650MW汽輪機(jī)組汽水分離器控制探討

李定強(qiáng)+羅進(jìn)

【摘 要】本文主要介紹650MW汽輪發(fā)電機(jī)組汽水分離器的功能結(jié)構(gòu)。說(shuō)明了汽水分離器根據(jù)汽機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，選擇兩種不同的控制方式，并對(duì)多種情況下手自動(dòng)控制的要點(diǎn)和重點(diǎn)關(guān)注的參數(shù)進(jìn)行了說(shuō)明。最后說(shuō)明了兩種用于保護(hù)目的的自動(dòng)控制措施。提出結(jié)論：在汽輪機(jī)組啟動(dòng)和停運(yùn)過(guò)程中，汽水分離器自動(dòng)投運(yùn)正常，盡量減少手動(dòng)控制的使用，在部分閥門控制邏輯出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)應(yīng)該針對(duì)性的進(jìn)行調(diào)整。

【關(guān)鍵詞】汽水分離器；手操器；冷啟動(dòng)

國(guó)內(nèi)650MW汽輪發(fā)電機(jī)組的汽水分離再熱器用于去除高壓缸排汽中的水分，并且使高壓缸排汽加熱至額定溫度值后再進(jìn)入低壓缸。這樣不僅可以延長(zhǎng)低壓缸葉片的壽命，而且可以提高整個(gè)電站的熱效率，提高蒸汽品質(zhì)。

汽水分離再熱器由低壓管束區(qū)和高壓管束區(qū)兩級(jí)組成，每一級(jí)加熱管束在汽水分離再熱器殼體內(nèi)往返四次，即構(gòu)成所謂的雙級(jí)四流程布置。其中低壓管束的加熱蒸汽來(lái)自高壓缸抽汽，通過(guò)通斷式閥控制，高壓管束的加熱蒸汽來(lái)自主蒸汽，由兩個(gè)調(diào)節(jié)閥控制。

再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（RTC）是一個(gè)以O(shè)VATION為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)，RTC共有多種控制方式，其中部分方式根據(jù)汽機(jī)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)選擇，另外一些則必須手動(dòng)選擇。這些控制方式包括：

1 手動(dòng)控制方式

RTC共有兩種手動(dòng)控制方式：通過(guò)手操器手動(dòng)控制；通過(guò)顯示器圖形界面手動(dòng)控制。這兩種調(diào)節(jié)方式的運(yùn)行方式存在區(qū)別，以下將分別介紹。

1.1 手操器手動(dòng)控制

汽水分離再熱器手操器由以下部件組成：手動(dòng)選擇按鈕；兩臺(tái)汽水分離再熱器共用的增加和減小按鈕；兩臺(tái)汽水分離再熱器的閥門需求指示；兩臺(tái)汽水分離再熱器再熱蒸汽溫度指示；調(diào)節(jié)閥前電動(dòng)閥的狀態(tài)指示燈等。

手操器上的增加和減小按鈕以及手動(dòng)選擇按鈕將同時(shí)作用在兩臺(tái)汽水分離器上，這一點(diǎn)與顯示器上的手動(dòng)方式不同：在顯示器上每臺(tái)汽水分離再熱器各有一個(gè)圖形式控制窗口，當(dāng)在顯示器的一個(gè)控制窗口中選擇將RTC置手動(dòng)方式時(shí)，只有與此界面相對(duì)應(yīng)的那臺(tái)汽水分離再熱器才轉(zhuǎn)為手動(dòng)控制，另外一臺(tái)汽水分離再熱器可能處于手動(dòng)控制狀態(tài)，也可能處于自動(dòng)控制狀態(tài)；但按下手操器上的升/降按鈕時(shí)，兩臺(tái)汽水分離再熱器的調(diào)節(jié)閥將同時(shí)動(dòng)作。這樣就可能遇到這種情況：操縱員已通過(guò)顯示器將一臺(tái)汽水分離再熱器置手動(dòng)方式，其調(diào)節(jié)閥一個(gè)為100%開(kāi)度，另一個(gè)為25%開(kāi)度。但另一臺(tái)汽水分離器仍處于自動(dòng)控制方式下，其調(diào)節(jié)閥一個(gè)為90%開(kāi)度而另一個(gè)為0%開(kāi)度。此時(shí)按下手操器的上升按鈕，四個(gè)調(diào)節(jié)閥將分別按以下方式動(dòng)作：100%開(kāi)度的閥保持原位，25%開(kāi)度的閥開(kāi)啟，90%開(kāi)度的閥開(kāi)啟直至全開(kāi)，而后0%開(kāi)度的閥開(kāi)始開(kāi)啟。操縱員在這種情況下必須按下CLOSE按鍵直至他們?nèi)筷P(guān)閉，然后再按下上升按鍵，才能保持兩臺(tái)汽水分離再熱器出力相同。

