印度Sagardighi电厂小岛运行旁路逻辑优化

马勇，朱立彤，付昶

(西安热工研究院有限公司，西安市，710032)

0 引言

印度Sagardighi电厂机组调试过程中，受恶劣天气(大风或暴风雨)影响，电网出现了各种故障，包括倒塔、断线、短路、变压器跳闸等。故障经常造成发电机负荷突然减小，发电机组小岛运行。在保证发电机组由并网运行到小岛运行的瞬间安全可靠运行方面，许多文献进行了研究。文献［1］认为锅炉快速切除燃料是保证小岛试验成功的关键，并强调控制汽包水位和控制再热蒸汽压力可以防汽机“闷缸”。文献［2］研究了小岛试验时高低压旁路系统的逻辑，但并没有进行深入分析。文献［3］在做小岛试验时提出旁路系统切除自动、高压旁路始终关闭的措施，但是这样做并不安全。国内一些研究机构在做甩100％负荷试验时，采取了维持高压旁路阀始终关闭的措施。如果高压旁路阀始终关闭、低压旁路阀快开，这样可以完成试验，并且保持再热器不超压，同时汽机没有闷缸的危险，但这种方法局限于试验工况而非机组满负荷运行的工况。本文根据理论计算和现场实践，提出一套改进的旁路系统逻辑，可较好地解决上述问题。

1 系统及设备技术规范

1.1 系统简述

印度Sagardighi电厂2×300 MW机组配备瑞士CCI公司生产的高低压二级串联旁路，其容量为额定参数的60％，锅炉过热器出口蒸汽通过高压旁路减压降温后送至再热器；自再热器出口的再热蒸汽经2路低压旁路减压降温后通过三级减温减压器进入凝汽器［4］。

1.2 设备技术规范

该机组有1路高压旁路、2路低压旁路，并且高低压旁路系统是串联结构。高压旁路喷水采用锅炉给水，低压旁路喷水采用凝结水。旁路系统各阀门参数见表1［5-7］。

表1 高低压旁路参数Tab.1 Parameters of HP and LP bypass

2 联锁保护逻辑

高压旁路阀、高压旁路喷水调节阀、高压旁路喷水隔离阀、低压旁路阀、低压旁路喷水调节阀、低压旁路喷水调节阀、低压旁路喷水隔离阀均采用了联锁保护逻辑［8-9］。

2.1 高压旁路阀

(1)快开允许条件(以下条件相与)：a.快开触发之前负荷不小于30％；b.无快关条件存在(快关优先于快开)。

(2)快开触发条件(以下条件相或)：a.汽机跳闸；b.发电机解列；c.主汽压力不小于17.2 MPa。

(3)高压旁路阀快开开度：a.负荷为30％ ～50％，指令预开至30％且自动切为手动；b.负荷为50％～70％，指令预开至60％且自动切为手动；c.负荷为70％～100％，指令预开至80％且自动切为手动。

(4)快关条件：高压旁路后温度大于390℃，快关至全关位。

2.2 高压旁路喷水调节阀

(1)高压旁路阀开度不小于3％，高压旁路喷水调节阀自动投入自动档，设定值为高压旁路阀开启前高压旁路阀后蒸汽温度。

(2)高压旁路阀开度小于2％，高压旁路喷水调节阀从自动方式切为手动方式。

2.3 高压旁路喷水隔离阀

(1)高压旁路阀开度不小于3％时，高压旁路喷水隔离阀联动开启。

(2)高压旁路阀开度小于2％时，高压旁路喷水隔离阀联动关闭。

2.4 低压旁路阀

(1)快关条件(以下条件相或)：a.凝汽器真空度大于51.7 kPa(绝对压力)；b.凝汽器温度大于80℃； c.凝汽器水位大于950 mm；d.低压旁路喷水压力低于2.1 MPa。

