摘要：

上海外高橋第三發(fā)電有限責(zé)任公司（外高橋第三發(fā)電廠）2*1000MW機(jī)組分別于2008年3月26日及6月7日通過168h試運(yùn)行并進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行。該機(jī)組高、低壓旁路系統(tǒng)由德國BoPP和REUTHER公司制造的閥門組、油站及控制系統(tǒng)組成，其中油站由就地PLC控制，旁路閥門組的壓力和噴水量由機(jī)組DCS（德國SIEMENS公司制造的T300ODCS）控制。
一、高壓旁路系統(tǒng)
高壓旁路系統(tǒng)閥組共有12個(gè)閥門分為4組，每組旁路還包括有1個(gè)壓力控制閥、1個(gè)溫度控制閥及個(gè)噴水隔絕閥。每只壓力控制閥的最大通流量為汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥全開功率（VWO）工況下鍋爐主蒸汽流量的25%，其安裝在爐側(cè)過熱器出口。同時(shí)，壓力控制閥還起到過熱器安全閥作用，因此其具有快速開啟功能，可在0.5s內(nèi)全部打開。每個(gè)壓力控制閥配有3個(gè)安全快開電磁閥、1個(gè)快開電磁閥、1個(gè)比例閥。同時(shí)，為了使壓力控制閥具有過熱器安全閥的功能，在其就地控制設(shè)備中，每個(gè)閥門除了配有位置控制系統(tǒng)（PCS）柜之外，還配有1個(gè)MT5356保護(hù)柜。
二、高壓旁路壓力起動(dòng)及運(yùn)行控制
在控制方式上，高壓旁路系統(tǒng)的壓力控制邏輯分為2層：第1層為壓力主控，實(shí)現(xiàn)高壓旁路系統(tǒng)的控制及工況切換等功能；第2層為從壓力控制器接收壓力主控信號并進(jìn)行處理后輸出控制閥門指令。高壓旁路系統(tǒng)控制邏輯見圖1。

由于4個(gè)高壓旁路閥特性不同（傳遞函數(shù)不同）,僅設(shè)置1個(gè)PID控制器控制4個(gè)閥門，無法進(jìn)行最優(yōu)調(diào)節(jié)，甚至可能導(dǎo)致部分閥門產(chǎn)生調(diào)節(jié)振蕩。對此，在控制邏輯中設(shè)置了從壓力控制器對4個(gè)閥門進(jìn)行針對性的調(diào)節(jié)，其增益設(shè)為1，即對壓力主控傳輸信號不進(jìn)行處理。在整個(gè)閉環(huán)回路的傳遞函數(shù)中增加1個(gè)慣性環(huán)節(jié)，以調(diào)節(jié)積分時(shí)間。
(1)Al模式 高壓旁路控制系統(tǒng)Al模式的主要作用：使主蒸汽壓力逐步提高至起動(dòng)壓力；提高鍋爐受熱面和過熱器集箱的溫度。當(dāng)鍋爐點(diǎn)火起動(dòng)時(shí)，高壓旁路系統(tǒng)就進(jìn)人Al模式，高壓旁路系統(tǒng)壓力主控發(fā)出O閥位信號，以保證閥門關(guān)閉且不進(jìn)行壓力控制，主蒸汽壓力可以隨意波動(dòng)。Al模式期間，高壓旁路閥未對壓力進(jìn)行控制，其開啟曲線為預(yù)定曲線（圖2）。

