汽水分離再熱系統(tǒng)主要功能是將高壓缸排汽送入 MSR進(jìn)行汽水分離和再熱[1] ，從而保證中壓缸和低壓缸進(jìn)汽帶有一定的過熱度，使得經(jīng)過低壓缸末級(jí)葉片的排汽濕度控制在 10％左右，減少濕蒸汽對(duì)汽缸通流部件的水蝕危害，可以提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。而二級(jí)再熱壓力控制閥通過控制新蒸汽的流量對(duì)蒸汽進(jìn)行再熱和除濕，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及汽輪機(jī)運(yùn)行發(fā)揮重大作用。
1 汽機(jī)二級(jí)再熱壓力調(diào)節(jié)閥簡(jiǎn)介
汽輪機(jī)汽水分離再熱系統(tǒng)二級(jí)再熱壓力調(diào)節(jié)閥，由 1個(gè)主調(diào)閥（GSS001VV）和 1 個(gè)輔助調(diào)節(jié)閥又稱啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥（GSS002VV）組成。二級(jí)再熱汽源采用新蒸汽，來自主蒸汽母管，蒸汽流量由 1 個(gè)主運(yùn)行調(diào)節(jié)閥和 1 個(gè)啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制閥控制，主運(yùn)行調(diào)節(jié)閥用于負(fù)載運(yùn)行時(shí)向第二級(jí)再熱器提供新蒸汽。啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥用于：在啟動(dòng)和低負(fù)荷運(yùn)行期間，對(duì)進(jìn)入第二級(jí)再熱器的新蒸汽流量進(jìn)行控制；在核島運(yùn)行期間向新蒸汽供汽站提供蒸汽并用蒸汽對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱，以防止冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)的熱沖擊。
2 汽機(jī)二級(jí)再熱壓力調(diào)節(jié)閥控制原理解析
2.1 二級(jí)再熱壓力控制調(diào)節(jié)閥投入時(shí)的控制原理
2.1.1 汽水分離再熱器暖管時(shí)
在汽水分離再熱系統(tǒng)投運(yùn)初期，首先需對(duì)加熱器管板進(jìn)行預(yù)熱暖管，暖管所需的蒸汽量較小，暖管時(shí)間大概為半小時(shí)。此時(shí)對(duì)二級(jí)再熱調(diào)節(jié)閥控制比較簡(jiǎn)單，當(dāng)暖管命令發(fā)送時(shí)，對(duì)調(diào)節(jié)閥的控制壓力值會(huì)自動(dòng)切到定值500KPa，其中二級(jí)再熱壓力調(diào)節(jié)閥 GSS002VV 便會(huì)開啟一定開度。因二級(jí)再熱壓力調(diào)節(jié)閥其中啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥 GSS002VV優(yōu)先于主調(diào)節(jié)閥 GSS001VV 動(dòng)作，故在暖管期間控制目標(biāo)較小，啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥本身調(diào)節(jié)即可滿足 500 KPa 壓力值，而主調(diào)閥 GSS001VV 此時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。
2.1.2 機(jī)組電功率較低時(shí)
二級(jí)再熱管板溫度在低于 120℃時(shí)，機(jī)組可以冷態(tài)啟動(dòng)；管板溫度高于 140℃，機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)。機(jī)組啟動(dòng)后二級(jí)管板溫度*可升至 280℃，通過函數(shù) f1(x) 轉(zhuǎn)換后，輸出壓力設(shè)定值*為 6.5MPa，而 6.5MPa 通過功率轉(zhuǎn)換函數(shù) f2(x) 可得為 730MW，即機(jī)組電功率在 730MW 之前，若函數(shù)壓力值 f1(x)>f2(x)，如圖 2 所示。此時(shí) MAX 比較器選擇 f1(x) 一路進(jìn)行控制，即二級(jí)再熱器管板溫度測(cè)量值（記憶值）經(jīng)過函數(shù)發(fā)生器 f1(x) 計(jì)算出的壓力和二級(jí)再熱器壓力實(shí)測(cè)值的偏差經(jīng) PID 函數(shù)模塊運(yùn)算后輸出GSS001VV/002VV 的開度。
2.1.3 機(jī)組電功率較高時(shí)