(2)快开条件(快关优先于快开，以下条件相或)：a.再热器压力大于3.9 MPa；b.高压旁路快开。

(3)快开开度：快开至全开位。

2.5 低压旁路喷水调节阀

(1)低压旁路阀开度不小于3％，自动投入自动档，设定值为低压旁路阀开启前阀后蒸汽温度。

(2)低压旁路阀开度小于2％，低压旁路喷水调节阀从自动方式切为手动方式。

2.6 低压旁路喷水隔离阀

(1)低压旁路阀开度不小于3％，喷水隔离阀联动开启。

(2)低压旁路阀开度小于2％，喷水隔离阀联动关闭。

3 现有逻辑下出现的问题

3.1 再热器超压，低压旁路阀频繁动作

某日下午15：09：00，发电机负荷从300 MW由于电气故障甩到26 MW时高压旁路阀和低压旁路阀动作。机组在带26 MW负荷运行约3 m in后，高压缸排汽温度高跳闸。

至15：09：03，发电机甩负荷，高压旁路阀和低压旁路阀同时动作，此时再热蒸汽压力为3.7 MPa。高压旁路阀快开至80％，低压旁路阀快开至100％。此后约20 s内，凝汽器热井水位升高至高位动作值，低压旁路阀从全开位快关。15：09：30，凝汽器热井水位高信号消失，再热汽压力升至3.9 MPa以上，这时由于低压旁路快关条件消失，低压旁路快开信号再次出现，低压旁路阀再次快开至100％。但是当低压旁路阀再次快开至100％后几s内，凝汽器液位高再次出现，低压旁路阀再次全关。

从15：09：00到15：10：00的时间内，高压旁路阀一直保持80％的快开开度，但低压旁路阀在这段时间内，全开全关2次。2次全关时，凝汽器液位高及低压旁路喷水压力低信号都出现。低压旁路全关后，再热汽压力迅速升高至4.4 MPa，再热器安全门动作，低压旁路又全开，再热汽压力迅速降低至3.3 MPa。

针对上述问题，提出以下改进措施：

(1)修改逻辑，使高压旁路阀快开之后，能够自动把机前压力维持在一个与当前工况匹配的数值。

(2)当高压旁路快开条件出现(即发电机负荷大于30％时汽轮机跳闸或发电机解列)，高压旁路快开至预先设定的快开开度，可根据当时的负荷情况和主汽压情况适当自动调整开度。

(3)根据机组运行参数，基于文献［6］的计算方法，规定当低压旁路阀快开至50％时，各低压旁路喷水调节阀快开至50％，自动运行；低压旁路出口温度设定在80℃，由低压旁路喷水调节阀进行自动调节。

3.2 低压旁路喷水调节阀频繁动作，调节品质差

现有逻辑下，在低压旁路阀开启之后，为了维持低压旁路阀出口温度，低压旁路喷水调节阀开度快速大幅度调节了8次。调节动作频繁，调节品质较差。改进措施如下：

改善低压旁路喷水调节阀在调节低压旁路出口温度时的各项调节参数，使其在调节过程中动作幅度变小。低压旁路阀开度在30％、低压旁路喷水调节阀开度在33％时，完全可以维持低压旁路出口蒸汽温度(67℃)，并且不再增长。因此，可以在低压旁路阀动作、低压旁路喷水调节阀减温的过程中，设置1个低压旁路喷水调节阀的预先开度指令，达到设定的开度后，再自动调节低压旁路出口蒸汽温度。

3.3 高压旁路喷水隔离阀自动打开

在没有开指令的情况下，高压旁路喷水隔离阀在机组带负荷过程中自动打开。在分散控制系统上人为发关指令之后，高压旁路喷水隔离阀就地关闭，但是约5m in之后，此阀门关反馈消失，约45min之后，开反馈出现，经检查，发现阀已全开。怀疑因机械或油路问题所致。解决措施：将此阀关指令信号由原来的脉冲信号改为长指令信号。