(2)A2 模式 高壓旁路控制系統(tǒng)從Al模式進(jìn)人A2模式有3種狀態(tài)：第1種為主蒸汽壓力大于11MPa（可調(diào)整，一般為汽輪機(jī)允許沖轉(zhuǎn)的最高壓力）；第2種為鍋爐起動(dòng)點(diǎn)火后待12min進(jìn)人A2模式；第3種為主蒸汽壓力達(dá)到期望的累積壓力，其與鍋爐起動(dòng)點(diǎn)火時(shí)的壓力有關(guān)，為一設(shè)定函數(shù)，鍋爐冷態(tài)起動(dòng)時(shí)超過點(diǎn)火時(shí)壓力約0.1MPa，鍋爐熱態(tài)起動(dòng)時(shí)超過點(diǎn)火壓力大約1一1.5MPa。A2模式主要將高壓旁路閥控制在小開度并保持不變，使主蒸汽壓力逐漸提高；如果在鍋爐溫、熱態(tài)起動(dòng)時(shí)，可使受熱面與過熱器集箱內(nèi)的蒸汽流量逐步緩慢地增加，受熱面及過熱器集箱溫度也在允許范圍內(nèi)逐步提高，A2模式期間，高壓旁路閥未對壓力進(jìn)行控制，其開啟曲線為預(yù)定曲線（圖2）。鍋爐冷態(tài)與熱態(tài)起動(dòng)的控制方式不同：冷態(tài)起動(dòng)時(shí)，高壓旁路閥開至5％且持續(xù)1min后進(jìn)入下一個(gè)控制模式（A3模式）；溫態(tài)、熱態(tài)起動(dòng)時(shí)，高壓旁路閥開度保持5％左右約2min后，其在6min內(nèi)逐漸開至17％左右，這樣可以保證熱態(tài)時(shí)蒸汽流量緩慢增加，減少過熱器集箱與受熱面之間的溫差。
(3)A3 模式 高壓旁路控制系統(tǒng)從A2模式轉(zhuǎn)入A3模式有2種：第1種為A2模式起動(dòng)所需時(shí)間（可調(diào)整，本系統(tǒng)設(shè)定為12min）已經(jīng)滿足；第2種為汽輪機(jī)達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)壓力（在控制系統(tǒng)中應(yīng)分為與A2模式中相同的汽輪機(jī)允許沖轉(zhuǎn)的最高壓力和經(jīng)過數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）計(jì)算得到的沖轉(zhuǎn)值兩部分，達(dá)到兩者中的任何一個(gè)值）。A3模式下，調(diào)節(jié)高壓旁路閥開度，以保證汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)壓力。根據(jù)鍋爐起動(dòng)工況（冷態(tài)、熱態(tài)以及極熱態(tài)等）的壓力設(shè)定值與實(shí)際壓力值比較取大值后再分別與8.5MPa（最小沖轉(zhuǎn)壓力）和11.5MPa（最大沖轉(zhuǎn)壓力）比較取限值后得到最終壓力設(shè)定值。為了減小主蒸汽壓力波動(dòng)以及防止設(shè)備因壓力劇變而引起的應(yīng)力沖擊等，在控制壓力過程中，設(shè)置升壓和降壓速率。升壓速率與當(dāng)前的主蒸汽流量成正比，與鍋爐內(nèi)所儲存的蒸汽量（由主蒸汽壓力換算得到）成反比。另外，如果汽水分離器壓力上升太快，需將升壓速率乘以一個(gè)可調(diào)整因子（分離器壓力的函數(shù)），并快速減小可調(diào)整因子。
(4)B 模式 當(dāng)高壓旁路閥均已關(guān)閉后且高壓旁路控制系統(tǒng)接收到DEH發(fā)出的所有蒸汽開關(guān)量信號（高壓旁路閥全部關(guān)閉、實(shí)際負(fù)荷＞100MW、DEH處于初壓控制方式和負(fù)荷控制方式時(shí)發(fā)出該信號）后，由A3模式進(jìn)入B模式。此時(shí)，高壓旁路控制系統(tǒng)主要完成限壓溢流功能。如果出現(xiàn)主蒸汽壓力迅速或非正常上升，高壓旁路控制系統(tǒng)將開啟高壓旁路閥將壓力控制在機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)壓力設(shè)定值附近，以保證機(jī)組正常運(yùn)行及設(shè)備的安全。
(5)C模式 在汽輪機(jī)停機(jī)、跳閘或者輔機(jī)故障減負(fù)荷（RB）等狀態(tài)時(shí)，高壓旁路控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)至C模式。此時(shí)，高壓旁路系統(tǒng)壓力設(shè)定值為與協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)鍋爐負(fù)荷指令對應(yīng)的蒸汽壓力，并保持該壓力不變，直至汽輪機(jī)重新起動(dòng)或者鍋爐停運(yùn)。在具有100％大容量的旁路系統(tǒng)中才具有該控制模式。
(6)D/E模式 D/E模式為鍋爐停運(yùn)后的模式。D模式下無法手動(dòng)減小設(shè)定壓力值，E模式下可手動(dòng)設(shè)定壓力值，這2種模式在實(shí)際應(yīng)用中可同時(shí)使用。在鍋爐停運(yùn)后且正常情況下，高壓旁路閥自動(dòng)關(guān)閉并保持壓力，壓力設(shè)定值比當(dāng)前實(shí)際壓力略高0.2MPa左右，從而可縮短鍋爐重新點(diǎn)火起動(dòng)時(shí)間。但是，壓力最高不能超過汽輪機(jī)最高沖轉(zhuǎn)壓力（或者給壓力增加一個(gè)偏置）。如果因鍋爐蓄熱導(dǎo)致壓力超過其設(shè)定值，高壓旁路閥門將自動(dòng)開啟以維持壓力。如果鍋爐停運(yùn)后，爐膛壓力高于最大重新起動(dòng)壓力，高壓旁路控制系統(tǒng)將根據(jù)降壓速率進(jìn)行自動(dòng)降壓。降壓速率為主蒸汽壓力的函數(shù)值，當(dāng)前主蒸汽壓力值越高，其降壓速率越快。
三、高壓旁路閥快速開啟控制
高壓旁路系統(tǒng)安裝于鍋爐85m層過熱器集箱出口，其兼有過熱器安全閥功能。在設(shè)計(jì)上，主要由壓力控制閥實(shí)現(xiàn)安全快速開啟功能，其有2種快速開啟閥門方式：通過DCS控制邏輯快速開啟高壓旁路閥，開啟時(shí)間小于等于5s；通過控制臺操作按鈕及就地壓力開關(guān)安全快速開啟回路開啟閥門，即當(dāng)操作按鈕按下或者壓力開關(guān)動(dòng)作時(shí)，安全快速開回路開啟高壓旁路閥，開啟時(shí)間鎮(zhèn) 小于等于0.5s。另外，當(dāng)就地發(fā)出安全快速開啟閥門指令時(shí)，PCS柜同時(shí)也會發(fā)出快速開啟閥門信號。
觸發(fā)快速開啟閥門的任一條件為：(l）發(fā)生機(jī)組快速甩負(fù)荷（FCB）或者汽輪機(jī)跳閘；(2）主蒸汽壓力大于28.5MPa;(3）當(dāng)就地發(fā)出安全快速開啟閥門指令；(4）高壓旁路控制系統(tǒng)在B或C模式下，主蒸汽壓力與壓力設(shè)定值偏差超過1.0MPa(B模式）或2.4MPa（非B模式），且主蒸汽流量大于鍋爐最大蒸汽量的50％。
四、結(jié)語
對外高橋第三發(fā)電廠超超臨界1000MW機(jī)組100％高壓旁路系統(tǒng)起動(dòng)過程的控制可進(jìn)一步優(yōu)化，如對固體顆粒侵蝕問題、大容量機(jī)組FCB等功能的優(yōu)化，以進(jìn)一步提高機(jī)組控制水平。