【多路补汽汽轮机甩负荷控制策略与应用】
上海汽轮机厂有限公司设计的多路补汽类型的汽轮机目前所应用的领域为化工余热利用行业，利用化工装置（如PTA装置）中的余汽驱动汽轮发电机组进行发电，这种装置的余汽一般为低参数的饱和蒸汽，基本会产生3~4路蒸汽，压力等级为0.05MPa~0.5MPa。随着PTA装置在不断的向大型化发展，因此一套装置产生的余热蒸汽量也非常的大。一套120万吨/年的PTA装置能产生各种压力的饱和蒸汽总量大约有400~500t/h。
我公司在对于这种多路补汽进汽类发电类汽轮机的阀门设计时，考虑大流量的低参数饱和蒸汽，常规会选用蝶阀，而蝶阀在小开度时的流量控制相对常用的调节汽阀（图1启动阀）精度会差一点，所以我们一般会在主蒸汽回路上增设一个调节汽阀支路进行转速和初负荷控制。阀门典型配置简图如图1所示：
图1 阀门典型配置
当发电机并网后，进入高负荷运行时，汽轮机启动阀处于关闭状态，所有进汽蝶阀处于开启位置，“以汽定电”方式运行。当发电机突然解列，汽轮机需要甩掉所带负荷并维持额定转速空转。
应对化工制程特殊运行要求，汽轮机侧多方面进行的设计考虑。逻辑方面，当DEH从发电机油开关接收到解列信号，如图2中所示BR由1变为0时，甩负荷控制逻辑开始判断。如果OPC信号被触发，DEH立刻发出信号使进汽蝶阀全部快速关闭。当OPC动作结束后，机组实际转速降到低于额定转速之前，流量需求指令FDEM为零，当实际转速降低到2950后，采用控制品质更高的启动阀调节转速维持3000 rpm额定转速。
如果甩负荷瞬间负荷小于30%，DEH系统正常维持转速，设定值为3000rpm，此时，如图2中所示，如果机组实际转速WS超过103%时，OPC动作，当实际转速WS低于103%后，OPC停止动作；如果甩负荷瞬间负荷大于30%，则逻辑直接发出OPC信号，迅速关闭主汽调节阀和所有补汽进汽阀和补汽调阀，以阻止机组超速。OPC动作2.5～7.5秒后，且机组转速低于103%时，OPC动作停止。
图2 OPC逻辑判断模型
执行机构设计方面，我们每个调阀油动执行机构上都独立配置了一个快关电磁阀，当逻辑判断OPC命令被触发时，信号直接送到调阀油动机的快关电磁阀上，使电磁阀带电，以使调阀在最短时间内关闭。通过试验，调阀快速关闭的时间都在350ms以内（执行机构最大行程为245mm）。
系统工艺方面，当甩负荷动作时，DEH的指令同时给到用户汽源侧的排空阀，打开向空排汽，释放蒸汽管路压力。
图3 实际甩负荷曲线
图3为某多路补汽汽轮机组项目，在项目现场实际甩负荷试验的曲线，动作前的机组负荷为额定负荷的70%。通过阀门快速关闭，甩负荷后汽轮机最高转速控制在3050rpm以内，控制系统的快速稳定响应使得从发电机解列到汽轮机转速控制在3000rpm的时间控制在100s以内。快速关闭进汽蝶阀，使用启动阀来进行甩负荷的控制运用，在此类型多路补汽的机组非常成功。
原创吴文涛
校对倪庆新
审核夏心磊