(国家电投河南电力有限公司沁阳发电分公司 河南沁阳 454591)
摘要：上汽西门子1000MW机组以及660ＭＷ机组轴封系统控制方式不同于其它机型轴封压力、温度控制方式，由于低压缸轴封未采用减温减压器，在机组自密封阶段，低压轴封进汽入口超温时，采用辅汽进入低压轴封系统对来自高中压缸的轴封溢流蒸汽以及门杆漏汽进行掺混降温后供给低压轴封用汽，系统控制较为复杂，西门子机组轴封控制常规为机组DEH控制，沁阳电厂将原DEH管控的轴封控制系统分离出来纳为DCS控制，并在系统和控制上进行了优化。
关键词：轴封温度；轴封压力；耦合；供汽；溢流
Shaft seal of SAIC SIEMENS unitOptimization
after being incorporated into DCS control
Li Lihua,
Abstract：The control mode of shaft seal system of SIEMENS 1000MW and 660MW units of SAIC is different from other types of shaft seal pressure and temperature control mode. Because the low pressure cylinder shaft seal does not adopt temperature reducing and pressure reducing device, when the inlet of low pressure shaft seal is overheated, auxiliary steam is used to enter the low pressure shaft seal system to control the high pressure cylinder. The system control is more complicated. The shaft seal control of Siemens unit is usually controlled by DEH. The former control system of shaft seal controlled by DEH is separated from the control system of Qinyang Power Plant to be controlled by DCS. The system and control are optimized.
Keywords: Shaft seal temperature; shaft seal pressure; steam supply; overflow
1系统及控制原理介绍
1.1上汽西门子轴封控制特点
由于上汽西门子机组汽轮机低压缸汽封体具有较大的空腔容积，低压转子表面镶嵌的汽封片增加了密封的级数，因此使得其轴封蒸汽温度上限较传统轴封蒸汽温度上限（160～170℃）高，超过了辅助蒸汽的正常温度。因此，采用辅助蒸汽对轴封蒸汽温度进行调节，由传统的喷水减温转换为蒸汽减温，使供汽调节阀既可控制轴封蒸汽压力又可控制轴封蒸汽温度。
轴封压力控制原理：在启动阶段，轴封供汽来自辅汽，轴封供汽调门控制轴封供汽母管压力，供至高中低压缸的各段。进入自密封阶段后，轴封供汽调门保持关闭且溢流调门调节轴封压力，当轴封母管的压力高于设定值后，溢流调门开启，使多余的蒸汽进入凝汽器来调节轴封压力。
轴封温度控制原理：在启动阶段，轴封温度靠供汽调节站前减温水控制；进入自密封阶段后，当轴封供汽母管的温度高于定值时，温度控制回路作用于轴封供汽调门，使轴封供汽调门微开，依靠辅汽来调节轴封供汽母管的温度。
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DEH原装轴封控制边界条件图一
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DEH原装轴封温度、压力控制逻辑
西门子原上汽轴封控制原理图二
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DEH原装轴封控制温度限值图三
轴封供汽母管压力设定值3.5 kPa，且轴封供汽调门和溢流调门由同一控制器控制，控制器具有比例积分、手自动切换、外部跟踪、上下限功能；控制器输出经f(x)函数运算，分别送入轴封供汽调门运算器、轴封溢流调门运算器。f(x)函数表达式
