600 MW火电机组汽轮机旁路系统存在问题分析

李 雷，黄广生

（大唐安徽洛河发电厂，安徽 淮南 232008)

600 MW火电机组汽轮机旁路系统存在问题分析

李 雷，黄广生

（大唐安徽洛河发电厂，安徽 淮南 232008)

介绍了某火电厂的概况，分析了汽轮机旁路系统存在的高旁执行器间歇动作或振荡问题，高、低旁路阀位显示问题及阀门剧烈振荡问题，并提出了解决办法，确保了机组的安全稳定运行。

火电机组；汽轮机；旁路系统；高旁执行器

1 电厂概况

某电厂位于土耳其共和国北部的中古达克省科里米里市，现共有2台600 MW超临界火电机组，全部设备均由中国制造和安装。

锅炉采用东方锅炉(集团)股份有限公司生产的 DG-1827/25.49，1 827 t/h，25.49 MPa(a)型超临界参数变压直流本生锅炉。该锅炉采用一次中间再热、单炉膛、尾部双烟道、烟气挡板调节再热汽温、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、平衡通风结构。锅炉给水系统配置2台50 %容量的调速汽动给水泵，1台30 %容量的电动调速给水泵。

汽轮机采用上海汽轮机有限公司生产的N600-24.2/566/566型超临界、单轴、中间再热、三缸四排汽、凝汽式汽轮机组。汽轮机调节控制系统采用数字电液调节控制系统(DEH)，机组保安系统采用危急跳闸系统(ETS)；同时设有机械式超速保安器和电子式超速保安装置，能够检查所有跳闸信号的正确性，识别错误的跳闸信号，并确保在设备出现危险工况时快速有效地执行汽轮机跳闸命令。

发电机为上海汽轮发电机有限公司生产的600-2-22A型发电机组，Ue=20 kV，600 MW，cosΦ=0.9，冷却方式为水—氢—氢，采用静止励磁系统。

机组热控系统采用上海FOXBORO公司的I/A Series分散控制系统(DCS)，覆盖包括：数据采集和处理系统(DAS)、模拟量控制系统(MCS)、锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)、顺序控制系统(SCS)、旁路控制系统(BPS)、电气发电机/变压器组和厂用电系统(ECS)的监控。汽机电液控制系统(DEH)、汽机安全监测系统(TSI)、给水泵小汽机电液控制系统(MEH)、汽机危急跳闸系统(ETS)等的控制装置均由主设备制造厂提供。控制系统设备与DCS系统选型一致，共用机组运行员操作站。

汽轮机旁路系统由美国CCI公司提供的高压旁路系统和低压旁路系统2级串联旁路组成，采用气动驱动，设计容量为40 % BMCR，可以满足机组冷态、温态、热态、极热态启动要求。由于该机组采用中压缸启动方式，所以要求旁路控制系统在机组启动时能较好地控制机组启动压力和温度，如：机组在低负荷情况下必须能处理过剩的蒸汽，否则炉对空排气将损失大量的工质；机组旁路控制系统对中间再热器必须能够起到有效的保护作用。因此，现代大型火电机组都配有旁路系统，以解决机、炉之间的不协调，提高机组对电网要求的适应力。

2 存在的问题及解决办法

2.1 高旁执行器间歇动作或振荡问题

2.1.1   问题分析

在该电厂1号机组启动过程中，发现高旁执行器存在间歇动作或振荡现象，造成机前压力波动较大，严重影响机组的运行安全。

现场检查发现，电力安装公司接入气动执行器的压缩空气母管直径比图纸给定的要小很多，现场实际采用Φ14×2仪表管，而美国CCI公司要求必须用大于1/2〃NPT的管子，因此实际动力压缩空气通流量较小。再加上高压旁路调节阀气缸相对较大，所以在阀门气动过程中，特别是在阀门快速动作时，会造成动力压缩空气压力瞬间下降。该执行器有一个压力低闭锁阀(设定值为0.38 MPa)，当压力低于保护定值时，阀门被闭锁不动；当压力回升超过了定值后，阀门又继续开或关。如此反复，造成调节阀时停时动，从而使得运行参数不稳，威胁机组运行安全，尤其在机组启动过程中，影响更大。高压旁路控制原理如图1所示。

