汽轮机旁路系统简介13

汽轮机旁路系统的功能及其选择岗位职责摘要：汽轮机旁路是单元制大型火力发电厂的重要辅助系统，旁路系统设计直接关系到机组的运行方式和控制策略。

发达国家中，大型机组担当调峰任务很重，旁路系统带来的好处相当明显。

在我国，大容量再热式机组都采用单元制系统，为了便于机组启停、调峰、事故处理和适应特殊运行方式，绝大多数再热式机组也都设置了旁路系统。

但事实上，不同型式的汽轮机，其旁路系统的容量和功能应不尽相同。

汽轮机旁路系统；功能与作用；功能选择一、汽轮机旁路的功能与作用考虑到汽轮机的空载流量与锅炉的最低负荷不一致，以及低负荷时中间再热器的保护问题，中间再热式机组应设置旁路系统，每一级旁路中都装有减温减压器。

当汽轮机的负荷低于锅炉稳定燃烧的最低负荷时，锅炉多送出的蒸汽可经过降压减温后送入再热器或低参数的蒸汽管道或直接排入凝汽器以回收工质。

当汽轮机负荷很低而使流经锅炉再热器的蒸汽量不足以冷却锅炉再热器时，绕过高压缸且经过旁路系统减温减压器冷却的蒸汽，可进入锅炉再热器进行冷却，从而保护再热器。

1、缩短机组启动时间及汽机冲转过程中协调蒸汽参数和流量汽轮机滑参数热态启动时，蒸汽进入气缸与气缸内壁接触，蒸汽温度上升较快，由于汽缸壁较厚且高中压缸为多层缸缸结构，传热到外壁需经较长时间，汽缸内、外壁容易出现较大的温差。

当汽机滑参数冷态启动时，汽缸壁温较低，而锅炉来的过热蒸汽温度很高，导致主蒸汽温度与气缸和转子温度不协调，容易引起汽轮机汽缸及其他部件热应力过大，缩短机组使用寿命。

故在机组启动期间，除监视汽缸内、外壁温差外，还必须控制好金属温度的升降速度。

一般来讲，单元机组在启动过程中，锅炉蒸汽温度与汽机汽缸金属温度不协调是由锅炉的特性决定，先以低参数蒸汽冲转汽轮机，之后随着汽轮机升速、并网、带负荷的要求，不断提高主蒸汽的参数和流量。

所以机组启动时间的长短取决于锅炉达到汽轮机冲转要求的蒸汽参数（包括主蒸汽和再热蒸汽）的时间，而锅炉升温、升压速度取决于锅炉疏水管的排放。

汽轮机旁路系统一、旁路系统技术和结构特点#3、#4机组采用高、低压两级串联旁路系统。

高压旁路容量为额定参数下40%BMCR的流量（Boiler Maximun Continuous Rating）；低旁旁路容量是高旁容量加上高旁减温水的流量。

正常启停均采用中压缸启动方式，在旁路系统故障不能投运的情况下，也可采用高压缸启动方式。

1.旁路系统的主要功能汽机旁路系统的型式、容量和控制水平与汽机及锅炉的型式、结构、性能及电网对机组运行方式的要求密切相关。

根据本机组的负荷性质、启动特点，该旁路系统主要有以下几方面功能要求：（1）调整主蒸汽、再热蒸汽参数，协调蒸汽压力、温度与汽机金属温度的匹配，保证汽轮机各种工况下中压缸启动方式的要求，缩短机组启动时间。

（2）协调机炉间不平衡汽量，旁路掉负荷瞬变过程中的过剩蒸汽。

由于锅炉的实际降负荷速率比汽机小，剩余蒸汽可通过旁路系统排至凝汽器。

使机组能适应频繁起停和快速升降负荷，并将机组压力部件的热应力控制在合适的范围内。

（3）在机组启动和甩负荷时，保护再热器不干烧和超温。

（4）回收工质，减少噪音。

在机组突然甩负荷（全部或部分负荷）时，旁路快开，回收工质至凝汽器，改变此时锅炉运行的稳定性，减少甚至避免安全门动作。

2．旁路系统的设计原则本工程采用高、低压两级串联旁路系统。

由于该旁路系统是不兼带安全门功能的，即装设的旁路系统并不替代锅炉过热器出口的弹簧安全门和动力释放阀（PCV）的功能，且无停机不停炉或带厂用电的功能要求，因此确定旁路系统容量的因子，主要是根据各个工况的启动曲线来核算所需的旁路容量。

