火电厂汽轮机旁路、锅炉疏水、排空自动控制装置
技术领域
本实用新型涉及火电厂汽轮机技术领域，尤其涉及火电厂汽轮机旁路、锅炉疏水、排空自动控制装置。
背景技术
目前，汽轮机旁路、锅炉疏水、排空在机组启动过程中都是由运行值班员按照规程要求手动操作。在机组启动过程中，汽轮机旁路由运行人员手动调整，从而达到调整主蒸汽、再热蒸汽参数，协调蒸汽压力、温度与汽机金属温度的匹配，保证汽轮机各种工况下对于启动参数的要求。在机组启动过程中，锅炉疏水、排空由运行人员按照规程要求手动开启和关闭。
目前，汽轮机旁路、锅炉疏水、排空在机组启动过程中都是运行值班员按照规程要求手动操作。存在以下缺点：
操作强度大、参数容易控制不当、水平欠缺操作不当、容易误操作、漏操作。机组启动过程中，为了控制主蒸汽、再热蒸汽参数及升温、升压率和炉侧参数尽快满足汽轮机启动要求，需要不断去手动调节旁路开度，操作强度大，且由于人员水平层次不齐的问题容易出现参数控制不当的问题。我厂锅炉共有排空、疏水一共30个电动阀门，在机组启动过程中在大量阀门的人为操作，操作强度大，且由于运行人员水平层次不齐容易出现操作不当、漏操作、误操作等问题。
目前，部分火电厂设计了旁路自动控制策略，但是并未实现旁路、锅炉排空、锅炉疏水全程自动控制，旁路与锅炉排空疏水良好配合。
针对上述缺点,本发明旨在解决传统手动操作带来的操作强度大、参数容易控制不当、水平欠缺操作不当、旁路操作与锅炉排空疏水配合不当、容易误操作、漏操作等问题。
实用新型内容
实用新型的目的：提供火电厂汽轮机旁路、锅炉疏水、排空自动控制装置，以解决现有技术问题。
为了达到如上目的，本实用新型采取如下技术方案：
火电厂汽轮机旁路、锅炉疏水、排空自动控制装置，包括依次连接的省煤器进口集箱、省煤器出口集箱、汽包罐，还包括依次连接的水平烟道侧包墙下集箱、水平烟道侧包墙、水平烟道侧包墙上集箱、尾部竖井隔墙上集箱、隔墙、一级过热器进口集箱、一级过热器出口集箱、屏式过热器进口集箱、屏式过热器出口集箱、二级过热器进口集箱、二级过热器出口集箱、高压缸、再热器进口集箱、再热器出口集箱；还包括依次连接的顶棚管进口集箱、尾部竖井前墙上集箱，所述汽包罐分别与水平烟道侧包墙下集箱和顶棚管进口集箱连接，还包括依次连接的尾部竖井侧包墙上集箱、尾部竖进侧包墙管、尾部竖井侧包墙下集箱、后包墙下集箱；还包括依次连接的尾部竖井前包墙管、尾部竖井前墙下集箱、尾部竖井隔墙下集箱、隔墙下段；还包括依次连接的尾部竖井隔墙上集箱、尾部竖井隔墙管；还包括顶棚及后包墙上段；所述尾部竖井前墙上集箱分别与尾部竖井侧包墙上集箱、尾部竖井前包墙管、尾部竖井隔墙上集箱、顶棚及后包墙上段连接，所述后包墙下集箱、隔墙下段、尾部竖井隔墙管及顶棚及后包墙上段还均与一级过热器进口集箱连接。
采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：整个机组启动过程中，汽轮机旁路、锅炉疏水、排空由逻辑自动全程控制，自动准确的调整主蒸汽、再热蒸汽参数，协调蒸汽压力、温度与汽机金属温度的匹配，保证汽轮机各种工况下对于启动参数的要求。解决了传统手动操作带来的操作强度大、参数容易控制不当、水平欠缺操作不当、容易误操作、漏操作等问题并缩短了启动时间；在机组启动过程中实现了旁路和锅炉排空疏水的良好配合，在保证启动安全的前提下，大大节省了启动时间。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型火电厂汽轮机旁路、锅炉疏水、排空自动控制装置结构框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1所示，