图1 高压旁路控制原理

2.1.2   解决办法

(1) 按美国CCI公司提供的图纸要求，将原压缩空气管更换为1/2〃NPT的不锈钢管，以彻底解决该问题。

(2) 去除气动执行机构进口压力低闭锁阀，将其压力设定为最小，即将闭锁阀的调整螺丝逆时针旋出。这样即使压缩空气压力降低，也不会导致气动执行机构拒动。但这只是一个临时解决办法，因为在正常运行中，如果压缩空气压力降低，而旁路阀门不被闭锁，则有可能使高旁阀打开，造成再热器超压的严重后果，需要引起重视。

2.2 高、低旁路阀位显示问题

2.2.1   问题分析

在机组正常运行时，一旦高、低旁路阀位显示不准确，运行人员就需要到就地确认阀门的实际位置，易发生误判。尤其是在机组刚启动时，高、低旁路阀门开度较小，阀门的节流作用使阀门产生振动，造成位置反馈电位器信号不准确。另外，在高、低旁路阀门快关时，由于有较大冲击力，也会造成位置反馈电位器信号不准确。

2.2.2   解决办法

先将阀门开到最大位置，如果阀位显示不到最大值，则调整阀位信号的电气满度电位器，直到合格为止；再把阀门关到底，如果阀位显示不到最小值，则调整阀位信号的电气零度电位器，直到合格为止。这样反复调整几次，直到阀位显示准确为止。如果零位仍不满足要求，则要调整机械零点，再调整电气零点。如果仍旧满足不了要求，就需要更换阀门位置发送器。另外，运行人员也可以通过高、低旁路阀门的前、后介质温度来判断阀门的实际位置状态。

2.3 阀门剧烈振荡问题

2.3.1   问题分析

在机组启动期间，高、低压旁路正常投运时，低压旁路在正常调节过程中，阀门存在剧烈振荡现象。低压旁路控制原理如图2所示。

(1) 由于高、低压旁路是串级旁路，且高压旁路的供气管径较细，进气压力不足，从而使得高旁执行器的动作不连续，造成主汽压力晃动，影响低压旁路压力调节系统对再热器入口压力的控制，从而造成低压旁路执行器的振荡。

(2) 气动执行器本身的机械阻尼未调整好(见图2)，也会使得执行机构频繁动作，造成执行器疲劳损坏，减压阀门的阀芯磨损，严重影响机组安全运行。

(3) 高、低压旁路自动控制系统的控制参数整定不当，也会造成系统失稳。

2.3.2   解决办法

(1) 由于高、低压旁路是一个整体系统，因此高压旁路调节品质的好坏，直接影响低压旁路的调节。若把高旁阀的压缩空气管径加粗，则可消除高压旁路对低压旁路的影响。

(2) 气动执行器是由压缩空气作用在执行器的集气缸内的活塞上工作的，在自动调节理论中，可以等效为积分环节。通过调节气缸的进气量来控制执行器的动作速度。在气动执行器本体的控制回路气动放大器上(VB1/VB2)有一个调整螺丝，逆时针调整时进气量减小，顺时针调整时进气量增大；它可以调整气动执行器的机械阻尼时间，从而达到降低执行器振荡的目的。在调整机械阻尼过程中，要恰到好处，既不过调，也不滞后，否则会影响旁路的正常运行。

(3) 对高、低旁路控制系统的控制参数进行进一步优化，使得控制参数更加合理。

通过上述一系列的调整措施后，机组启动过程中再也没有发生此类问题。

图2 低压旁路控制原理

1 中国大唐集团公司，长沙理工大学．热工控制系统及设备[M]．北京：中国电力出版社，2013.

2 吴彦龙．700MW汽轮机低旁系统存在的问题及优化[J]．电力安全技术，2012(1)．

2014-12-22；

2015-03-20。

李  雷(1965-)，男，高级工程师，主要从事电厂热控专业技术工作，email：2198213471@qq.com。

黄广生(1965-)，男，高级工程师，主要从事电厂热控专业技术工作。