1.2 顯示器手動(dòng)方式

在操縱員站的顯示器上每臺(tái)汽水分離再熱器均有其控制界面圖。通過(guò)這兩個(gè)控制窗口，操縱員可以了解調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)，并可以手動(dòng)操作調(diào)節(jié)閥。這兩個(gè)控制窗口還顯示整定值，閥位以及優(yōu)先的增加和減小命令等信息。每一臺(tái)汽水分離再熱器的兩個(gè)控制閥在其控制窗口中有一個(gè)共用的A/M控制站。通過(guò)這個(gè)控制站，可使調(diào)節(jié)閥按如下過(guò)程動(dòng)作：當(dāng)控制站從0-100%變化時(shí)，旁路調(diào)節(jié)閥首先開(kāi)啟，當(dāng)其全開(kāi)后主調(diào)節(jié)閥開(kāi)始開(kāi)啟。反之，當(dāng)關(guān)閥時(shí)主調(diào)節(jié)閥先關(guān)，主調(diào)節(jié)閥全關(guān)后，旁路調(diào)節(jié)閥開(kāi)始關(guān)閉。這種控制方式叫雙級(jí)分程控制。控制站從自動(dòng)切至手動(dòng)或從手動(dòng)切至自動(dòng)均為無(wú)擾切換。

2 自動(dòng)控制方式

當(dāng)RTC控制從手動(dòng)切至自動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出值將取決于運(yùn)行工況和操縱員選擇的控制方式（Ramp Up 或Ramp Down 方式），調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)來(lái)自于低壓缸三個(gè)入口溫度測(cè)量值，中選器對(duì)三個(gè)信號(hào)進(jìn)行處理并排除故障信號(hào)。Ramp Up或Ramp Down方式將以這一溫度為初始值，開(kāi)始執(zhí)行溫度遞變功能。其溫度整定值最大為288℃。當(dāng)?shù)蛪焊兹肟跍囟葴y(cè)量值失效后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)將自動(dòng)選擇三個(gè)汽水分離器出口水平管段上所測(cè)蒸汽溫度的中間值。當(dāng)這兩種溫度測(cè)量方式都失效后，調(diào)節(jié)器將自動(dòng)轉(zhuǎn)為手動(dòng)控制方式。

在熱態(tài)啟動(dòng)方式下（Hot Start），調(diào)節(jié)器首先以低壓缸金屬溫度作為設(shè)定值。當(dāng)?shù)蛪焊兹肟谡羝麥囟缺冉饘贉囟鹊蜁r(shí)，將自動(dòng)引入一個(gè)快速調(diào)節(jié)器以快速提高低壓缸入口蒸汽溫度，使之與金屬溫度相匹配。在蒸汽入口溫度大于金屬溫度以后，汽水分離再熱器將自動(dòng)轉(zhuǎn)到正常調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。如果負(fù)荷低于10%超過(guò)5分鐘，調(diào)節(jié)器將轉(zhuǎn)入低負(fù)荷工況運(yùn)行方式，其溫度設(shè)定值被整定在204℃。在冷態(tài)啟動(dòng)或熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)閥根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)動(dòng)作。

2.1 遞加方式（RAMP UP）

除非操縱員手動(dòng)選擇RAMP DOWN（遞減）方式，否則RAMP UP方式將自動(dòng)投入。在冷態(tài)啟動(dòng)情況下，RAMP UP方式以低壓缸入口溫度作為起始點(diǎn)，并在負(fù)荷大于35%（227MW）時(shí)開(kāi)始連續(xù)提升該溫度。直到低壓缸入口蒸汽溫度被連續(xù)提升到288℃或閥門全開(kāi)為止。

在RAMP UP方式下，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟允許信號(hào)來(lái)自于旁路閥的開(kāi)度信號(hào)與其內(nèi)部整定值的比較結(jié)果：當(dāng)旁路閥開(kāi)度大于99.5%且持續(xù)30min后，主閥將開(kāi)始開(kāi)啟；反之，當(dāng)旁路閥開(kāi)度低于99%時(shí)，主閥將關(guān)閉。

2.2 遞減方式（RAMP DOWN）

當(dāng)負(fù)荷下降到低于35%Pn時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入RAMP DOWN方式，以便將汽水分離器退出運(yùn)行。在必要時(shí)為了將汽水分離器退出運(yùn)行，操縱員也可以負(fù)荷高于35%Pn的情況下手動(dòng)選擇RAMP DOWN方式。在操縱員選擇了RAMP DOWN方式以后，低壓缸入口蒸汽溫度的整定值將逐漸連續(xù)降低，直到調(diào)節(jié)閥全關(guān)為止。

