650MW汽轮机组汽水分离器控制探讨

李定强+罗进

【摘 要】本文主要介绍650MW汽轮发电机组汽水分离器的功能结构。说明了汽水分离器根据汽机运行状态，选择两种不同的控制方式，并对多种情况下手自动控制的要点和重点关注的参数进行了说明。最后说明了两种用于保护目的的自动控制措施。提出结论：在汽轮机组启动和停运过程中，汽水分离器自动投运正常，尽量减少手动控制的使用，在部分阀门控制逻辑出现错误时应该针对性的进行调整。

【关键词】汽水分离器；手操器；冷启动

国内650MW汽轮发电机组的汽水分离再热器用于去除高压缸排汽中的水分，并且使高压缸排汽加热至额定温度值后再进入低压缸。这样不仅可以延长低压缸叶片的寿命，而且可以提高整个电站的热效率，提高蒸汽品质。

汽水分离再热器由低压管束区和高压管束区两级组成，每一级加热管束在汽水分离再热器壳体内往返四次，即构成所谓的双级四流程布置。其中低压管束的加热蒸汽来自高压缸抽汽，通过通断式阀控制，高压管束的加热蒸汽来自主蒸汽，由两个调节阀控制。

再热蒸汽温度调节系统（RTC）是一个以OVATION为基础的控制系统，RTC共有多种控制方式，其中部分方式根据汽机运行状态自动选择，另外一些则必须手动选择。这些控制方式包括：

1 手动控制方式

RTC共有两种手动控制方式：通过手操器手动控制；通过显示器图形界面手动控制。这两种调节方式的运行方式存在区别，以下将分别介绍。

1.1 手操器手动控制

汽水分离再热器手操器由以下部件组成：手动选择按钮；两台汽水分离再热器共用的增加和减小按钮；两台汽水分离再热器的阀门需求指示；两台汽水分离再热器再热蒸汽温度指示；调节阀前电动阀的状态指示灯等。

手操器上的增加和减小按钮以及手动选择按钮将同时作用在两台汽水分离器上，这一点与显示器上的手动方式不同：在显示器上每台汽水分离再热器各有一个图形式控制窗口，当在显示器的一个控制窗口中选择将RTC置手动方式时，只有与此界面相对应的那台汽水分离再热器才转为手动控制，另外一台汽水分离再热器可能处于手动控制状态，也可能处于自动控制状态；但按下手操器上的升/降按钮时，两台汽水分离再热器的调节阀将同时动作。这样就可能遇到这种情况：操纵员已通过显示器将一台汽水分离再热器置手动方式，其调节阀一个为100%开度，另一个为25%开度。但另一台汽水分离器仍处于自动控制方式下，其调节阀一个为90%开度而另一个为0%开度。此时按下手操器的上升按钮，四个调节阀将分别按以下方式动作：100%开度的阀保持原位，25%开度的阀开启，90%开度的阀开启直至全开，而后0%开度的阀开始开启。操纵员在这种情况下必须按下CLOSE按键直至他们全部关闭，然后再按下上升按键，才能保持两台汽水分离再热器出力相同。

1.2 显示器手动方式

在操纵员站的显示器上每台汽水分离再热器均有其控制界面图。通过这两个控制窗口，操纵员可以了解调节阀的状态，并可以手动操作调节阀。这两个控制窗口还显示整定值，阀位以及优先的增加和减小命令等信息。每一台汽水分离再热器的两个控制阀在其控制窗口中有一个共用的A/M控制站。通过这个控制站，可使调节阀按如下过程动作：当控制站从0-100%变化时，旁路调节阀首先开启，当其全开后主调节阀开始开启。反之，当关阀时主调节阀先关，主调节阀全关后，旁路调节阀开始关闭。这种控制方式叫双级分程控制。控制站从自动切至手动或从手动切至自动均为无扰切换。

2 自动控制方式

当RTC控制从手动切至自动时，调节器输出值将取决于运行工况和操纵员选择的控制方式（Ramp Up 或Ramp Down 方式），调节器输入信号来自于低压缸三个入口温度测量值，中选器对三个信号进行处理并排除故障信号。Ramp Up或Ramp Down方式将以这一温度为初始值，开始执行温度递变功能。其温度整定值最大为288℃。当低压缸入口温度测量值失效后，调节系统将自动选择三个汽水分离器出口水平管段上所测蒸汽温度的中间值。当这两种温度测量方式都失效后，调节器将自动转为手动控制方式。

