旁路控制系统介绍
DB04015 一.汽轮机旁路系统概述
汽轮机旁路系统是与汽轮机并联的蒸汽减温减压系统。它由蒸汽旁路阀门、旁路阀门控制系统、执行机构和旁路蒸汽管道组成。其作用是将锅炉产生的蒸汽不经过汽轮机而引到下一级压力和温度的蒸汽管道或冷凝器。
蒸汽旁路系统有两种：一种是将锅炉产生的蒸汽直接引入冷凝器，这种旁路系统称为大旁路。另一种是由高、低压两级旁路系统组成：旁路汽轮机的高压缸而将蒸汽从锅炉引入再热器的称为高压旁路；旁路汽轮机的中、低压缸而将蒸汽从再热器出口引入冷凝器的称为低压旁路。
二.汽轮机旁路系统功能
改善机组启动性能，缩短启动时间
在启动过程中，旁路控制系统控制旁路阀门打开，使旁路系统作为锅炉的负载以便锅炉以较大的燃烧率启动，实现快速升温，升压。
减少汽轮机热应力。
采用旁路控制系统可以使锅炉汽温与汽轮机金属尽可能匹配。
提高机组负荷适应性
正常运行的机组快速降负荷时，汽轮机快速关小调节阀门。这样，锅炉产生的蒸汽量和汽轮机通流量之间就会不平衡。旁路控制系统控制旁路阀门排放多余的蒸汽，维持锅炉侧的汽水平衡。
事故工况下，保护机组，回收工质
在发电机甩去全负荷或汽轮机故障停机时，旁路门迅速打开，防止超温超压，同时避免了汽水损失，回收了工质，提高了经济性。
三.运行方式
有三种运行方式，即启动方式、滑压方式和定压方式。三种方式之间的关系如图：
1.启动方式
2.定压方式
3.滑压方式
四. 工作原理
旁路控制系统一般由五个控制回路组成，分别是高压旁路压力控制回路，高压旁路温度控制回路，高旁喷水隔离阀控制回路、低压旁路压力控制回路和低压旁路温度控制回路。下面分别介绍各个控制回路原理。
1. 高旁压力控制回路
当旁路系统处于启动方式时，由于主蒸汽压力小于给定值发生器输出的最小压力定值，因此PID 调节器的输入为负值。这时，PID 调节器输出为最小阀位Ymin 。当主蒸汽压力上升到给定值发生器输出的最小压力定值Pmin ，并继续增长时，PID 调节器输出的阀位定值Ys 在原来整定的最小开度Ymin 基础上逐渐增大。Ys 与高旁阀最大开度Ymax 比较，其差值送入给定值发生器，Ys < Ymax ，给定值发生器输入值为负值，给定值发生器输出为Pmin ；Ys > Ymax ，给定值发生器输入为正值，给定值发生器输出由Pmin 开始上升。因此随着主蒸汽压力的上升，主蒸汽压力给定值也跟踪上升。
当主蒸汽压力上升到冲转压力时，逻辑回路使旁路系统转为定压方式运行。主蒸汽压力定值保持在切换瞬间的值，即冲转压力。随着汽轮机冲转后耗汽量的增加，高旁阀逐渐关闭，当高旁阀完全关闭后，系统转为滑压运行方式。主蒸汽压力设定值＝主蒸汽压力＋?P 。
时间
Pmin
Ymin
Proll 并网
滑压
旁路启动曲线
2. 高旁温度控制回路
当旁路系统运行时，温度控制回路通过喷水阀向高旁阀的蒸汽膨胀室喷水冷却蒸汽，以保持高旁阀后温度为设定值。高旁阀后实际温度Tbpext 与温度设定值比较，得到温度控制
的偏差，送入TBC 温度控制PID 调节器，PID 调节器的输出即作为高旁喷水阀位给定值，送入阀位控制回路。BPE 阀位控制回路控制高旁喷水阀BPE 的开度。
3. 高旁喷水隔离阀控制回路
高压旁路喷水首先经过高旁喷水隔离阀BD ，BD 阀的作用，一是当旁路阀关闭后作为隔离阀；二是降低给水压力。在BD 阀全开时，BD 阀前后压力降大约为0.6倍。BD 阀是两位控制，与高旁阀BP 经逻辑回路联锁。Ybp > 2％时，BD 阀全开，Ybp ≤ 2％时，BD 阀全关，BD 的开启和关闭在CRT 上指示。当BD 阀不在全开或全关位置时，BD 阀开、关指示灯将闪烁。
