汽机旁路系统简介

概述

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。

因此，选择一套启闭及调节特性好的阀门、操作灵活便于维护且可靠性高的执行机构、经济实用且组态灵活型的控制系统从投资性价比的角度来看已是广大用户的共识。 1 旁路系统设计概况 1. 功能设置

1.1.1旁路系统有启动、溢流和安全三个主要功能（即三用阀功能），此外还有回收工质、暖管、清洗、减少汽阀和叶片侵蚀等功能。

A启动功能：其目的是为改善机组的启动特性而设置的。可以提高锅炉在启动过程中的燃烧率；使蒸汽温度与汽轮机缸温得到最佳匹配；从而缩短机组启动的时间，减少寿命损耗。 B溢流功能：其目的实际为吸收机、炉之间的不平衡负荷而设置的。可以排泄机组在负荷瞬变过度过程中的剩余蒸汽；调整稳定争气压力；维持锅炉在不投油情况下的最低稳燃负荷。 C安全功能：取代锅炉安全阀的功能

1.1.2采用高、低两极串联的旁路系统设有启动或溢流功能，可以分为如下两类： A以启动功能为旁路设置的主要功能，并附有稳定蒸汽压力，以及在事故工况下的保护功能。可适应机组冷、热态等各种条件下的启动要求；定压、滑压运行；负荷变化过程的压力调节；保护过热、减少安全阀动作、回收工质等。

B以启动功能为旁路设置的基本功能，并设有溢流功能。除能满足第A类功能外，还可适应：汽轮机甩负荷维持空负荷运行：汽轮机跳闸实现停机不停炉；电网故障机组带厂用电运行等各种运行方案。

1. 2旁路系统的控制与保护功能

旁路系统配有完善的调节、控制和保护功能，基本概况如下： 1.2.1调节、控制功能

A压力控制：控制主蒸汽和再热蒸汽压力，设有定阀位控制、定压控制和跟踪滑压控制，适应机组定压、滑压运行。低旁设有低压力限值，以保证启动阶段再热器的最小通流量，设有高压力限值，以保证机组升负荷后低旁阀位全关。

B温度控制：控制高、低压旁路阀后温度，保持再热器冷段蒸汽温度及不使凝汽器温度过高；可实现不同蒸汽流量工况下的变参数调节。 1.2.2保护功能

A旁路阀快开、快关功能：为了机组及设备的安全，快关优先于快开；高旁阀开、低旁阀开；低旁阀关、高旁阀关。

B快开：在机组事故工况下，旁路快开，起超压保护作用。

C快关：高旁出口温度过高或低旁关闭均使高旁快关；凝汽器真空低、凝汽器温度高、凝汽器水位高、低旁减温水压力低等均使低旁快关。 2．旁路系统应具有的功能：

旁路系统控制模式应由机组及其热力系统的启动和运行方式决定，而启动和运行方式的选择主要从以下三个方面考虑： 1）确保热力设备启动和运行安全； 2）尽量延长机组的使用寿命； 3）提高机组的综合经济效益。

旁路控制系统是为使旁路装置从上述三个方面出发，按某种程序和规律自动地启、闭和调整，以满足机组启动升温升压、带负荷和在异常情况下对一些参数进行限制等一系列的需要而设置的。概括地说，旁路系统可以实现如下功能：

1）高、低压旁路配合调整，进行从锅炉点火到汽机冲转前的启动升温和升压控制； 2）据机组的热状态（冷态和热态）自动地确定锅炉升温升压速率和定值，使之与汽轮机汽缸金属温度较快地匹配，从而缩短机组启动时间，减少汽轮机循环寿命的消耗，实现机组最佳启动；

3）根据机组的启动方式（高压缸启动和中压缸启动）自动调整主汽或再热蒸汽压力定值以满足机组启动升速的要求；

4）启动或运行中回收蒸汽工质，减少损失及噪音；

5）根据机组的运行方式（定压或滑压），自动给出压力定值曲线，以满足机组升、降负荷的需要；

6）旁路关闭后，为防止快的压力飞升，对主汽压力上升率进行限制；

7）根据DEH的升速控制方式（主汽门调速或高、中压调门调速），自动确定是否切除旁路系统，机组并网后根据需要是否再投入旁路系统； 8）防止锅炉超压的快升功能；

9）为保护凝汽器而设置的在低旁减温水或循环水缺水以及凝汽器异常状态时的低旁快开、禁开、限开功能；

10） 防止因误操作等原因，造成冷段再热蒸汽带水或低旁排汽温度而设置的喷水阀联动或闭锁功能；

11） 高、低旁路减温调节功能； 12） 低旁蒸气流量限制功能； 13） 三级喷水阀的启闭联锁控制；

14） 当电网和机组故障，机组跳闸甩负荷时，蒸气旁路系统装置应快速动作，开启泄压，实现空转或停机功能，使机组能随时恢复正常运行；

15） 手动控制。

这些功能的实现应以系统可控为前提，其首要条件是旁路装置本身启闭灵活快捷，阀门流量特性满足控制要求，系统出力适当，减温减压能力符合设计要求，管道布局合理，疏水畅通。另一个重要问题是旁路的运行方式与现机组运行方式必须相适应。在此基础上，设计切实的控制系统，确定合理的控制策略，选择灵活可靠的控制装置以实现前述控制功能中的全部或部分功能，并尽量发挥旁路控制系统的效能以提高电厂的自动化水平。 3旁路的控制方式

一般旁路控制系统可分为以下几个部分： 1）旁压力调节（即主蒸汽压力调节） 2）高旁减温调节

3）高压旁路的安全控制（即高旁保护） 4）低压旁路的安全控制（即低旁保护）

这些部分各自形成一个基本独立的子系统，但整个旁路的各系统之间是相关的。因此各子系统的控制是有联系的。各种机组和各种控制系统由于机组启动、运行方式的不同，其系统结构和参数不尽相同，有时差别很大。但是，如果主机的启动运行方式和保护要求方式一经确定下来，其控制模式就确定了，现将上述各子系统的一般控制模式概述如下： （一）高旁压力调节

该系统的对象属小迟延低附系统，一般均采单级回路调节方式。系统由压力调节器和给定值开成回路等构成。压力调节器常规PI调节器，连续（或断续）调节方式，它将实测主气压力与给定值的偏差进行PI运算后产生高旁减压阀的开度指令（或开、关的指令），再经阀门调节单元，伺服放大器（或转换器）等环节驱动执行机构改变高旁减压阀的开度以维持主气压力为给定值。

一般设计该系统应体现出以下特点：

1）气压力的给定值应是随机组启动过程和负荷变化的。它可以是用程序给出的，但用的较多的是随主气压力变化产生滑压定值，一般考虑在锅炉点火后，应安排锅炉过热器排污、排空和疏水，因此需设定一个初始压力定值（如0.2Mpa），以此为起点再按可控的速率随主气压力变化而给出启动定值曲线。产生滑压定值的关键模块是一个可变速率限制器，它的输