300 MW机组启动旁路系统设计

　　摘要：为提高机组的启动性能及适应各种运行工况，在国产引进型机组上设置了旁路系统。该文主要针对国产引进型300MW机组旁路系统的设置进行分析，为今后大型中间再热机组如何正确设置旁路系统，提供一定的依据。
　　关键词：300MW；汽轮发电机组；旁路系统；控制系统
　　目前，在300MW机组旁路的选型问题上国际上主要有两个流派：欧洲机组多选用35％BMCR及以上的大容量旁路；而在美国许多人认为旁路是多余的，一些机组不配旁路或选用小旁路。关于300MW机组的旁路如何选型在国内争议也很大。
　　1.根据冲转时的进汽方式分类
　　根据汽轮机冲转时的蒸汽进汽方式不同，可分为中压缸启动、高中压缸联合启动（高压缸启动）。
　　国内引进型的300～600MW汽机因采用西屋公司引进技术，均采用高压缸启动。其它国外公司如东芝、三菱重工，也均采用高压缸启动。但也有不少公司如日立、GEC、ALSTOM等公司采用中压缸启动方式。
　　2.不带旁路的高压缸启动与带旁路的中压缸启动比较分析
　　(1)高压缸启动的优缺点
　　高压缸启动的优点是：①高中压缸加热比较均匀，启动时蒸汽同时进入高压缸冲动转子，因此高中压缸进汽较均匀、分缸处加热也比较均匀。②可以不设置汽机旁路，但启动时间较长。③较适用于带基本负荷运行的机组，其操作和运行要求相对较为简单。④汽机旁路系统较为简单。
　　高压缸启动的缺点是：①启动慢。②由于受到汽机高压缸胀差的限制，汽机带厂用电的运行时间不能超过30～60min。③难解决各种工况，特别是FCB工况时高压排汽过热，控制高压缸排汽温度450℃，需在高压缸排汽管道上也装上通风阀(W阀)。
　　(2)中压缸启动的优缺点
　　中压缸启动的优点是：①高压缸热应力小。②启动快。中压缸冷态启动时，汽机从冲转到满负荷所需的时间可比高压缸冲转缩短约2h。
　　中压缸启动的缺点是：①必须装设汽机旁路和高压缸排汽通风阀(W阀)以确保汽机加热均匀、缩短启动时间。②对我国现有引进型汽机(西屋公司技术)采用中压缸启动有困难。
　　3.旁路系统的功能及实现
　　旁路系统要想顺利实现该功能，必须满足以下几点要求：
　　(1)汽轮机的热力系统中除需设计旁路本身的管道外还必须设置必要的辅助管道和阀门。
　　(2)汽轮机本体部分的阀门(中压主汽阀、高压排汽逆止阀)及旁路系统各阀门(主汽调节阀、减温水调节阀)有良好的严密性和可靠性。
　　(3)旁路系统的控制部分和汽轮机DEH系统从适应各种工况下的运行要求出发，做好信号的协调和参数的设置。
　　(4)高压缸进汽通流量与中压缸进汽通流量之间的比值可根据不同的情况进行变化。
　　(5)汽轮机热力系统管路(含旁路系统管路)布置合理，管路的走向和强度应能避免在应急工况打开旁路时产生强烈振动造成的管道损坏。
　　(6)旁路系统应设计合理的疏水系统，避免发生管道内的水冲击。
　　4.旁路控制系统组成
　　汽机旁路系统的功能要想得到充分的应用，必须配备一套完善的控制设备，旁路控制系统的功能也应该是完备的。由于国内大多数单元机组配置两级串联的旁路系统，因此对于两级串联旁路系统，其控制系统应该包括以下的子系统：高压旁路控制系统、低压旁路控制系统。
　　5.旁路控制系统的控制方式
　　(1)旁路控制与DEH合并考虑,并留有与DCS的通讯接口。
　　(2)高、低旁路的压力及温度控制采用手动控制方式,可通过DEH控制,亦可通过DCS手动控制。各控制阀可就地手操阀位。
　　(3)通过控制高、低压旁路的减温水调节阀控制高、低压旁路后的温度,保持冷段蒸汽温度,并不使凝汽器温度过高,实现不同蒸汽流量工况下的变参数调节。
　　(4)旁路的联锁保护逻辑由DEH实现,高压旁路阀关闭与高旁减温水调节阀和高压旁路减温水隔离阀的关闭联锁,当减压阀在关闭状态时，相关的喷水阀闭锁开启。低压旁路与减温调节阀应按要求设置联锁和保护功能，并能使低旁减压阀快速关闭。
　　(5)旁路控制考虑高压缸启动逻辑。在汽轮机挂闸冲转前DEH发出切除旁路信号,首先强制关闭高旁减压阀,待再热蒸汽压力参数满足要求时,再强制关闭低旁减压阀。高、低压旁路均已关闭,再热蒸汽压力参数满足要求时,DEH请求旁路切除信号未消失,当以上3个条件均满足要求时,DEH允许汽轮机挂闸、控制高压主汽阀冲转、升速。
　　(6)旁路控制系统能接受DCS送来的开、关阀指令,并向DCS输出反馈信号和其它状态信号，实现DCS的CRT操作。
　　综上所述，通过对300MW机组的旁路系统设置的分析，根据目前国内引进型300MW机组的结构特点及其运行情况，对引进型300MW机组的启动旁路系统设置总结如下:
　　(1)国产引进型300MW机组由于本身的结构特点，采取在主、再热蒸汽系统中增设容量为5%MCR的串联疏水系统，在主汽门前设置疏水点等措施，可以较好地进行无旁路高压缸冲转启动。这样既能简化旁路系统，节约投资，又能减少对汽轮机调节级和中压缸第一级的损坏，提高机组的长期运行效益。
　　(2)由于国产引进型300MW机组的结构特点，旁路系统的功能应定位为启动旁路.目前旁路主要用于启动前加快升温、升压，以缩短启动时间。若仅以实现启动功能为目的，旁路容量为15%-20%MCR就足够。
　　(3)根据引进型300MW机组的设计特点，以实用、可靠、投资少为原则对旁路系统进行简化设计，只需配置功能极少的简易旁路系统。
　　(4)充分利用引进型300MW汽轮机现有旁路系统，积极开展汽轮机中压缸启动的研究和实践，利用旁路系统对再热器冷却，避免再热器“干烧”。
　　参考文献：
　　[1]杨建蒙。单元机组运行原理。华北电力大学，2007，9：110～112
　　[2]赵兴国，马涛，陈祥。引进型300MW机组中压缸启动方式探讨（J）宁夏电力，2005：6～19
　　[3]冷结。提高中压缸启动机组旁路系统投入的准确性和可靠性（J）电力建设，2007，6（6）：51～53

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