路控制系统的控制方式 (8)3分散控制系统 (9)3.1 分散控制系统简述 (9)3.2 Symphony控制系统设计中采用的各种模件及其介绍 (9)3.3针对硬件的说明 (10)3.4设计中用到的部分功能码 (11)4防城港#2机组旁路控制系统设计 (13)4.1设计思想 (13)4.2高压旁路控制系统 (13)4.2.1高压旁路控制系统的主要作用 (13)4.2.2高压旁路控制系统的工作原理 (13)4.2 低压旁路控制系统 (17)5防城港#2机组旁路控制系统分析 (19)5.1高压旁路压力控制分析 (19)5.1.1自动控制分析 (19)5.1.2手动控制分析 (20)5.2高压旁路温度控制分析 (21)5.2.1自动控制分析 (21)5.2.2手动控制分析 (21)5.3低压旁路温度控制分析 (22)5.3.1自动控制分析 (22)5.3.2手动控制分析 (23)5.4低压旁路压力控制分析 (23)5.4.1自动控制分析 (23)5.4.2手动控制分析 (24)6结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录A1.1 (28)附录A1.2 (29)附录A1.3 (30)附录A1.4 (31)附录A1.5 (32)附录A1.6 (33)附录A1.7 (34)附录A1.8 (35)附录A1.9 (36)1引言1.1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。

59中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2018.05 （下）燃气轮机的动力装置可以简化的表示成由压气机、燃烧室、燃气轮机这三个基本的部分组成。

机组运行时，空气首先进入到叶轮式压气机之中，然后再压缩到一定的压力之后，送入到燃烧室内，再和燃油进行混合燃烧，燃烧的燃气温度通常能够达到1800～2300K。

这时将二次冷却空气和高温燃气进行混合，使得混合的气体能够降低到需要的适当的温度，最后再进入到燃气轮机内。

在燃气轮内的混合气，首先在静叶片组成的喷管中进行膨胀，再把热能转变成动能，这就能够形成一种高速的气流，气流冲进固定在转子上的由动叶片组成的气流通道，最后形成推力来推动叶片，使得转子发生转动，进而输出机械功。

燃气轮机所做出的功除了用来带动压气机以外，还将剩余部分的净功量对外进行输出。

最终从燃气轮机排出的废气排入大气，放热之后完成整个循环。

1 燃气轮机联合循环机组汽机旁路控制系统的原理旁路控制对机组暖机/提速、启动/停止、加/减负荷都有积极的作用，直接增加了机组的热力系统的循环倍率，要根据联合循环主设备的热力特性，根据它们的应力曲线来设计旁路控制的启闭规律。

旁路控制是由旁路管道、减压减温阀门以及控制机构等部件组成。

其主要作用是在机组启动阶段的时候，或者是事故状态下的时候，把锅炉所产生的蒸汽不通过汽轮机而直接引入到下一级的管道或者是凝汽器中。

所谓的布雷顿循环特性参数，其实就是循环增压比和循环增温比。

循环增压比也就是循环最高的压力和最低的压力的比值，通常用π来表示。

循环增温比就是循环的最高温度和循环的最低温度的比值，通常用τ来表示：21=p p π；31TT τ=布雷顿循环的热效率取决于循环增压比π，随着π的增大热效率逐渐提高，而和循环增温比τ没有关系。

燃气轮机实际运行循环的每个过程中都存在不可逆的因素，在这里只考虑压缩过程及膨胀过程中所存在的不可逆性。

2 燃气轮机联合循环机组汽机旁路控制系统的调节燃烧室旁路调节阀可调整到燃烧室的空气流量，从而保证燃烧器稳定燃烧，因此，燃空比可以通过此阀来调节；燃烧室旁路阀的控制信号输出为机组负荷、燃烧室压力、压气机入口空气温度和机组转速的函数。

燃气轮机联合循环机组旁路控制说明岗位职责摘要：本文对燃气轮机联合循环机组汽机旁路控制系统的调节方式、控制方式及其作用进行了简单的介绍和分析^p 。

国内投运的M701F型燃气轮机肩负着电网要求的日起停、调峰、调频需求。

其中旁路系统起到极其重要的功能性作用。

燃气轮机联合循环机组；旁路系统燃气轮机联合循环机组由以下三部分构成：燃气轮机、蒸汽轮机、发电机，机组的主要做功部分是燃气轮机和余热锅炉。

燃气轮机在做功的同时，将高温度的排气排入余热锅炉进行二次利用，加热余热锅炉中的除盐水，进行蒸汽输出。

蒸汽进入蒸汽轮机进行做功，旁路控制阀和主蒸汽调节阀用于调节气包压力及控制蒸汽品质。

旁路控制参数的设定关系着机组的优化运行。

本文着重介绍、分析^p 了我公司联合循环燃机旁路系统的逻辑和工作状况。

1 旁路控制系统分析^pM701F型燃气轮机配置的旁路系统为100%流量阀门。

随着燃机的启动，旁路系统可以让余热锅炉出口蒸汽的温度、压力快速提升，让汽机尽快进汽做功。

旁路系统还兼具着保护汽轮机的功能，当机组发生跳机或甩负荷时，旁路系统迅速将主蒸汽隔离，避免汽机超压。

旁路控制系统功能介绍：（a）燃气轮机启动时，排气温度低，锅炉出口蒸汽温度、压力不达标，旁路系统将这些蒸汽排入凝汽器，并尽快让蒸汽品质达到进气要求提升汽机启动时间。