当然还需考虑机组的负荷变动率及锅炉的燃烧率能以多快的速度减少而不危及火焰的稳定性等因子，以满足快速升降负荷等功能要求。

3．旁路容量的选择旁路容量的选择对中压缸启动非常重要。

若高压旁路容量不够，势必会逼高主汽压力，此时锅炉很难保证主汽温度，而过高的主汽温度对高压缸及其转子极为不利，本机组当高排温度达420℃时即报警，435℃时即跳机；若低压旁路容量不够，势必会逼高再热汽压力，此时防止高压缸末级叶片过热的最小流量值增大，即必须提高此时的目标负荷值（即阀切换负荷值），否则高压缸调节级压力与高排压力比有可能过低而导致停机（为限制高压缸出现小流量高背压现象，防止高压缸末级叶片过热，汽机通常有如下保护：高压缸调节级压力与高排压力比为1.8时报警，为1.7时即跳机）。

汽轮机旁路系统
汽轮机旁路系统
125-1200MW机组各种规格的高低压旁路系统
工作特点：
汽轮机旁路系统是保证汽轮机和锅炉在各种工况下安全启动、稳定运行的保护系统之—。

同时是保护锅炉过热器、再热器不致再事故情况下超温、超压的主要保护装臵。

因此其安全稳定、可靠地工作对机组的安全稳定、可靠运行，至关重要。

其工作特点足：热冲击强烈、启停频繁，其内部减温减压元器件，承受很大的温差应力，且应力循环频次高。

其次，要承受减压后汽流较大的冲刷力，其强大的冲刷和热应力的反复多频次作用，是阀内件破坏的主因。

破坏特点：
由温差及热冲击引起的循环热应力是阀内件破坏的主因，其次是降压后汽流的冲蚀破坏。

技术特点：
1、ROSITE汽轮机高低压旁路系统采用了阀内件对称设计、内外加热的技术以减小温差应力；
2、采用了蒸汽雾化预热减温水技术减小温差应力；
3、采用蒸汽分区降温和蒸汽膜保扩技术来降低传质传热过程中减温水与高温蒸汽之间相应的阀内件金属间的温度差，以达到减少温差和温差应力的目的；
4、采用一级前臵式降温和三级后臵式降压阀笼、级间压差小，能减小汽流对密封面的冲蚀破坏；
5、大量采用模块化、分体式设计技术，全部阀内件均可拆卸更换、方便检修：
6、采用了变阻力通道式减温水调节阀，温度控制准确、精细，安全可靠，周期长；
7、阀门零部什全部采用锻焊件结构，强度高，承受热冲击能力强：
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汽轮机高低压旁路系统设备介绍1、高压旁路高压旁路系统装置由高压旁路阀（高旁阀）、喷水调节阀、喷水隔离阀等组成。

①技术规范高旁阀兼有减温减压、调节、截止的作用。

新蒸汽由上部管道引入阀进口滤网，经阀头至阀出口滤网，蒸汽由于缩放作用而减压，减温水从阀下部减温水喷嘴进入，高温蒸汽被减温后进入阀后连接管道。

见图4－2。

图4－2 高压旁路阀示意图01－阀座；02－阀盖；03－阀进口滤网；04－阀出口滤网；05－阀体；06－阀杆；07－阀头；08－减温水喷嘴；2、低压旁路低压旁路系统装置由低压旁路阀（低旁阀）、喷水调节阀、喷水隔离阀、凝汽器入口减温减压器等组成。

①技术规范注：表中的低压旁路阀、低压喷水调节阀的容量均为低压旁路的总容量。

②低压旁路结构低旁阀与高旁阀同样，兼有减温减压、调节、截止的作用。

低旁阀结构见图4－3图4－3 低压旁路阀示意图01－阀座；02－阀盖；03－阀进口滤网；04－阀出口滤网；05－阀体；06－阀杆；07－阀头；08－减温水喷嘴；③三级减温减压器采用三级减压、一次喷水减温的结构形式。

