【上汽超临界600MW机组一键启停功能技术改造】

上汽智能运维联合团队

本次技术改造的对象是某600MW超临界电厂机组，2004年由上海汽轮机厂（下称上汽厂）交付投运，型号：600MW超临界中间再热凝汽式汽轮机（N600-24.2/566/566型）

1             背景

引进型火力发电机组，包括300MW亚临界机组和600MW超临界机组，其ATC（AutomaticTurbine Control）功能不适应国内电厂的使用习惯，导致需要较多步序和较长时间才能完成并网和升负荷操作。目前，配备此类型机组的电厂多是采用人工操作方式进行机组的启动和变负荷运行。由于对冲转蒸汽参数的选取、暖机时机的选取、暖机时间的长短、升负荷率、蒸汽温升率的选取大多缺乏理论指导，致使操作带有很大的盲目性和随机性。人工操作方式不仅增加了现场运行人员的操控压力，而且无法根据机组的实际情况优化制定操作过程和选取蒸汽参数。

为了实现既安全又快速地启动汽轮机，并合理利用设备的寿命，上汽厂基于1000MW超超临界机组的一键启停技术，并根据现有机组的结构及运行特点，结合热应力变化的准则及判据，实现了引进型超临界机组的一键启停功能。配备该功能的机组，将可实现自动启动、自动升速、自动负荷变动和自动停机操作，显著提高了机组的运行安全和自动化水平。

2           特殊说明

（1）为保证改造的成功率及业主的可接受程度，本次ATC技术改造基本遵循“保持机组原有的启动步序方式、阀切换逻辑、顺序阀单阀切换逻辑不变”。通过设置阀门动作逻辑控制断点及相应的条件满足标准（主准则、副准则、附加准则），并将高压、中压转子的温度裕度曲线纳入控制变量，以建立其与升转速率和负荷变化率间的关系，达到机组自动冲转、升速、阀切换、同步、并网、升负荷、单阀顺序阀切换、降负荷等动作的自动控制目的。

（2）本次改造仅涉及应力控制，不涉及启停运行过程中的差胀、振动、瓦温、油温等信号的响应与处理。

3           旁路系统

旁路系统的配置是与机组启动方式相关的重要信息。实施技术改造机组的旁路系统如下图所示：

特点：高压旁路与低压旁路串联组成的两级旁路系统，配有高排通风阀（DCS控制），启动时可实现① 高压缸启动；②带两级旁路的高中压缸联合启动（中压缸冲转）。

4           两种启动方式的简述

借助该旁路系统，可实现机组的两种启动方式。

下文依据机组的运行说明书对该两种启动方式对应过程进行简述。

4.1 高压缸启动

采用该启动方式，要求在启动过程中关闭两级旁路（bypass off）。在机组挂闸后，再热主汽门RSV和再热调节汽阀IV就开启到全开位置，不参与启动过程。整个启动过程，由主汽门TV控制汽轮机升速，然后在到达“阀切换”转速（一般为2950rpm）时，进行“阀切换”操作。切换完成后，由调节汽阀GV控制转速和后续的升负荷操作。

整个启动过程，阀门控制逻辑简单，高排通风阀处于关闭状态，高压和中压缸流量比约为1:1。但会面临① 直径较大的中压转子暖机较慢，导致启动过程较长；② 再热器存在短暂干烧情形等问题。

据调研，使用该机组的电厂因所需启动时间久而较少采用高压缸启动方式。

4.2 带两级旁路的高中压缸联合启动（中压缸冲转）

这种启动方式，在整个启动升负过程中，高压缸排汽通风阀始终被打开，高压排汽逆止阀则因排汽通风阀打开，而始终处于关闭状态。用高压缸进汽阀（TV、GV）和中压缸进汽阀（IV）共同控制进入汽轮机的进汽流量，实现汽机的启动。

汽机挂闸后，再热主汽门（RSV）直接全开，其它进汽门均处于全关状态。然后，由运行人员将DEH中调节阀GV的阀位限制器从零增加到最大，让调节阀（GV）全开。

在主蒸汽和再热蒸汽参数达到要求后，用再热调节阀（IV）冲转，并升速至600rpm。停留3分钟，摩擦检查和转子偏心检查完成后，释放转速。

然后，切换到由主汽阀TV和再热调阀IV共同控制（IV方式切换到TV+IV方式）的升速阶段。①在这个升速阶段，高压缸通过高排通风阀直接排汽至凝汽器，中低压缸直接排凝汽器，高排逆止阀把高压缸与中低压缸隔开成两个单元（解列）；②再热调阀IV的流量要比主汽阀TV高出一个600rpm流量的流量（该转速下对应的再热调阀开度被DEH记忆）。高压缸与中压缸的这一流量分配，主要考虑在小流量时，中压缸需要较多的冷却流量，并可避免中压缸排汽因末级叶片鼓风造成的超温，同时，中压缸流量的增加也有利于暖机目的的实现。（这也是电厂选择此启动方式的主要出发点之一）。

当转速到达2600-2800rpm时，将TV+IV共同控制转速的方式切换到单由TV控制的阶段（TV+IV方式切换到TV方式），此时将由TV控制汽轮机转速，IV阀开度维持不变，只有在再热压力变化时对IV修正流量时才改变它的开度。

待转速升到2950rpm时，由运行人员发出指令，进行TV到GV的切换（TV方式切换到GV方式），GV关小，TV将全开，2950rpm由高压调节阀GV接替TV控制转速，此时再热调阀IV开度仍维持不变，维持中压缸一定的冷却流量，然后由高压缸GV的控制指令以一定的速率上升至3000rpm。

发电机同步并网，带5%初负荷后，约延时1分钟，高排通风阀关闭，让高压缸排汽压力建立，推开高排逆止阀，由高中压缸同时控制汽机负荷。

高压调节阀GV与再热调阀IV的开度以（1:3.5）到（1：4）的比例同步开启。在负荷到达30%-35%时再热调阀IV已被全部打开，此时两级旁路也全部关闭，锅炉产生蒸汽全部进入汽轮机，然后DEH以不带旁路方式继续升负荷操作。

5           技术改造思路

4.2节所述高中压缸联合启动-中压缸冲转方式，因有助于中压缸汽缸温度的提升，对冷再管道暖管也比较充分，由此可缩短启动时间，提高带负荷的速度，被电厂较多采用。因此下文所述技术改造思路，将以中压缸冲转方式进行展开，并以较复杂的冷态启动为分析对象。

基本思想：遵循电厂现有启动方式，通过设置控制逻辑断点，并给出条件满足评判标准，以使得机组自动完成条件判断及阀门动作控制任务。

整套一键启停ATC自动控制的实现步序如下

相关启动仿真也基本完善，我们做了录屏以供大家学习和指正。

---