本实用新型提供火电厂汽轮机旁路、锅炉疏水、排空自动控制装置，包括依次连接的省煤器进口集箱301、省煤器出口集箱302、汽包罐303，还包括依次连接的水平烟道侧包墙下集箱306、水平烟道侧包墙307、水平烟道侧包墙上集箱308、尾部竖井隔墙上集箱309、隔墙310、一级过热器进口集箱330、一级过热器出口集箱329、屏式过热器进口集箱328、屏式过热器出口集箱327、二级过热器进口集箱326、二级过热器出口集箱325、高压缸324、再热器进口集箱323、再热器出口集箱322；还包括依次连接的顶棚管进口集箱304、尾部竖井前墙上集箱305，所述汽包罐分别与水平烟道侧包墙下集箱和顶棚管进口集箱连接，还包括依次连接的尾部竖井侧包墙上集箱314、尾部竖进侧包墙管315、尾部竖井侧包墙下集箱318、后包墙下集箱320；还包括依次连接的尾部竖井前包墙管313、尾部竖井前墙下集箱316、尾部竖井隔墙下集箱319、隔墙下段321；还包括依次连接的尾部竖井隔墙上集箱312、尾部竖井隔墙管317；还包括顶棚及后包墙上段311；所述尾部竖井前墙上集箱分别与尾部竖井侧包墙上集箱、尾部竖井前包墙管、尾部竖井隔墙上集箱、顶棚及后包墙上段连接，所述后包墙下集箱、隔墙下段、尾部竖井隔墙管及顶棚及后包墙上段还均与一级过热器进口集箱连接。
作为本实用新型具体的实施方式，所述省煤器进口集箱连接有省煤器进口集箱疏水电动门，所述省媒器出口集箱设置有右侧给水管道排气电动门、左侧给水管道排气电动门；所述汽包罐上设置有汽包左侧排空电动门及汽包右侧排空电动门，所述顶棚管进口集箱上设置有顶棚管进口集箱疏水电动门；所述水平烟道侧包墙下集箱上设置有两个左侧下集箱疏水电动门和两个右侧下集箱疏水电动门；所述尾部竖井侧包墙下集箱上设置有左侧疏水电动门和右侧疏水电动门，所述尾部竖井隔墙下集箱设置有隔墙下集箱疏水电动门，所述尾部竖井前墙下集箱设置有竖井前墙下集箱疏水电动门，所述后包墙下集箱上设置有疏水电动门；所述再热器出口集箱上设置有排空电动门及疏水电动门；所述再热器进口集箱上设置有疏水电动门；所述高压缸与二级过热器出口集箱之间设置有主蒸汽管道排气一次电动门、主蒸汽管道排气二次电动门、第一PCV阀和第二PCV阀；所述二级过热器出口集箱上设置有两个疏水电动门；所述屏式过热器出口集箱上设置有排空电动门和疏水电动门；所述屏式过热器进口集箱上设置有排空电动门和疏水电动门；所述一级过热器出口集箱上设置有左侧排空电动门和右侧排空电动门。
目前,大型中间再热机组均为单元制布置，为了便于机组启停、事故处理及特殊要求的运行方式，解决低负荷运行时机炉特性不匹配的矛盾，基本上均设有旁路系统。所谓的旁路系统是指锅炉所产生的蒸汽部分或全部绕过汽轮机或再热器，通过减温减压设备(旁路阀)直接排入凝汽器的系统。本专利采用高、低压二级串联旁路系统,设计容量为40％BMCR。设置高压旁路阀数量为1个，低压旁路阀数量为2个。允许主蒸汽通过高压旁路，经再热冷段蒸汽管道进入锅炉再热器，再通过低压旁路而流入空冷凝汽器。
锅炉汽水系统的主要任务是吸引收燃料放出的热量，使水加热、蒸发并最后变成具有一定参数的过热蒸汽。它由省煤器、汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。
给水经过省煤器进入汽包，汽包内炉水由下降管进入水冷壁内加热再进入汽包，汽包内实现汽水分离，分理出的饱和蒸汽分成两路进入过热器：
其中一路的流程为：锅筒→饱和蒸汽连接管→水平烟道侧包墙下集箱→水平烟道侧包墙→水平烟道侧包墙上集箱→连接管引入尾部竖井隔墙上集箱→隔墙→一级过热器进口集箱。
另一路流程为：锅筒→饱和蒸汽连接管→顶棚管进口集箱→顶棚管→尾部竖井前墙上集箱。此处为尾部竖井包墙的流程起点，分四路流经整个尾部竖井，最后汇集到二个一级过热器进口集箱。
尾部竖井包墙的具体四路流程为：
第一路进尾部竖井侧包墙上集箱→尾部竖井侧包墙管→尾部竖井侧包墙下集箱→尾部竖井后包墙下集箱→后包墙下段→一级过热器后进口集箱。
第二路进尾部竖井前包墙管→尾部竖井前包墙下集箱→尾部竖井隔墙下集箱→隔墙下段→一级过热器前进口集箱。
第三路进尾部竖井隔墙上集箱→尾部竖井隔墙管→一级过热器前进口集箱。
第四路进顶棚及后包墙上段→一级过热器后进口集箱。
一级过热器出口蒸汽依次经过屛式过热器、二级
过热器后进入汽轮机高压缸做功，做完功的蒸汽进入锅炉再热器再次加热后进入汽轮机中低压缸做功。
机组冷态启动时，当汽包压力≤0.3MPa时，自动执行开锅炉排空、疏水门功能组，具体控制步骤依次如下(阀门编号与图1相对应)：
1)开启汽包左侧排空电动门401