图4－4为三级减温减压器示意图。

低旁蒸汽进入减温减压器的管末端开孔区，喷向减温减压器壳体内，壳体内壁上设有不锈钢防冲蚀挡板。

汽流通过蒸汽管末端开孔区上的多个小孔，进行第一次临界膨胀降压，在壳体内扩容降压到0.3 MPa。

在壳体内壁沿圆周方向均布设有4个雾化喷嘴，从凝结水系统来的减温水雾化后与蒸汽充分混合汽化达到减温的目的。

经过第一级减温减压后的蒸汽通过壳体内锥形喷网上的数个小孔，进行第二次临界膨胀降压，扩散到减温减压器后部区域，使蒸汽进一步扩容降压到0.1 MPa。

最后蒸汽通过分布在壳体及封头上的小孔进行第三次临界膨胀降压至0.047MPa，使蒸汽最终扩散到整个凝汽器区域。

旁路投入时，减温喷水必须同时投入，否则将导致进入凝汽器内的蒸汽温度超过允许值，对减温减压器和凝汽器造成损害。

喷水源取自凝结水杂用系统，设计压力为0.9 MPa，总喷水量约27.5 t/h，喷水经过滤后通过喷水调节阀接入减温减压器，以防喷孔堵塞。

旁路系统功能介绍苏尔寿的旁路系统是一个满足整个电厂操作要求（锅炉和汽机）的相对独立的系统。

旁路系统和其他系统之间信号数量是较少的。

更重要的是，一个旁路控制器可以精确满足旁路操作的要求，并可以简便地实现安全功能或其他快开或速闭功能。

一、对于高压旁路来说主要有以下几个功能：1．锅炉启动控制器依据锅炉蒸汽产量的需要控制和增加锅炉蒸汽压力。

旁路控制蒸汽到再热器中，从而确保过热器和再热器中有适当的蒸汽流量。

只要有蒸汽通过旁路装置，旁路控制器必须控制进入再热器的蒸汽温度。

2．汽机启动HP旁路控制器必须控制蒸汽压力，直至锅炉主控制器可以进行压力控制为止。

3．负荷操作在汽机带负荷以后，旁路处于关闭状态，但是控制器可以防止超压和压力上升速率过快。

4．汽机甩负荷/跳闸旁路打开，必要时借助快开装置进行，以防止过高的蒸汽压力并且控制压力。

直到汽轮机再次承担起负荷为止。

5．安全功能（将旁路作为安全阀，本机组没有配备安全功能）下面就各个功能做一个简单的介绍。

自动启动过程和运行状态：旁路的自动启动过程是从锅炉点火到汽机接收所有蒸汽。

高压旁路自动启动有以下几个过程：最小阀位－最小压力－设定阀位－冲转压力。

在冷态启动时，也就是主汽压力小于1.0MPa的时候，旁路自动启动的过程如下：在锅炉点火以后，在触摸屏上点击STARTUP按钮，这时候旁路系统的状态显示会出现Ymin on和cold start，这时候进入最小阀位过程，高旁阀门会开启到设定的最小阀位Ymin，它可以确保在点火后过热器和再热器中有一定蒸汽流量通过。

这时候高旁会保持这个阀位不动。

随着燃烧主蒸汽压力上升，当有足够蒸汽使得汽压力上升到设定的最小压力Pmin的时候，进入了最小压力控制过程，屏幕显示切换到Warm start状态，这时候旁路会维持主汽压力为Pmin，在跟随燃烧蒸汽流量增加的情况下，为了维持此压力高旁阀门会打开控制压力。

在阀门开度达到设定的阀位Ym（由锅炉启动过程中需要的蒸汽流量决定）的时候，进入设定阀位过程。

汽轮机旁路系统沈阳电力高等专科学校杨庆柏刊载于《辽宁电机工程科普》1997年第2期汽轮机旁路系统( Turbine Bypass System简称TBS)的基本功能是改善机组启动性能、保护再热器、回收工质、减少噪音、带厂用电负荷运行和超压保护。

