旁路控制系统的应用

SIS仪表维护及操作旁路的设计应用摘要：国家在快速的发展，社会在不断的进步，在旁路状态下，安全仪表系统（ＳＩＳ）的安全仪表功能（ＳＩＦ）及其安全完整性等级（ＳＩＬ）都受到限制，旁路的设计和操作管理成为ＳＩＳ中的关注焦点。

从工程设计角度出发，针对仪表维护旁路开关和操作旁路开关的设计和设置原则等，进行了探索。

以航煤加氢装置的３个典型联锁控制为例，提出了不同的旁路开关设计方案。

应用表明：设计方案效果良好，保证了装置ＳＩＳ的顺利投用与运维。

关键词：安全仪表系统；维护旁路开关；操作旁路开关引言随着中国炼化装置朝着大型化发展，安全仪表系统（ＳＩＳ）已广泛应用于炼油工艺及设备的防护场合，成为自控领域的一个重要分支。

在ＳＩＳ的使用过程中，旁路状态下安全仪表功能（ＳＩＦ）及其安全完整性等级（ＳＩＬ）都受到限制，因而旁路的设计和操作管理，成为ＳＩＳ设计中的关注焦点。

根据GB/T 50770-2013《石油化工安全仪表系统设计规范》［２］，旁路开关可划分为“维护旁路开关”和“操作旁路开关”两种形式，笔者结合某炼化项目，对“维护旁路开关”和“操作旁路开关”的设计及设置与否进行相关探讨。

1 仪表维护旁路开关的功能及设置原则维护旁路开关主要是为ＳＩＳ的变送器以及检测开关等现场仪表设备在线检修而设置的。

在维护旁路开关投用期间，操作人员应有其他措施始终保持对工艺过程状态的检测和指示。

当传感器被旁路时，操作人员也应有其他手段和措施触发该传感器对应的最终执行元件。

操作旁路开关的投用应有明确的操作程序，并纳入到功能安全评估和现场功能安全审计的范围之内。

维护旁路开关应设置在输入信号通道上；维护旁路开关的动作应设置报警和记录。

对于“ＭｏｏＮ”表决机制的变送器信号，维护旁路开关逻辑设计要考虑降级模式对安全性和可用性的影响。

2 仪表操作旁路开关的功能及设置原则操作旁路开关主要用于工艺开工和特殊过渡过程，在工艺过程变量从初始值到正常值期间，将输入信号暂时旁路，避免ＳＩＳ最终执行元件动作，使工艺过程置于安全状态。

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。

Technological Innovation16《华东科技》AV6旁路控制DCS 系统改造及优化控制潘 宇，胡朝日（台州发电厂，浙江 台州 318015）摘要：本文介绍了AV6旁路控制系统进DCS 控制的改造情况，提高了设备的可靠性，详细阐述了该旁路系统启动及停机过程的调试过程。

通过对逻辑的优化，解决了低旁压力启动无法达到额定压力及停机模式下压力反向异常时高旁开启的现象，实现了旁路全程自动的要求。

关键词：旁路系统；改造；启动；全程自动1 系统概述 台州发电厂#8机组是350MW 自然循环亚临界参数中间再热式单元机组，其中的旁路为由70％MCR 的高和40％MCR 低压两级串联旁路系统，具有改善机组启动特性，能适应机组定压和滑压运行要求，保护再热器和事故保护等功能。

原配备瑞士SULZER 公司提供的AV6控制系统对旁路进行控制，控制系统由一个高压旁路阀、一个高旁喷水阀、一个高旁喷水隔离阀、两个低压旁路阀、两个低旁喷水阀共7个阀门组成。

旁路系统采用液压驱动方式，带有独立的供油装置。

由于设备元器件老化、故障率高，备品备件停产多年，影响机组的安全运行，故对旁路控制系统进行改造，纳入机组的DCS 系统（OVATION3.2）进行控制，改造后对该系统的设备控制结构、系统画面及动、静动态调试进行优化。