4 改进的旁路系统逻辑

4.1 高压旁路阀

(1)快开允许条件：未修改。

(2)快开触发条件：未修改。

(3)高压旁路阀快开开度改进为：

a.负荷为30％～50％时，如果发电机负荷突然甩至30 MW以下，高压旁路阀预开至30％，维持8 s之后自动切为自动档，维持此8 s之后的当前主汽压力；如果发电机负荷突然甩至30 MW以上，高压旁路阀预开至30％，维持8 s之后自动切为自动档，将此时的主汽压力再加0.5 MPa，并自动设定为此时高压旁路阀的设定压力，维持此压力运行。在此过程中，电厂运行人员可以人为干预，可以解掉高压旁路自动，也可以在自动状态下改变高压旁路阀的压力设定值。

b.负荷为50％～70％时，如果发电机负荷突然甩至30 MW以下，高压旁路阀预开至60％，维持8 s之后自动切为自动档，维持此8 s之后的当前主汽压力；如果发电机负荷突然甩至30 MW以上，高压旁路阀预开至60％，维持8 s之后自动切为自动档，将此时的主汽压力再加0.5 MPa，并自动设定为此时高压旁路阀的设定压力，维持此压力运行。在此过程中，电厂运行人员可以人为干预，可以解掉高压旁路自动，也可以在自动状态下改变高压旁路阀的压力设定值。

c.负荷为70％～100％时，如果发电机负荷突然甩至30 MW以下，高压旁路阀预开至80％，维持8 s之后自动切为自动，维持此8 s之后的当前主汽压力；如果发电机负荷突然甩至30 MW以上，高压旁路阀预开至80％，维持8 s之后自动切为自动档，将此时的主汽压力再加0.5 MPa，并自动设定为此时高压旁路阀的设定压力，维持此压力运行。在此过程中，电厂运行人员可以人为干预，可以解掉高压旁路自动，也可以在自动状态下改变高压旁路阀的压力设定值。

(4)快关条件：未修改。

4.2 高压旁路喷水调节阀和喷水隔离阀

逻辑未修改。

4.3 低压旁路阀

(1)快关条件：未修改。

(2)快开条件：未修改。

(3)快开开度修改为：无论高压旁路快开多少，低压旁路阀均快开至50％，且自动从当前状态切为手动运行。

4.4 低压旁路喷水调节阀

(1)低压旁路阀开度不小于3％，自动投入自动，在自动状态下指令被限制至最大只能开至50％。当低压旁路阀快开时，低压旁路出口蒸汽温度被自动设定为80℃，另外，在这种情况下设定温度还可以人为改变。

(2)低压旁路阀开度小于2％时，逻辑未修改。

4.5 低压旁路喷水隔离阀

逻辑未修改。

5 采取改进措施后旁路系统运行情况

采取改进措施之后，高压旁路阀快开至80％，低压旁路阀快开至50％之后的约2 min时间内，再热器压力升至3.75 MPa，达到最高值，然后开始下降，并且下降趋势很明显。在这约2 min时间内，再热器安全门并没有动作。这些情况说明，高压旁路阀快开至80％，低压旁路阀快开至50％，可以将再热器压力维持在允许范围内。低压旁路喷水调节阀未出现前文所述的大幅度调节情况。低压旁路出口蒸汽温度平稳地慢慢下降，并且低压旁路出口蒸汽温度最高只升至195℃。

6 结论

(1)从额定负荷到小岛运行的瞬间，过热器、主汽管、再热器、再热汽管等中的大量能量迅速安全可靠地释放是小岛运行机务方面的关键问题。迅速切断锅炉燃料和旁路快开需要紧密配合进行。

(2)在高低压串联旁路机组从额定负荷甩到小岛运行过程中，针对不同的机型要采用不同的旁路控制策略，以便快速泄压，并保持机组带厂用电稳定运行。

(3)一方面不能让过热器、再热器等压力管道超压导致汽轮机“闷缸”、高压缸排汽温度持续升高等问题；另一方面也不能让大量未做功的蒸汽瞬间排入凝汽器，造成凝汽器水位高、真空低、排汽湿度增加等，从而对汽轮机末级叶片造成影响。

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［4］ISBN：0791823725美国国家标准汽轮机性能试验规程［S］.北京：电力工业部(国家电力公司)，1998.

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