2.3 冷態(tài)啟動(dòng)方式

當(dāng)?shù)蛪焊兹肟跍囟鹊陀?49℃時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)選擇這一運(yùn)行方式，自動(dòng)控制過(guò)程如下：低壓缸入口溫度低于149℃，則冷態(tài)啟動(dòng)方式被自動(dòng)選定；按照冷態(tài)啟動(dòng)方式自動(dòng)設(shè)定電動(dòng)隔離閥的狀態(tài)；汽機(jī)功率達(dá)到10%額定功率時(shí)，開(kāi)啟預(yù)熱閥；達(dá)到預(yù)熱溫度15分鐘后，如果汽機(jī)負(fù)荷大于35%，開(kāi)始均熱：開(kāi)啟旁閥管線和主閥管線進(jìn)行升溫，直到高壓管束加熱蒸汽溫度比汽水分離器出口溫度高28℃，并在此穩(wěn)定均熱30分鐘；繼續(xù)開(kāi)大主閥以56℃/小時(shí)的速率升溫直到閥門全開(kāi)或出口蒸汽溫度達(dá)到288℃；在升溫過(guò)程中，當(dāng)出口蒸汽溫度達(dá)到204℃時(shí)將掃汽和疏水從凝汽器切到給水加熱器。

2.4 熱態(tài)啟動(dòng)方式

當(dāng)?shù)蛪焊兹肟跍囟雀哂?49℃時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)選擇這一運(yùn)行方式，自動(dòng)控制過(guò)程如下：低壓缸入口金屬溫度高于149℃，則熱態(tài)啟動(dòng)方式被自動(dòng)選定；按照熱態(tài)啟動(dòng)方式自動(dòng)設(shè)定電動(dòng)閥的狀態(tài)；當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到600rpm時(shí)，開(kāi)始通過(guò)旁閥和主閥進(jìn)行升溫直到出口蒸汽溫度達(dá)到204℃；在此兩小時(shí)后如果功率仍小于35%，則開(kāi)啟一、二級(jí)再熱器去凝汽器的掃汽閥；如果汽機(jī)功率上升超過(guò)35%，關(guān)閉去凝汽器的掃汽閥，通過(guò)旁閥和主閥以56℃/小時(shí)開(kāi)始升溫直到閥門全開(kāi)或出口蒸汽溫度達(dá)到288℃。

3 保護(hù)性措施

RTC設(shè)置了兩種用于保護(hù)目的的自動(dòng)控制措施。

3.1 測(cè)量信號(hào)失效后轉(zhuǎn)至手動(dòng)控制方式

在下列失效情況下，相應(yīng)汽水分離再熱氣器的調(diào)節(jié)閥將被強(qiáng)制為手動(dòng)控制方式：低壓缸入口蒸汽溫度和汽水分離再熱氣器出口水平管段處蒸汽溫度的傳感器信號(hào)確認(rèn)邏輯；快速調(diào)節(jié)器投入時(shí)，低壓缸金屬溫度傳感器信號(hào)確認(rèn)邏輯失效；DPU故障或直流電源失去。上述工況將導(dǎo)致相應(yīng)汽水分離再熱器的調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)入手動(dòng)控制方式，但電動(dòng)閥仍根據(jù)汽機(jī)工況自動(dòng)動(dòng)作。

3.2 低負(fù)荷保護(hù)

下列異常工況發(fā)生時(shí)，RTC自動(dòng)進(jìn)入低負(fù)荷保護(hù)模式：汽機(jī)功率降至10%以下超過(guò)5分鐘；低壓缸入口蒸汽溫度>204℃；當(dāng)上述條件同時(shí)滿足時(shí)，RTC將在10min內(nèi)將溫度整定值降至204℃。該整定值將一直保持，直至負(fù)荷重新上升到35%Pn以上時(shí)為止。

通過(guò)以上的介紹和實(shí)際汽輪機(jī)組的多次啟動(dòng)和停運(yùn)經(jīng)驗(yàn)，汽水分離器自動(dòng)控制程序比較穩(wěn)定，運(yùn)行正常，盡量減少手動(dòng)控制的使用，在出現(xiàn)部分閥門邏輯動(dòng)作異常、水箱液位控制異?；虺霈F(xiàn)報(bào)警時(shí)應(yīng)該采取針對(duì)性的措施：如斷電后重新送電，閥門置于手動(dòng)控制穩(wěn)定水位或進(jìn)行一遍開(kāi)關(guān)行程后重新置于自動(dòng)，檢查相關(guān)探頭或手動(dòng)閥門的開(kāi)度后進(jìn)行故障排除，避免手動(dòng)控制導(dǎo)致系統(tǒng)的程序紊亂。

[責(zé)任編輯：湯靜]