[科普中国]-旁路控制系统

汽轮机旁路控制系统是现代单元机组热力系统的一个组成部分。它的功能是，当锅炉和汽轮机的运行情况不相匹配时，即锅炉产生的蒸汽量大于汽轮机所需要的蒸汽量时，多余部分可以不进入汽轮机而经过旁路减温减压后直接引入凝汽器。此外，有的旁路还承担着将锅炉的主蒸汽经减温减压后直接引入再热器的任务，以保护再热器的安全。旁路系统的这些功能在机组启动、降负荷或甩负荷时是十分需要的。

旁路控制系统的组成汽轮机旁路系统是指与汽轮机并联的蒸汽减温、减压系统，如下图所示。

它由旁路管道，减压、减温阀门及控制机构等组成。其作用是在机组启动阶段或事故状态下将锅炉产生的蒸汽不经过汽轮机而引入下一级管道或凝汽器。大型再热凝汽式机组的旁路系统一般分为两级，即高压旁路和低压旁路。高压旁路（HP）为锅炉过热器出口蒸汽经减温减压后到再热器进口；低压旁路（LP）为再热器出口蒸汽经减温减压后去凝汽 器。汽轮机旁路系统是随发电机组 的发展而产生和发展的。大型火电机组都采用大容量、高参数、中间 再热式的热力系统，且采用机炉电单元配置，由于汽轮机和锅炉的特性不同而带来机炉之间的某些不协问题，可以通过设置旁路系统来解决。根据各机组的不同情况，汽 轮机旁路系统配置有不同的型号和不同的容量。旁路容量在国内多数设计是30%MCR或40%MCR（锅炉最大连续蒸发量），少数引进机组的旁路容量达100%MCR。

在旁路系统中，没有做功的锅炉过热器出口蒸汽经过高压旁路减压阀（BP）到再热器入口，再热蒸汽经过低压旁路减压阀（LBP）到凝汽器中。为了防止再热器超压、超温和凝汽器过负荷，必须对旁通蒸汽进行减温、减压。高压旁路蒸汽减温，利用给水经喷水隔断阀（BD）和高压旁路喷水减温阀（BPE）完成。低压旁路蒸汽减温，利用凝结水经过低压旁路减温水阀（LBPE）在减温器中喷水完成。1

相应的，旁路控制系统由高压旁路压力和高压旁路温度控制系统，低压旁路压力和低压旁路温度控制系统组成。

旁路系统的功能汽轮机旁路系统的主要作用是协助机组以最短的时问完成热态启动，在机组甩负荷时与锅炉和整个机组配合，实现甩负荷后的一些较复杂的运行方式（如机组快速切负荷FCB等），并进行锅炉超压防护。合适的旁路容量和完善的自动控制系统可以配合机组协调控制系统来完成机组的压力全程控制。汽轮机旁路系统应具有以下功能：

(1)改善机组启动性能。机组冷态或热态启动初期，当锅炉输出的蒸汽参数尚未到达汽轮机冲转条件时，这部分蒸汽就由旁路系统通流到凝汽器，回收汽水工质，以适应机组暖管的要求。特别是在热态启动时，使用旁路系统后，锅炉能以较大的燃烧率、较高的蒸发量运行，加速提高汽温，使之快速与汽轮机的金属温度匹配，从而缩短启动时问。

(2)在机组启动时可以控制主汽压和中压缸进汽压力，以适应机组进行中压缸启动、定压和滑压运行的要求。

(3)启动工况或者汽轮机跳闸时，旁路系统可保证再热器有一定的蒸汽流量，避免再热器干烧，使其得到足够的冷却，从而保护再热器。

(4)当主汽压或再热汽压力超过规定值时，旁路系统迅速开启，进行减压、泄流，减少对空排汽，避免锅炉超压并回收工质。

(5)实现机组快速切负荷功能。电网发生事故时，可以维持汽轮机空载运行或带厂用电运行；汽轮机事故时，若相关系统正常，则允许停机不停炉，锅炉处在热备用状态，以便故障排除后能使机组迅速恢复并网发电，从而减少停机时间，有利于整个系统的稳定。2

举例例如，当机组冷态启动时，在汽轮机冲转、升速或开始带负荷时锅炉产生的蒸汽量要比汽轮机需要的蒸汽量大，此时旁路系统可作为启动排汽用。这样，锅炉可以独立地建立与汽轮机相适应的汽温和汽压，保证二者良好的综合启动，从而缩短了机组的启动时间，也延长了汽轮机的使用寿命。与向空排气相比及回收了工质，又消除了噪音污染。在机组迅速降负荷时，要求汽轮机迅速关小主汽门，而同时锅炉只可能缓慢的降负荷，即锅炉跟不上要求，此时旁路系统起着减压阀的作用。这种情况下，旁路系统的存在使锅炉能独立与汽轮机而继续运行。降负荷幅度越大，越迅速，越显示其优越性。对于甩负荷事故情况，旁路系统能使锅炉保持在允许的蒸发量下运行，把多余的蒸汽引往凝汽器。让运行人员有时间去判断甩负荷的原因，并决定锅炉负荷是应进一步下降还是继续保持下去，以便汽轮发电机组很快重新并网。

旁路控制系统作用汽轮机旁路系统有启动、溢流和安全三项功能。启动功能是指利用旁路系统改善机组的启动条件，用旁路系统控制锅炉蒸汽温度，可以使汽轮机的进汽温度与汽缸温度的匹配过程更加合理和更加快速；旁路系统还可以配合有条件的汽轮机实现中压缸启动并带低负荷，在较低的热应力和寿命消耗条件下缩短机组的启动时间。溢流功能是指在事故情况下，旁路系统可以排放机组在负荷突降的过渡过程中的剩余蒸汽，从而保证在汽轮机低负荷运行（带厂用电运行或空载运行）或停止运行的情况下，维持锅炉在不投油的最低稳燃负荷下运行，其目的是当事故排除后，能以最快的速度恢复带负荷。安全功能是指当汽压过高时旁路系统可以快速开启，将多余蒸汽排人凝汽器，以代替锅炉安全门的功能，且不会产生工质的损失和噪声。此三项功能在调峰运行机组上作用更为明显，单元机组实行两班制运行时，利用旁路系统可以缩短热态启动时间，提高机组的负荷适应性。

国内大型火电机组使用较多的是苏尔寿公司生产的带液压执行机构的旁路控制系统和西门子公司生产的带新型电动执行机构的旁路控制系统，也有成套引进机组的带气动执行机构的旁路控制系统。2

本词条内容贡献者为:

李宗秀 - 副教授 - 黑龙江财经学院