（b）燃气轮机运行时，旁路控制阀跟踪主蒸汽压力设定，配合主蒸汽调节阀进行压力控制，避免蒸汽压力波动。

（c）燃气轮机处于跳闸、甩负荷等极端状态时，旁路阀将蒸汽隔离，避免汽机超压，确保机组安全。

（d）燃气轮机负荷快切时，旁路系统可以对汽轮机进行温度保护，避免温差大引起的缸体变形。

（e）当余热锅炉气包蒸汽压力过高，在安全阀动作前，旁路阀尽快投入，避免蒸汽故障排放，缓解压力过高的同时合理回收蒸汽。

（f）旁路系统在燃气轮机启动时可以进行再热蒸汽加热，优化提升热效率。

旁路控制有三种控制模式：最小压力控制模式；备用压力控制模式；实际压力跟踪控制模式。

第一章汽轮机自启停和旁路控制系统第一节汽轮机自启停系统一、概述汽轮机自启动指汽轮机启动过程中的各步序都自动完成，即从暖阀到日标负荷，包括选择目标转速、升速率、高低速暖机时间、初负荷保持时间、目标负荷、升负荷率等。

汽轮机在启动过程中要测定和控制转子热应力、汽缸及主要阀门的有关温差，使其在允许条件下，以最快速度升速，以缩短启动时间；在给机组加载或减载时，应根据应方是否在允许范围内，决定加裁或减载速率，尽可能地提高机组响应外界负荷的能力，又将汽轮机的寿命消耗控制在正常范围以内；还要控制汽轮机各辅助系统和辅机的运行。

在升速期间，机组升速到第一次保持转速时，一方面进行速度保持，一方面定时计算转子最大应力，直到计算出的结果小于允许应力时便中断保持，将速度升到上一档并保持转速。

在给机组加载或减载时，随着应力的增加，加载率就会自动降低，如果超过了允许应力水平时，就保持负荷，允许应力是可以由操作员选择的，其数值相对于寿命消耗而变化。

高、正常和低的寿命消耗对应的应力限值不一样，当采用较高的应力限值时就意味着选择了较高的寿命消耗。

在启动全过程中，还要监视汽缸及主要阀门的有关温差，如果有任何温差接近其限值，就要开始保持加热量不变或者负荷不变。

因此汽轮机启动和加载/减载是一个极其复杂的测定和控制过程．对于大型再热机组其任务尤为繁重。

汽轮机自启动系统(TAS)又称自动汽轮机控制(A TC)，要具有极其复杂的测定、计算和控制功能，一般要通过使用计算机方能实现。

平圩电厂、北仑港电厂的600MW机组汽轮机自启动功能是内汽轮机的DEH系统来实现的；华能上海石洞口二厂600MW超临界机组的自启动系统的功能扩大到整个单元机组的自启动．从锅炉点火前的机、炉辅机的启动、锅炉点火、升温升压、制粉系统(磨煤机组)的投运等，直到带满负荷，均由机组自动管理系统(UAM)，即机组自动启动系统发出指令，在操作人员少量干预下自动完成。

例如，磨煤机组启动台数需操作员预先手动设置后自动完成启动。

一、旁路系统信号、联锁、保护及自动调节要求：（1）概述当机组在启动或运行中，通过调节高压旁路、低压旁路压力调节阀开度和减温水流量，维持高压旁路、低压旁路出口蒸汽压力及温度至设定值。

通过调节汽机本体减温减压器减温水流量，调节进入凝汽器旁通蒸汽温度至设定值。

（2）高压旁路的调节a.高压旁路的压力调节是以主蒸汽压力为被调量，旁路减压阀作为调节手段，用改变减压阀的开度来维持主蒸汽压力。

b.高压旁路的温度调节是以旁路阀后温度为被调量，喷水减温作为调节手段，用改变喷水调节阀的开度、改变减温水量来维持再热器出口温度给定值。

（3）低压旁路的调节a.低压旁路的压力调节是以再热蒸汽压力作为被调量，旁路减压阀作为调节手段，用改变减压阀的开度来维持按机组负荷变化的再热器出口压力给定值。

b.低压旁路的温度调节是以减压阀后的温度为被调量，喷水减温为调整手段，用改变喷水调节阀的开度、改变减温水量，使进入凝汽器前的温度位置在给定值以下。

（4）高压旁路联锁保护：a.减压阀和喷水减温阀开启联锁，即减压阀一旦打开，喷水减温阀要跟踪或者稍微提前开启；喷水减温阀的开度根据高压旁路阀后温度与给定值的差值进行调节。

b.高压旁路阀后温度超过一定限度时报警，过高时关闭阀门。

c.主蒸汽压力或者升压率超过限定值，旁路阀开启。

d.汽轮机跳闸，减压阀快速开启。

（5）低压旁路联锁保护a.凝汽器真空低、温度高、超过限定值时，减压阀快关。

b.减压阀与喷水减温阀开启联锁。

c.减压阀与布置在凝汽器喉部的喷水减温阀开启联锁。

d.减压阀后流量超过限值时，减压阀立即关闭。

e.汽轮机调整，减压阀快速开启。

（6）高、低压旁路联锁保护a.高旁减压阀开启，低旁减压阀即投自动或者有相应开度。

b.低旁减压阀故障，经过设定的延迟时间后仍不能开启，则高旁减压阀立即关闭。

c.其他的联锁保护和报警信号，如系统失电、油压低或变送器故障等，系统立即能自动切成手动，并报警。

二、高、低压旁路系统给定值旁路系统开启的给定值应高于正常运行时的蒸汽压力，低于安全阀起跳压力。