在热态启动方式下（Hot Start），调节器首先以低压缸金属温度作为设定值。当低压缸入口蒸汽温度比金属温度低时，将自动引入一个快速调节器以快速提高低压缸入口蒸汽温度，使之与金属温度相匹配。在蒸汽入口温度大于金属温度以后，汽水分离再热器将自动转到正常调节器进行控制。如果负荷低于10%超过5分钟，调节器将转入低负荷工况运行方式，其温度设定值被整定在204℃。在冷态启动或热态启动时，电动阀根据负荷自动动作。

2.1 递加方式（RAMP UP）

除非操纵员手动选择RAMP DOWN（递减）方式，否则RAMP UP方式将自动投入。在冷态启动情况下，RAMP UP方式以低压缸入口温度作为起始点，并在负荷大于35%（227MW）时开始连续提升该温度。直到低压缸入口蒸汽温度被连续提升到288℃或阀门全开为止。

在RAMP UP方式下，调节阀的开启允许信号来自于旁路阀的开度信号与其内部整定值的比较结果：当旁路阀开度大于99.5%且持续30min后，主阀将开始开启；反之，当旁路阀开度低于99%时，主阀将关闭。

2.2 递减方式（RAMP DOWN）

当负荷下降到低于35%Pn时，自动进入RAMP DOWN方式，以便将汽水分离器退出运行。在必要时为了将汽水分离器退出运行，操纵员也可以负荷高于35%Pn的情况下手动选择RAMP DOWN方式。在操纵员选择了RAMP DOWN方式以后，低压缸入口蒸汽温度的整定值将逐渐连续降低，直到调节阀全关为止。

2.3 冷态启动方式

当低压缸入口温度低于149℃时，系统将自动选择这一运行方式，自动控制过程如下：低压缸入口温度低于149℃，则冷态启动方式被自动选定；按照冷态启动方式自动设定电动隔离阀的状态；汽机功率达到10%额定功率时，开启预热阀；达到预热温度15分钟后，如果汽机负荷大于35%，开始均热：开启旁阀管线和主阀管线进行升温，直到高压管束加热蒸汽温度比汽水分离器出口温度高28℃，并在此稳定均热30分钟；继续开大主阀以56℃/小时的速率升温直到阀门全开或出口蒸汽温度达到288℃；在升温过程中，当出口蒸汽温度达到204℃时将扫汽和疏水从凝汽器切到给水加热器。

2.4 热态启动方式

当低压缸入口温度高于149℃时，系统将自动选择这一运行方式，自动控制过程如下：低压缸入口金属温度高于149℃，则热态启动方式被自动选定；按照热态启动方式自动设定电动阀的状态；当汽机转速达到600rpm时，开始通过旁阀和主阀进行升温直到出口蒸汽温度达到204℃；在此两小时后如果功率仍小于35%，则开启一、二级再热器去凝汽器的扫汽阀；如果汽机功率上升超过35%，关闭去凝汽器的扫汽阀，通过旁阀和主阀以56℃/小时开始升温直到阀门全开或出口蒸汽温度达到288℃。

3 保护性措施

RTC设置了两种用于保护目的的自动控制措施。

3.1 测量信号失效后转至手动控制方式

在下列失效情况下，相应汽水分离再热气器的调节阀将被强制为手动控制方式：低压缸入口蒸汽温度和汽水分离再热气器出口水平管段处蒸汽温度的传感器信号确认逻辑；快速调节器投入时，低压缸金属温度传感器信号确认逻辑失效；DPU故障或直流电源失去。上述工况将导致相应汽水分离再热器的调节阀转入手动控制方式，但电动阀仍根据汽机工况自动动作。

3.2 低负荷保护

下列异常工况发生时，RTC自动进入低负荷保护模式：汽机功率降至10%以下超过5分钟；低压缸入口蒸汽温度>204℃；当上述条件同时满足时，RTC将在10min内将温度整定值降至204℃。该整定值将一直保持，直至负荷重新上升到35%Pn以上时为止。

通过以上的介绍和实际汽轮机组的多次启动和停运经验，汽水分离器自动控制程序比较稳定，运行正常，尽量减少手动控制的使用，在出现部分阀门逻辑动作异常、水箱液位控制异常或出现报警时应该采取针对性的措施：如断电后重新送电，阀门置于手动控制稳定水位或进行一遍开关行程后重新置于自动，检查相关探头或手动阀门的开度后进行故障排除，避免手动控制导致系统的程序紊乱。

[责任编辑：汤静]