2 设备改造内容 2.1 就地设备改造 拆除原AV6旁路控制系统机柜，保留阀门定位器控制柜，增加一个DCS 系统的控制柜，新增一对控制器及相应数量的卡件，专门用于整套旁路设备的控制；高、低旁油站上的机械式充油阀改为电子式充油阀（AB 块）；高、低旁油站增加了蓄能器压力、母管压力、油位、油温的测量，并远传至DCS 系统画面上显示、报警。

原操作台上的操作面板上的“BOILER START”和“RUN DOWN”两个投入按钮，现在对应的操作方式在“主、再热蒸汽及旁路系统”画面上左下角的“旁路启动模式”和“旁路停机模式”两个投切按钮，实现以前的系统原有的功能。

第八章旁路系统大型中间再热机组均为单元制布置，为了便于机组启停、事故处理及特殊要求的运行方式，解决低负荷运行时机炉特性不匹配的矛盾，基本上均设有旁路系统。

所谓的旁路系统是指锅炉所产生的蒸汽部分或全部绕过汽轮机或再热器，通过减温减压设备（旁路阀）直接排入凝汽器的系统。

1 •旁路系统的作用1）缩短启动时间，改善启动条件，延长汽轮机寿命2）溢流作用：即协调机炉间不平衡汽量，溢流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，使机组能适应频繁启停和快速升降负荷，并将机组压力部件的热应力控制在合适的范围内3）保护再热器：在汽轮机启动或甩负荷工况下，经旁路系统把新蒸汽减温减压后送入再热器，防止再热器干烧，起到保护再热器的作用4）回收工质、热量和消除噪声污染：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，减少甚至避免安全阀动作2 •机组旁路系统型式1）两级串联旁路系统由高压旁路和低压旁路组成，这种系统应用广泛，特点是高压旁路容量为锅炉额定蒸发量的30%〜40%,对机组快速启动特别是热态启动更有利。

2）两级并联旁路系统由高压旁路和整机旁路组成，高压旁路容量设计为10%〜17%,其目的是机组启动时保护再热器，整机旁路容量设计为20%〜30%，其目的是将各运行工况（启动、电网甩负荷、事故）多余蒸汽排入凝汽器，锅炉超压时可减少安全阀动作或不动作。

3）三级旁路系统由高压旁路、低压旁路和整机旁路组成，其优点是能适应各种工况的调节，运行灵活性高，突降符合或甩负荷时，能将大量的蒸汽迅速排往凝汽器，以免锅炉超压，安全阀动作。

但缺点是设备多、系统复杂、金属耗量大、布置困难等。

4）大旁路系统锅炉来的新蒸汽绕过汽轮机高、中、低压缸经减温减压后排入凝汽器，其优点是系统简单、投资少、方便布置、便于操作；缺点是当机组启动或甩负荷时，再热器内没有新蒸汽通过，得不到冷却，处于干烧状态。

火电厂dcs控制系统什么是dcs控制系统ECS）：其主要作用是发电机的启、停控制及逻辑；厂用电系统各开关的控制及逻辑；电气系统的各参数与设备状态的监视；继电保护动作情况、故障报警及时间顺序记录。

MEH）：其主要作用是调节汽泵组的转速，可完成如下功能：挂闸、升速、定速、CCS控制、超速保护等功能。

BCS）：旁路系统是一个独立的系统，旁路控制能完成旁路操作的确切要求，并能完成安全功能或快开/块关功能，其基本组成部分分为高旁控制器和低旁控制器，主要实现高低旁的压力控制和温度控制。

系统的主要技术概述DCS在火为发电厂烟气脱硫控制系统的应用电厂脱硫是将燃煤机组烟气中的含硫化合物降低到符合国家排放标准的一种工艺，目前常应用比较广的是湿法脱硫工艺。