一、设置汽轮机旁路系统的必要性随着火力发电机组的单机容量不断增大，蒸汽参数也在不断提高，尤其是中间再热式汽轮发电机组得到越来越广泛的应用。

根据中间再热式汽轮发电机组的运行要求，机组的运行方式只能为单元制。

在一机对一炉的单元制运行方式中。

锅炉、汽轮机和发电机纵向成为一个统一的整体。

炉、机的一一对应使得锅炉产生的蒸汽无法储存，从而要求炉、机之间要互相配合，协调动作。

在单元机组正常运行时，可由协调控制系统依据外界的负荷需求来协调机、炉的动作，这既能满足外界负荷要求，又保证机组的安全。

然而在机组启动或紧急甩负荷的特殊情况下，锅炉和汽轮机在动态特性上的差异太大，如何使其协调工作就不是一个容易解决的问题。

在低负荷工况下，锅炉的最小允许负荷一般为额定蒸发量的30～50％，汽轮机则允许空载运行。

汽轮机空载运行时的汽量仅为额定时进汽量的5～8％。

由此可见，在低负荷工况下必须解决锅炉的剩余蒸汽回收问题，否则锅炉不但要对空排汽而损失大量的凝结水，而且还要产生强烈的噪声。

设置在锅炉内的再热器，必需经常流动一定量的蒸汽以不超温。

根据再热器选用的金属材料及炉内布置情况，通常要求冷却蒸汽流量的最小值约为额定值的14％，而汽轮机空载时的蒸汽量仅为额定值的5～8％。

特别是在甩负荷时蒸汽量为零，在停机不停炉时汽轮机完全不进汽。

由此可见。

中间再热式汽轮发电机组还须解决再热器的保护问题。

大型火力发电机组为了减少金属热应力，降低机组寿命损耗，缩短起动时间，节约燃料，往往采用中压缸启动。

因此，需要考虑中压缸从何处进汽的问题。

综上所述，单元制运行的中间再热式汽轮发电机组，必须解决机组启停过程中机、炉之间的协调动作，再热器保护以及实现中压缸启动等问题。

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。

汽机旁路知识介绍根据自己学习总结介绍了，汽机旁路系统的配置、用途、功能及控制与保护。

列举了执行机构（气、液、电动）品牌厂家和其余汽机旁路的生产厂家。

并对汽机旁路亚临界、超临界和超超临界机组材料的选用；Cv值的计算；旁路喷水调节阀流量的确定；管道流速的选择与口径的确定等问题进行了分析。

对喷嘴等关键部件进行了思考。

一、汽轮机旁路概述汽轮机旁路系统是与汽轮机并联的蒸汽减温减压系统。

它由蒸汽旁路阀门、旁路阀门控制系统、执行机构和旁路蒸汽管道组成。

其作用是将锅炉产生的蒸汽不经过汽轮机而引到下一级压力和温度的蒸汽管道或冷凝器。

蒸汽旁路系统有两种：一种是将锅炉产生的蒸汽直接引入冷凝器，这种旁路系统称为大旁路。

另一种是由高、低压两级旁路系统组成：旁路汽轮机的高压缸而将蒸汽从锅炉引入再热器的称为高压旁路；旁路汽轮机的中、低压缸而将蒸汽从再热器出口引入冷凝器的称为低压旁路。

大型火电机组都采用高参数、中间再热式的热力系统，采用一机一炉的单元配置。

在这种机组中，一台锅炉只向一台汽轮机供汽，这就要求锅炉的产汽量与汽轮机的耗汽量保持平衡。

而实际上汽轮机的空载流量仅为汽轮机额定蒸汽流量的2％～5％，远远小于锅炉的最低稳定燃烧蒸发量（30％～50％）。

锅炉在更低的燃烧率下不能稳定运行。

因此必须有其它的蒸汽管道，作为锅炉的负载，承担其余的蒸汽流量。

另外当事故工况下汽轮机甩去负荷或停机时，大量的多余蒸汽必须通过旁路阀门而排入冷凝器，减少锅炉安全门起跳，同时避免大量蒸汽排入大气。

因此在中间再热机组中配置蒸汽旁路系统可以改善锅炉和汽轮机特性上的差异，提高机组的安全性和经济性。

汽机旁路系统首先用于欧洲的直流炉中,几乎所有的欧洲国家均使用了高低压汽机旁路系统,包括汽包炉.高压旁路把来自锅炉过热器的蒸汽排到再热器,低压旁路把来自再热器的蒸汽排到凝汽器,欧洲国家的旁路通常为100%的容量,中国的系统主要容量多选用在40%MCR,并且具有安全保护功能.为了满足大型汽轮机组启动运行和安全的需要,给机组配置旁路装置和切实可行的控制系统是十分必要的,旁路系统主要有电动和液动两大流派,气动系统主要应用于中小型机组. 旁路系统装置是火电机组重要的辅助设备,旁路系统设备的可靠性对电厂安全和经济运行影响较大,而系统设备的设计、安装、调试对旁路的运行效果有很大的影响。