开启汽包右侧排空电动门402
开启2号炉一级过热器出口集箱左侧排空电动门403
开启2号炉一级过热器出口集箱右侧排空电动门404
开启2号炉屏式过热器进口集箱排空电动门405
开启2号炉屏式过热器出口集箱排空电动门406
开启2号炉二级过热器出口集箱排空电动门407
开启2号炉主蒸汽管道排气一次电动门408
开启2号炉主蒸汽管道排气二次电动门409
开启2号炉再热蒸汽出口集箱排空电动门410
开启省煤器出口集箱右侧给水管道排气电动门411
开启省煤器出口集箱左侧给水管道排气电动门412
2)开启2号炉顶棚管进口集箱疏水电动门413
开启2号炉屏式过热器进口集箱疏水电动门414
开启2号炉屏式过热器出口集箱疏水电动门415
开启2号炉二级过热器进口集箱第一疏水电动门416
开启2号炉二级过热器进口集箱第二疏水电动门417
开启2号炉二级过热器出口集箱疏水电动门418
开启2号炉尾部竖井前墙下集箱疏水电动门419
开启2号炉隔墙下集箱疏水电动门420
开启2号炉水平烟道左侧下集箱第一疏水电动门421
开启2号炉水平烟道左侧下集箱第二疏水电动门422
开启2号炉水平烟道右侧下集箱第一疏水电动门423
开启2号炉水平烟道右侧下集箱第二疏水电动门424
开启2号炉尾部竖井左侧包墙下集箱疏水电动门425
开启2号炉尾部竖井右侧包墙下集箱疏水电动门426
开启2号炉后包墙下集箱疏水电动门427
开启2号炉再热器进口集箱疏水电动门428
开启2号炉再热器出口集箱疏水电动门429
3)省煤器入口压力(20LAB40CP101/20LAB40CP102)二取均≤0.1MPa，
开启2号炉省煤器进口集箱疏水电动门430(20LCL55AA002)，否则跳过此步。
2、机组启动过程中，当锅炉点火后汽包压力达0.3MPA以上、主机疏水开启功能组完成后，自动执行锅炉排空关闭功能组，具体步骤如下(阀门编号与图1相对应)：
1)逻辑判断汽包压力达0.3MPA以上(所有点)，延时10min执行以下步序：
a.关2号炉汽包左侧排空电动门401
b.关2号炉汽包右侧排空电动门402
2)逻辑判断同级过热器壁温均达到或超过对应压力下饱和温度且同级过热器壁温测点之间差值小于20℃时，执行以下步序：
a.关2号炉一级过热器出口集箱左侧排空电动门403
b.关2号炉一级过热器出口集箱右侧排空电动门404
3)上一步完成延时60秒关2号炉屏式过热器进口集箱排空电动门405
4)上一步完成延时60秒关2号炉屏式过热器出口集箱排空电动门406
5)上一步完成延时60秒关2号炉二级过热器出口集箱排空电动门407
6)上一步完成延时60秒关2号炉主蒸汽管道排气一次电动门408
7)上一步完成延时60秒关2号炉主蒸汽管道排气二次电动门409
8)关2号炉再热蒸汽出口管排空电动门410
3、机组启动,满足下列条件汽轮机旁路自动投入运行：
1)给水母管压力大于4MPa
2)凝节水压力大于1MPa
3)无高旁快关指令
4)无低旁快关指令
5)主机疏水启动功能组已完成
6)B磨煤机启动功能组完成
7)汽包压力≥0.45MPa
具体执行下列步序：
1)开A侧三级减温调阀前电动门
开B侧三级减温调阀前电动门
低旁减温水隔离阀、低旁减温水调阀投自动
高旁减温水隔离阀、高旁减温水调阀投自动，设定高旁后温度280℃
2)全开A侧三级减温调节门
全开B侧三级减温调节门
3)根据环境温度确定旁路启动模式：正常模式/防冻模式：旁路功能组模式定义：正常模式(空冷环境温度2/3＞-3℃)和防冻模式(空冷环境温度2/3 ＜＝-3℃)。
4)确定旁路启动模式为正常模式(炉侧疏水关闭和启动旁路系统同时进行) 时，执行下列步序：
低旁动作逻辑：(PID调节参数分为升温升压阶段与冲车、并网阶段，3套参数)
a)热再压力低于0.2MPa，低旁最小阀位控制，以5％/s速率开至20％
b)热再压力升至0.2MPa，设定低旁压力定值为0.2MPa，最小阀位控制方式结束，转为压力控制方式。
c)汽轮机挂闸、判断左右侧中主门全开后，以0.2Mpa/min的速率逐渐设定为0.35MPa或0.5MPa(汽机冷态设定为0.35MPa，其余态设定为0.5MPa)，
