摘要：阿曼塞拉莱二期联合循环电厂二拖一机组采用捷克SKODA汽轮机，其中的中压旁路控制由于汽轮机的要求，在控制策略上有其特殊性，对此策略进行了简单介绍，并对中压旁路压力设定值和事故工况下的中压旁路动作策略进行了优化，取得了良好的效果，保证了机组的安全稳定运行。
关键词：二拖一联合循环机组；SKODA汽轮机；旁路系统；APS；ASA控制；事故工况
1 引言
对于燃气－蒸汽联合循环机组，蒸汽轮机旁路系统在机组启动和事故工况下起调节蒸汽压力和保护机组的作用，从而保证机组快速启、停和安全高效运行。燃气轮机联合循环机组由以下三部分构成: 燃气轮机、蒸汽轮机、发电机，机组的主要做功部分是燃气轮机和余热锅炉。燃气轮机在做功的同时，将高温度的排气排入余热锅炉进行二次利用，加热余热锅炉中的除盐水，进行蒸汽输出。蒸汽进入蒸汽轮机进行做功，旁路控制阀和主蒸汽调节阀用于调节气包压力及控制蒸汽品质。旁路控制参数的设定关系着机组的优化运行。
2 旁路控制简介
阿曼萨拉拉Ⅱ期的旁路有其特殊性，首先该电厂是由两个BLOCK组成，每个BLOCK是采用二拖一机组构成，包括两台燃机、两台锅炉及一台汽机，两台锅炉产生的蒸汽通过高、中、低压母管后分别进入汽机高、中、低压汽缸。汽轮机型号为MTD 50 CRA(DST-S10)，采用Doosan Skoda制造的三压、再热、两缸、轴向排汽式汽轮机。在高、中、低旁路均包括三部分组成，即旁路蒸汽调节阀、喷水减温调节阀、喷水减温隔离阀三部分组成。旁路阀均为100%容量，高、中压旁路串联系统。
高压旁路系统经过高压旁路蒸汽调节阀，将高压蒸汽送入冷端再热蒸汽管道，与中压过热器产生的蒸汽混合后，形成中压蒸汽；中、低压旁路系统分别通过中、低压旁路蒸汽调节阀将中、低压蒸汽送入[1]空冷岛，然后进入凝结水箱。
2.1 旁路功能
（1）启动过程中，升温升压控制
燃气轮机启动时，排气温度低，锅炉出口蒸汽温度、压力不达标，旁路系统将这些蒸汽排入空冷岛，并尽快让蒸汽品质达到进气要求提升汽机启动时间，在此过程中，就需要旁路控制主汽的升温升压过程，以便锅炉主汽温度及压力要升到汽机允许的启动条件或并网条件。
（2）并汽条件准备
如果是二拖一的机组，就涉及到当第一台炉已经启动后，第二台炉的主汽温度与压力，就需要在第二台锅炉升温升压完成后，与主汽母管压力与温度进行匹配，然后进行打开并汽阀，使第二台炉主汽进入母管参与汽轮机做功。
（3）汽机正常运行后，旁路投入备用
在汽轮机正常运行工况下，旁路将逐渐关闭，投入备用，使全部蒸汽进入汽轮机，提高机组的效率。
（4）事故状态压力控制
当机组在事故工况下时，如汽机跳闸、锅炉跳闸，旁路能迅速动作，保证锅炉不会出现超压的情况。
2.2 存在问题
在阿曼二期原有的旁路控制理念中，中压旁路调节阀在汽机转到压力控制后，中压应在主汽压力当前值加2bar，使得中压旁路慢慢关闭，汽机中压调门控制母管的中压主汽压力，但是根据SKODA的要求，中压调门虽然有压力控制的功能，但是实际是不会投入，中压调门一直在负荷控制下，这导致中压调门的设定值按原来的设计理念会一直为9barg，在汽机升温升压过程中，中压旁路调门会一直开启，消耗了部分主汽，降低了机组的效率。
此控制理念基本上已经包括了旁路在正常或者事故工况下的控制方案，但有一种工况未体现在其中，如当整个BLOCK机组在运行时，即两台燃机、两台锅炉和一台汽机都在运行状态时，如果一台锅炉跳闸，此设计理念就不能满足此种工况的要求，因此需要对其进行部分优化。
2.3 中压旁路控制功能优化
中压旁路应该实现从机组启动、升温升压、锅炉并汽与汽机正常运行的自动控制，在整个过程中不存在手动操作，保证机组的APS顺利完成。根据以上存在的问题，对其进行以下优化。
（1）汽机正常运行工况下压力控制
高压系统主汽经过汽机高压缸做功后，排入冷段再热蒸汽，然后与中压汽包产生的中压蒸汽混合后，进入中压缸做功，中压蒸汽的压力受到高压与中压的共同影响，控制涉及到因素较多。
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并且在SKODA汽机正常运行工况下，汽机高、低压调门会在负荷升到一定值后自动将控制方式从功率控制转到压力控制，而中压调门依然保持负荷控制，中压旁路控制中压主汽的压力。根据SKODA汽轮机厂家的说明，在汽机并网后，当SKODA汽机的中压缸进汽压力高时，会发生保护动作，导致汽轮机跳闸，此跳机值计算公式如下：