该工艺主要包括工艺水系统，石灰石浆液制备、输送系统，吸收塔系统，石膏脱水系统，烟气系统等子工艺系统。

主要设备有湿式球磨机、浆液输送泵、氧化风机、浆液循环泵以及增压风机等。

就其控制系统而言，湿法脱硫工艺一般具有以下特点：烟气脱硫的控制对象比较特殊但数量较少，控制对象较分散，控制使用的PID较少，控制回路较简单；闭环控制较少，开环控制较多，实时性要求不太高。

另外，顺控较多，注重的是时间控制，保护要求不多。

因此，脱硫控制系统是一个以开关量为主，模拟量为辅并伴有少量调节回路的系统，属于典型的混合控制系统，其控制I/O点数约3000点。

本系统采用石灰石石膏湿法脱硫工艺，该工艺是目前世界上应用最为广泛和最可靠的工艺。

该工艺以石灰石浆液作为吸收剂，通过石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行洗涤，发生反应，以去除烟气中的SO2，反应产生的亚硫酸钙通过强制氧化生成含两个结晶水的硫酸钙（石膏）。

总结随着计算机技术、通讯技术和控制技术的不断发展，为满足电网需要，火电机组必须具备更高的调节适应能力，采用厂级监控信息系统（SIS）、一体化的分散控制系统（DCS）。

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。

第十五章旁路系统旁路系统的作用1、改善机组启动性能，缩短启动时间在启动过程中，旁路控制系统控制旁路阀门打开，使旁路系统作为锅炉的负载以便锅炉以较大的燃烧率启动，实现快速升温，升压，并将多余的蒸汽由旁路阀门直接引入冷凝器，可以使中间再热机组作为调峰机组，参与一次调频。

2、减少汽轮机热应力。

采用两班制或调峰运行的机组，启停频繁，由于锅炉和汽轮机的加热、冷却特性不同，使得在重新冲转时，锅炉出口的蒸汽温度与汽轮机的金属温度不匹配，从而造成汽轮机大型金属部件的热应力疲劳。

采用旁路控制系统可以使锅炉汽温与汽轮机金属尽可能匹配。

3、提高机组负荷适应性正常运行的机组快速降负荷时，汽轮机快速关小调节阀门。

这样，锅炉产生的蒸汽量和汽轮机通流量之间就会不平衡。

旁路控制系统控制旁路阀门排放多余的蒸汽，维持锅炉侧的汽水平衡。

4、事故工况下，保护机组，回收工质在发电机甩去全负荷或汽轮机故障停机时，旁路门迅速打开，防止超温超压，同时减少或避免锅炉再热器安全门起跳，避免了汽水损失，回收了工质，提高了经济性。

旁路系统的形式和容量1、旁路系统的形式旁路系统的布置型式有如下几种：I级旁路，即新蒸汽绕过汽轮机高压缸，经降压减温后直接进入再热器的管路，又称高压旁路。

Ⅱ级旁路，即再热器出来的蒸汽绕过汽轮机中低压缸，经降压减温后直接引入排汽装置的管路，又称低压旁路。

Ⅲ级旁路，即新蒸汽绕过整个汽轮机，经降压减温后直接进入排汽装置的管路，又称大旁路或整机旁路。

由上面三条旁路可组合成不同的旁路系统。

选用何种旁路，主要取决于锅炉的结构布置，再热器的材料以及对机组的运行要求(即是带基本负荷还是担任调峰)。

原则上讲，如果再热器布置在烟气高温区，在锅炉点火及甩负荷情况下必须通汽冷却时，宜采用高、低压旁路串联的双级旁路系统，如图15-1（a）所示；或者用高压旁路与Ⅲ级大旁路并联的双级旁路系统，如图15-1（b）所示。

如果再热器布置在烟气低温区域或允许在一定的时间内干烧而不要求通汽冷却，则可采用Ⅲ级大旁路的单级旁路系统，如图15-1 (c)，以简化操作与维护，节约投资。