d)600rpm计时结束，以0.2Mpa/min的速率逐渐设定为0.4MPa或0.55MPa(汽机冷态设定为0.4MPa，汽机温热态设定为0.5MPa，汽机极态设定为0.55MPa)。
e)在并网时(取发电机出口主开关状态变化由断开变为合闸)投入前馈回路反调低旁(不是维持再热器压力，按高旁1:低旁5关)，并网后延时20s切除此前馈回路。
f)高旁转跟踪模式后，低旁结束压力控制方式：压力设定值＝实际值+0.5MPa，逐渐关闭低旁
g)低旁反馈＜2％延时5s关闭侧A、B侧三级减温调节门30LCE41AA101/30LCE51AA101
h)机组负荷300MW时，自动设定低旁压力定值4.2MPa
高旁动作逻辑：(PID调节参数分为升温升压阶段与冲车、并网阶段,3套参数)
a)高旁最小阀位控制，以0.15％/s速率开至10％(每开3％/s停顿10秒；汽包水位>200mm停止开，汽包水位<50mm继续开)
b)如主汽压力低于1.0MPa,转入最小压力控制，高旁维持主汽压力1.0MPa
c)如主汽压力高于1MPA且低于冲转压力(汽轮机冷态5.0MPa、汽轮机温态7.0MPa、汽轮机热态及汽轮机极热态10.0MPa)时,转入当前压力控制，高旁维持当前压力。
d)如主汽压力高于冲转压力(冷态5.0MPa、温态7.0MPa、热态及极热态10.0MPa)时,转入冲转压力控制，高旁维持冲转压力。
e)高旁开至30％，转入阀位控制，高旁压力设定值以炉侧升压速率0.02MPa/min升高主汽压力定值，如果这时候锅炉燃烧能和设定速率配合，阀位基本保持 30％不变，同时主汽压力上升，这时候就是设定阀位状态，如果锅炉燃烧使得主汽压力升速率过快，设定值低于实际压力，阀门便会开大维持压力升速率，实际压力如果升速率过慢，则阀门会关小。在阀门低于30％的时候，设定值则不会继续增加，只有阀门重新开到30％以上才会继续增加设定值。
f)主汽压力达冲转压力(冷态5.0MPa、温态7.0MPa、热态及极热态10.0MPa) 时，旁路转为压力控制模式，设定值为上述值
g)以旁路流量和主蒸汽流量平衡模式为副调，主汽压力稳定为主调，在并网时(取发电机出口主开关状态变化由断开变为合闸)投入此前馈回路，并网后延时20s切除此前馈回路。
h)并网一分钟后，高旁转跟踪模式：压力设定值＝实际值+0.8MPa，关闭高旁
5)确定旁路启动模式为防冻模式(根据环境温度，决定旁路开启时机，保证空冷最小防冻热负荷)：
a.汽包水位定值改为-100mm，汽包水位稳定-100mm2分钟。
b.调用主机疏水启动功能组
c.高、低旁切至手动关闭
d.1.3Mpa>汽包压力≥0.45MPa，高旁置最小阀位10％(每开3％/s停顿10秒)
e.不同环境温度下，选择不同的低旁开启时机、高旁开大时机和高旁开度。
·环境温度-15～-3℃，机前压力达0.8MPa且汽包水位<-50mm时，以1.5％/s 速率全开低旁，同时高旁以0.15％/s速率(每开5％/s停顿10秒；水位>200mm停止开，<50mm继续开)开至20％。
·环境温度-20～-15℃，机前压力达1.0MPa且汽包水位<-50mm时，以2％/s 速率全开低旁，同时高旁以0.15％/s速率(每开5％/s停顿8秒；水位>200mm 停止开，<50mm继续开)开至25％。
·环境温度-25～-20℃，机前压力达1.0MPa且汽包水位<-50mm时，以2％/s 速率全开低旁，同时高旁以0.15％/s速率(每开5％/s停顿6秒；水位>200mm 停止开，<50mm继续开)开至30％。
·环境温度＜-25℃，机前压力达1.2MPa且汽包水位<-50mm时，以2.5％/s 速率全开低旁，同时高旁以0.15％/s速率(每开5％/s停顿6秒；水位>200mm 停止开，<50mm继续开)开至30％。
f.恢复水位定值在0mm。
g.随锅炉燃烧机前压力达1.0MPa时，高低旁自动投自动转入正常控制模式，以当前阀位为最小阀位值从头执行高低旁正常模式步序，配合锅炉控制机前压力。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。