4. 低压旁路压力控制回路
低压旁路的压力控制特性如下图所示。在启动阶段为启动方式。此时低旁阀开度为最小值Ymin ，压力设定值为最小压力定值Pmin 。当汽轮机冲转时，低压旁路控制回路维持此最小压力不变。大约在30％以上负荷时，再热器出口压力与负荷成正比。在此阶段中，汽轮机中低压部分运行在滑压方式。低压旁路的压力定值为再热器出口压力加上一个固定的偏差?P ，以保证低旁阀LBP 在关闭状态。而再热器出口的压力给定值则由汽轮机高压缸调节级压力乘上一个系数得到，此系数为：
0imp rhp P P k =
式中：
P imp0为额定调节级压力 P rhp0为额定再热蒸汽压力
图中最大压力定值P max 为低旁最大压力定值，它应小于再热器安全门的动作压力，最小压力定值 P min 一般即整定为低旁压力最小控制值。曲线“A ”为中压缸膨胀曲线，表
示中压缸负荷随调节级压力的变化过程，曲线“B ”为低旁压力设定点变化过程，曲线“C ”为DEH 系统再热压力设定点变化过程。
低旁压力定值与再热器出口压力进行比较后得到的差值送入PID 调节器进行处理，PID 调节器的输出即为低旁阀的阀位给定值Ys 。低旁阀的阀位回路工作原理与高旁阀相同。
为了防止旁路运行时凝汽器过载，必须限制低压旁路的蒸汽流量。低旁阀后压力Plbpe 与代表最大蒸汽流量的压力限制值Pmax 比较，当Plbpe > Pmax 时，经过低选，将此信号送入PID 调节器，使低旁阀LBP 向关闭方向动作，限制通过低旁的蒸汽流量，并在CRT 上显示报警信息。
5. 低压旁路温度控制回路
Pimp
调节级压力14
压力设定点
15
低压旁路温度控制回路是低压旁路压力控制回路的随动回路。由调节系统原理图中可以看出，通过对低压旁路阀的开度Ylbp，低旁入口压力Plbp和低旁入口温度Tlbp的计算后，并转换为相应的通流面积，得到通过低旁阀的蒸汽流量，再经函数转换成低旁喷水阀的阀位给定值，送入LBPE的阀位控制回路。
6.旁路控制回路之间的相互关系
根据汽轮机蒸汽旁路系统的特点，在旁路控制系统的各回路和各个阀门之间，设计了相互联系的控制关系。比如：高旁开度大于2%自动开启高旁喷水隔离阀；自动置高旁喷水调节阀为自动方式；当高旁喷水隔离阀开启正常后，自动置高旁喷水调节阀开度高限为100%；自动置低旁压力阀一个最小开度等。
低旁开度大于2%自动开启低旁喷水隔离阀；自动置低旁喷水调节阀为自动方式；当低旁喷水隔离阀开启正常，自动置低旁喷水阀开度一个最小开度等。
五.保护及联锁
旁路控制系统除对旁路系统进行正常调节外，还具有对主机及辅机的保护和连锁动作功能。这些功能根据不同的机组和不同的运行工况，可能有所不同：
1.为了保护凝汽器，低旁系统设置了快关保护：
?凝汽器真空低（3选2）
?凝汽器温度高
?凝汽器液位高
?低旁喷水压力低
?低旁阀后温度高
当出现上述信号时，旁路控制系统迅速关闭低压旁路阀门，保护凝汽器。
2.当下列状态出现时，高旁阀快开：
?汽轮机跳闸
?油开关跳开
?锅炉MFT
?主汽压太高
?FCB
3.当下列状态出现时，高旁阀快关：
?高旁阀后温度过高
?低旁阀故障
?汽机110％超速
4.当下列信号出现时，低旁阀快开：
?汽轮机110％超速
?高旁快开
?热再热压力太高