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轴封供汽调门开度指令由温控运算器与f(x)函数发生器大选，再经T 切换器生成。温控运算器的作用是自密封阶段微开轴封供汽调门，靠节流产生的部分冷汽来调节轴封供汽母管的温度；轴封供汽调门微开指令为轴封供汽母管温度与330 ℃差值的10 倍增益。若轴封系统边界条件发生则T 切换器将选Y 端，则轴封供汽调门指令为0，从而来保护轴封系统及机组安全。轴封溢流调门开度指令由常数5 与f(x)函数值差值而得。轴封供汽调门和轴封溢流调门最终开度指令皆限幅为0%～100%。
1.2沁阳电厂轴封及系统控制特点
1.2.1系统特点
沁阳电厂在典型西门子轴封系统上，考虑上汽机组容易出现轴封温度低引起抱轴的情况，所以在系统硬件配置上增加了电加热器，同时保留辅汽至轴封供汽母管轴封减温水，防止高排供辅汽时，轴封超温。
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沁阳电厂轴封控制系统简图四
1.2.2 1沁阳机组在DCS下的控制特点
1）轴封系统的压力控制的特点为：将原DEH控制下汽封进汽阀和汽封溢流阀由同一个 PID 控制器改为两个PID分别控制，增大压力控制安全可靠性。供汽调压阀、溢流阀两个调节器PID调节调节，轴封母管压力定值3.5 KPa，供汽阀开度在>0.5%，且轴封压力小于设定值0.5kPa时，由供汽阀调节，溢流阀关闭。供汽阀开度＜0.5%，溢流阀根据压力3.5KPa进行调节。
2）轴封系统的温度控制的特点为：
随着机组负荷的增加，高、中压缸轴封漏汽和高、中压缸进汽阀的门杆漏汽也相应增加，致使轴封蒸汽压力上升，汽封进汽阀逐渐关小，以维持轴封母管压力正常值 3.5 KPa，自密封后，汽封低压封温度大于汽封允许温度上限-2℃，供汽站前温度低于汽封低压封温度10℃，通过PID调节开大汽封供汽压力调节阀，同时限制汽封供汽压力调节阀下限。调压和调温同时进行。
3）轴封电加热控制特点。
电加热器后温度分两工况：自密封前电加热器后温度按照上汽提供温度规定函数值设定；自密封后温度设定值调至定值区间低限，保持时刻达到备用条件。
4）轴封边界条件
（1）高压转子温度故障、汽封进汽阀前温度故障、汽封进汽阀前压力故障由禁供条件改为报警，防止热工测点故障引起停机。
（2）保留转速<9.6rpm关闭轴封供汽调阀，避免误操作，引起轴封误供引起大轴弯曲。
（3）汽封进汽温度在温度控制时过热度＜5℃取消；压力控制下温度过热度＜5℃改为＜15℃；或温度＜180℃汽封取消。
（4）凝汽器绝对压力＞80 KPa条件，含义为机组有21KPa真空，才能投入轴封，在机组热态工况启动，为防止冷空气进入，需先送轴封再抽真空，取消。
（5）在原边界条件的基础上增加汽封压力低于3.5禁止关。
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在dcs控制下优化后轴封控制原理图五
在轴封暖管初期和启动阶段，在汽机转速、真空、轴封供汽压力和温度等参数越限工况，边界条件限制保护能正确闭锁或关闭轴封供汽调门开启，防止对轴封或汽轮机造成危害；在启动阶段，轴封供汽调门在自动控制时能较好地控制供汽母管压力在3.5 kPa；随着负荷升高，高压轴封端漏汽量增加，在自动控制的轴封供汽调门逐渐关闭后，轴封进入自密封阶段，轴封溢流调门较好地控制母管压力。
机组自密封前，高压转子50％处温度达到300℃以上和轴封蒸汽温度在270～330℃范围内时允许手动改变温度设定值，将定设定值控制改为可变设定值控制，从而增加调节的灵活性，同时在比例控制的基础上加入积分控制
3结论
西门子引进型1000MW,660MW汽轮机组，90%的机组的轴封系统属于DEH控制下，控制逻辑也未做变化，随着国内DCS控制技术的发展，汽轮机技术的发展，传统控制策略已不能适应轴封系统的控制要求，轴封系统控制逐渐脱离DEH控制已成共识，需对系统配置，蒸汽参数的控制策略加以调整以适应轴封系统的运行需要。
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作者简介：李利华（1975—），男，本科，从事汽机技术管理，
论文作者:李利华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：调门论文; 温度论文; 压力论文; 机组论文; 沁阳论文; 蒸汽论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第21期论文;