當(dāng)機(jī)組電功率繼續(xù)上升超過 730MW 時(shí)，因?yàn)槎?jí)管板溫度此時(shí)已不會(huì)增加，故 f2(x) 函數(shù)設(shè)定輸出值便會(huì)大于 6.5MPa，即 f2(x)>f1(x)，此時(shí) MAX 比較器選擇 f2(x) 一路進(jìn)行控制，即由汽機(jī)負(fù)荷（電功率）GRE012MY 經(jīng) f2(x)計(jì)算出的壓力設(shè)定值和二級(jí)再熱壓力實(shí)測(cè)值的偏差調(diào)整GSS001VV/002VV 的開度。但是不排除在 730MW 之前也會(huì)出現(xiàn) f2(x)>f1(x) 的情況，應(yīng)根據(jù)具體情況而定，此處只討論一般情況。此外，有一異常工況：當(dāng) f2(x) 輸出值或 f1(x) 輸出值一直保持某一狀態(tài)不變 1 小時(shí)后，f1(x) 一路設(shè)定值會(huì)被切換為1MPa，原因?yàn)闄C(jī)組在剛開始啟動(dòng)時(shí)，處于暖管和低功率狀態(tài)，二級(jí)管板溫度轉(zhuǎn)換的壓力值與功率轉(zhuǎn)換的壓力值是交替上升的，若長時(shí)間處于某一路控制，例如長時(shí)間處于二級(jí)管板溫度轉(zhuǎn)換一路控制時(shí)，則代表二級(jí)管板溫度或功率一直未上升，代表機(jī)組狀態(tài)異常，故超過 1 小時(shí)后將壓力切至 1MPa 使閥門動(dòng)作，提升機(jī)組狀態(tài)。此時(shí) f2(x) 輸出值與 1MPa 取較大值，與二級(jí)再熱壓力實(shí)測(cè)值的偏差決定GSS001VV/002VV 的開度。
2.2 一級(jí)再熱器隔離后的控制原理
當(dāng)一級(jí)再熱器隔離后，機(jī)組正常運(yùn)行期間，若一級(jí)再熱被切除后，按照機(jī)理不會(huì)影響機(jī)組正常運(yùn)行，但考慮到機(jī)組安全穩(wěn)定性，若一級(jí)再熱被隔離，勢(shì)必會(huì)對(duì)蒸汽參數(shù)造成一定影響，故安全考慮需降低一定功率。在一級(jí)再熱切除時(shí)，函數(shù)f4(x) 計(jì)算方式較為適用此工況，f4(x) 計(jì)算方式簡(jiǎn)單，換算方式得出的壓力值不會(huì)因小幅度功率變動(dòng)而造成波動(dòng)，特別適用于機(jī)組滿功率時(shí)切除一級(jí)再熱工況，所以此時(shí)控制由電功率測(cè)量值 GRE012MY 經(jīng)函數(shù) f4(x) 產(chǎn)生的定值和 0.5MPa 取高形成壓力設(shè)定值，壓力設(shè)定值與二級(jí)再熱壓力實(shí)測(cè)值的偏差決定 GSS001VV/002VV 的開度。
2.3 二級(jí)再熱器單獨(dú)切除后，重新投運(yùn)的控制原理
二級(jí)再熱器切除后（此處的切除是通過 KG 塊將其正常切除，此時(shí)一級(jí)再熱依然正常運(yùn)行）。當(dāng)二級(jí)再熱再次投入時(shí)，此時(shí)一級(jí)再熱器的壓力加上 0.1MPa 作為二級(jí)再熱器壓力調(diào)節(jié)閥的壓力設(shè)定值，壓力設(shè)定值與二級(jí)再熱壓力實(shí)測(cè)值的偏差決定 GSS001VV/002VV 的開度。因在二級(jí)再熱重新投運(yùn)初期，二級(jí)再熱壓力較低，在剛開始時(shí)壓力調(diào)節(jié)閥的控制由一級(jí)再熱壓力提供設(shè)定值，又因正常工況下二級(jí)再熱壓力比一級(jí)再熱壓力應(yīng)高出 0.1MPa，故取一級(jí)壓力加上 0.1MPa 作為*終壓力設(shè)定值，特別注意的是當(dāng)二級(jí)再熱器壓力與一級(jí)再熱器壓力之差大于 0.1MPa 時(shí)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，壓力設(shè)定值重新由二級(jí)管板溫度或者電功率生成。當(dāng)二級(jí)壓力大于一級(jí) 0.1 MPa 時(shí)，說明二級(jí)已重新投運(yùn)*，機(jī)組進(jìn)行正常控制狀態(tài)，故壓力控制設(shè)定值重新由二級(jí)管板溫度或者電功率生成。在以上的 3 種工況中（暖管除外），函數(shù) F3(x) 通過積分器限制了二級(jí)再熱器壓力設(shè)定值的變化速率，使得二級(jí)再熱器壓力設(shè)定值在二級(jí)管板溫度及電功率變化時(shí)，不會(huì)發(fā)生階躍變化，從而避免了 GSS001VV/002VV 開度的跳變。
2.4 隔離閥GSS111/211VV關(guān)閉時(shí)的控制原理
當(dāng) GSS111/211VV 關(guān)閉以后，濾波器內(nèi)置的選擇開關(guān)動(dòng)作，由二級(jí)再熱器的*壓力 GSS004MY 作為壓力設(shè)定值，從而使PID 控制器的輸入信號(hào)為 0，其目的是保證 GSS001/002VV 的閥門開度維持在現(xiàn)有開度不變，即GSS111/211VV 的狀態(tài)改變不會(huì)使 GSS001/002VV 的狀態(tài)發(fā)生變化。當(dāng) GSS111/211VV 關(guān)閉以后，二級(jí)再熱管板被暫時(shí)隔離，但從機(jī)組整體控制上二級(jí)再熱系統(tǒng)未完全隔離，只有通過 GSS801KG 或停機(jī)正常將二級(jí)再熱隔離后，GSS001/002VV 才會(huì)正常響應(yīng)關(guān)閉，故邏輯控制設(shè)計(jì)在GSS111/211VV 關(guān)閉時(shí)，使 GSS001/002VV 閥門開度保持先前狀態(tài)，再具體做下一步的響應(yīng)。