汽机中压主汽压力高跳机值(bara)=0.21429*(高压缸调阀后压力(bar)-高压缸排汽压力(bar))。
为保障机组的安全稳定运行，将中压旁路的设定值修改如下：
汽机中压主汽旁路设定值(bara)=0.2083*(高压缸调阀后压力(bar)-高压缸排汽压力(bar))。
根据汽机的实际要求，中压主汽压力的设定值需要大于10bara并且小于20bara。
（2）事故工况下压力控制
中压主汽压力高导致汽机跳闸主要由由两种情况产生，一，汽机跳闸时，旁路无法快速动作；二，由于阿曼二期电厂是联合循环机组，采用二拖一的方式保证汽机的运行。当两台燃机同时给汽机供汽时，如果一台锅炉出现跳闸，会导致高压主汽母管压力会出现降低，如图2，此时汽机高压主调门在压力控制工况，汽机高压主汽控制门指令减小来保证汽机高压门前的压力，导致高压缸调阀后压力剧烈变化，如果此时中压缸前压力不变时，会造成汽机跳机。
第一种工况，即汽机跳闸时，中压旁路会根据当前的温度及压力计算出相应的开度，从而保证锅炉不超压，此种工况经过实际验证能够满足要求。
第二种工况，此种情况原来并未设计相关逻辑，因此在进行相关试验过程中，出现以下状况，如2017年10月30日进行GT11跳闸试验时，高压调门反馈在4秒内，从98%降到22%左右，高压调阀后压力从78.33barg,降到62.29barg.高压缸排汽压力基本从13.61降到13.37barg, 跳机值从大约15.5bara降为12.5bara，在ST10跳机时，中压调阀前的压力已经为11.88barg，大于跳机值。
出现问题的主要原因是，汽机在高压主汽压力降低后， 高压主汽调阀动作过大，中压旁路阀无法跟上调阀的动作速度。
解决方案：
①在汽机调压调阀反馈出现突降，将中压旁路调阀全开3秒，然后进行自动调节
②在锅炉跳闸后，将中压旁路的定值从当前计算值再减去1，使设定值变小。
GT12 在修改后，依然出现跳闸，当时进行GT12跳闸试验时高压调门反馈在4秒内，从98%降到18%左右，高压调阀后压力从81.37barg,降到60.69barg.高压缸排汽压力基本未变，从13.82barg变为13.46barg, 跳机值从大约16.3bara降为11bara，在ST10跳机时，中压调阀前的压力已经为11.98barg，大于跳机值。
再次修改方案：
①在锅炉跳闸后，中压旁路快开到计算值，将中压蒸汽压力迅速
降低。
②在锅炉跳闸后，将中压旁路的定值从当前计算值再减去1，使设定值变小。
③在汽机调压调阀反馈出现突降，将中压旁路调阀全开3秒，然后进行自动调节
修改后效果：
当时进行GT12跳闸试验时高压调门反馈在4秒内，从98%降到27%左右，高压调阀后压力从69.78barg,降到60.67barg.高压缸排汽压力基本未变，从9.81barg变为9.59barg, 跳机值从大约14.7bara降为12.8bara，当前值为7.35.当前值小于跳机值，试验成功。
3 结论
根据阿曼二期现场的实际条件，对中压旁路控制策略进行了部分优化与改进，应用后显示，中压旁路现有的条件完成能够满足，锅炉从启动到满负荷整个过程的运行，当发生突发事故工况时，中压旁路也能够对其进行快速反应，保证了机组的安全、稳定运行。为其他相同类型机组遇到相同问题时，提供了可靠的经验，可供其他项目作为设计参考。
参考文献
[1] 高明帅，高爱国，陈振山。二拖一燃气－蒸汽联合循环机组旁路系统控制策略优化。热力发电 出版者，2015年1月.
作者简介
田志刚 工作单位：青岛华丰伟业电力科技工程有限公司 职务：阿曼二期项目副经理。姓名：钱宗宝 工作单位：青岛华丰伟业电力科技工程有限公司 职务：阿曼二期热控工程师。姓名：刘敬亚 工作单位：青岛华丰伟业电力科技工程有限公司 职务：技术中心专工。
论文作者:田志刚,钱宗宝,刘敬亚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：旁路论文; 汽机论文; 中压论文; 压力论文; 蒸汽论文; 机组论文; 高压论文; 《电力设备》2018年第20期论文;