高压旁路USP模式以及ASA模式对于汽机冲转的影响

王利冰

摘要： 本文针对西门子SIEMENS （SCC5-4000F（X））单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组在汽机冲转时高压旁路的两种不同的运行方式进行分析，选择合理的运行方式进行冲转，提高冲转的成功率。

关键词：汽机冲转；高压旁路USP模式；ASA模式；

一．高压旁路的简介

我厂余热锅炉为三压、再热、卧式、无补燃、自然循环的余热锅炉，分为高压、中压和低压系统，其中高、中压系统由二级串联旁路组成，低压系统设置单独旁路系统。

二．高压旁路的作用

1.在机组启动过程中，旁路余热锅炉产生的过量蒸汽，以回收工质和热量；同时调整蒸汽参数，使蒸汽温度与汽轮机的金属温度相匹配，缩短启动时间。

2.在启动工况或汽轮机跳闸时，保证过热器和再热器有适当的蒸汽流量，并得到足够冷却，从而使其得到保护。

3．在机组甩负荷或者ATT试验时，起注汽压力调节和超压保护作用。

4.当汽轮机跳闸时，燃气轮机允许带旁路运行。

三．ASA模式

3.1定义

ASA控制模式即压力自动设定模式，旁路阀在ASA模式下，当实际压力大于旁路阀压力设定值约0.1MPa时，旁路阀的压力设定值跟随实际压力的上升而上升；当实际压力低于旁路阀压力设定值时，则保持旁路阀的压力设定值

。如图3-1所示。

图3-1

3.2 在机组启动初期

高压旁路处于ASA控制模式下随着燃气轮机点火启动，余热锅炉升温升压，当高压主蒸汽压力大于高压旁路压力设定值（一般大约为0.5MPa），高压旁路阀开启。如果高压主蒸汽压力<2 MPa,高压旁路阀连续开启直至全开（其目的是保证流过高压过热器的最小蒸汽流量，同时由于高压主汽压力、温度比较低，大流量蒸汽可以加快余热锅炉侧高压主蒸汽以及再热蒸汽系统的暖管速度），当高压主蒸汽压力>2 MPa时，高压旁路阀连续关小至ASA控制模式的阀位设定值50%左右（其目的是使高压旁路阀更快进入USP模式，同时为汽轮机冲转做好准备）；如果高压主蒸汽压力>2 MPa高压旁路阀连续开启直至ASA控制模式的阀位设定值。高压旁路阀在ASA控制模式下，高压旁路压力设定将跟随高压主蒸汽实际压力的上升而上升，当压力上升到汽轮机定压运行压力（一般为70%额定压力，但当冷态启动激活时USP切换压力为6.1MPa；热态启动时USP切换压力为7.6MPa），旁路系统进入USP模式，接受单元压力设定值。如图3-2所示。

图3-2

四．USP模式

4.1定义

USP模式即单元压力控制模式，旁路阀在USP控制模式下，旁路阀接受单元压力设定值的指令进行控制。

4.2旁路USP模式自动投入条件：

1、余热锅炉在运行；

2、高压旁路压力设定值大于定压运行压力或1.05倍的汽轮机高压主汽压力控制器压力设定值与高压旁路压力设定值之差在-0.5—0.2MPa之间。

3、高压主蒸汽压力单元设定没有跟踪；

4、高压主蒸汽流量大于54t/h；

5、高压旁路阀投自动；

6、高压旁路在ASA模式。

4.3.ASA切换至USP

旁路一开始运行在ASA模式之下，当高压旁路压力设定值上升至汽轮机定压运行压力（7.6MPa左右），高压旁路进入USP控制模式，接受单元压力设定值。如图4-1所示，当蒸汽品质以及转速达到要求并确认后，汽机开始冲转。此时为了满足冲转压力的要求，汽机控制器高压主蒸汽压力控制模式激活，高压调门迅速开启，此时高压旁路阀接受单元压力设定值的指令而迅速关闭以达到冲转压力的要求。

图4-1

五．汽机冲转前高压旁路运行模式切换的必要性

5.1 ASA模式下进行汽机冲转

此时由于处于自动压力设定模式之下，旁路设定压力随着实际压力的变化而变化。当汽机开始冲转时，由于高压调门的开启造成高旁前的主汽压力降低，而此时高压旁路阀关闭的速度相对滞后，造成冲转压力不够，汽机只能通过控制关小调门来维持压力，从而造成汽机进汽不够，冲转能量不够，汽机冲钻临界转区内升速率低于100R/min后汽轮机控制方式切至减转速控制，高压调门快关，冲转失败。如图5-1所示。

图5-1

5.2 USP模式即单元压力控制模式下进行汽机冲转

此时高压旁路阀前主蒸汽压力为8MPa，当高压调门开启时，高压旁路阀已经在关闭过程中且能够在主蒸汽压力下降时快速响应，从而维持一定的冲转压力顺利完成汽机的冲转。

在实际运行过程中，当步程序其他条件满足后，汽机冲转暖机，当汽轮机并网后，高压旁路阀逐渐关闭，等待高压旁路阀全关之后，高压旁路的压力设定附加一个偏置值0.7MPa，以确保主蒸汽压力波动期间高压旁路阀处于关闭状态，该压力偏置值在汽轮机执行停机程序或者跳机时自动取消。随着高压旁路阀关闭，高压主蒸汽的流量在约70%额定蒸发量时，汽轮机进入滑压模式。

六．总结

因此，为提高汽机冲转的成功率，在实际的运行操作过程中，在汽机冲转前应当确认高压旁路阀控制方式已经由ASA模式切换USP模式（为加速模式切换可在高压系统各疏水器没有水的前提下及时关闭高压主蒸汽系统炉侧以及机侧各疏水阀，以提高主汽压力，并且控制中压主汽暖管阀的开启时间过早从而影响高压主汽压力提升），保证汽机拥有一定的冲转压力使得汽机的冲转成功，保障机组的正常顺利启动。

参  考  文  献

[1]卢广法，沈建明，朱国雷.西门子F级燃气—蒸汽联合循环发电机组培训教材.杭州：浙江大学出版社，2014.3

收稿日期：2022-12-14

作者简介：

王利冰 （1990--），男，浙江湖州，本科，燃机集控助理工程师,从事燃机运行工作。