錢育軍

（華能南山電廠，海南 三亞 572000）

創(chuàng)建本質(zhì)安全型企業(yè)是當前電力系統(tǒng)的重要目標之一，它需要企業(yè)把人員、設(shè)備系統(tǒng)、環(huán)境、人—機系統(tǒng)、管理等諸多要素的本質(zhì)安全有機地融合起來，形成一個最佳集合體。華能南山電廠近年來在創(chuàng)建本質(zhì)安全型企業(yè)方面進行了大量卓有成效的工作，尤其是著重加強了設(shè)備的綜合治理力度，先后投資100多萬元，對燃機的超速保護系統(tǒng)、防火系統(tǒng)和自動電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行了全面的技術(shù)和國產(chǎn)化改造，這在國內(nèi)燃機電廠中尚屬首次。通過改造，有力地確保了電廠設(shè)備系統(tǒng)的本質(zhì)安全。

1 超速保護系統(tǒng)改造

電廠采用的FT 8-1型雙聯(lián)燃機屬于輕型航改機，由雙轉(zhuǎn)子帶動力渦輪與發(fā)電機相連，無機械超速保護，只有電氣超速保護。電氣超速保護分為軟、硬保護2部分。硬超速保護由動力渦輪轉(zhuǎn)子的磁性傳感器ST 008和超速保護開關(guān)采用或門邏輯來實現(xiàn)，其輸出信號直接跳燃機和解列發(fā)電機，如圖1所示。燃機雙聯(lián)運行時，可接入任何一臺機組的1個ST 008超速傳感器信號；燃機單聯(lián)運行時，只能接入運行機組的1個ST 008超速信號。軟超速保護采用3種不同轉(zhuǎn)子的多個轉(zhuǎn)速傳感器信號(低壓轉(zhuǎn)子ST 001-002，高壓轉(zhuǎn)子ST 003-005，動力渦輪轉(zhuǎn)子ST 006-007)，分別選擇微分值最小的輸入控制系統(tǒng)監(jiān)視各自的轉(zhuǎn)子是否超速，然后控制系統(tǒng)再據(jù)此發(fā)出燃機跳機或發(fā)電機解列的命令。

由于硬超速保護的ST 008輸入信號單一、可靠性不高，且所有轉(zhuǎn)子的速度傳感器(ST 001-008)不耐高溫，容易失效誤動，曾出現(xiàn)過年跳7次燃機的不良記錄。

2002年2月，電廠對燃機硬超速保護系統(tǒng)進行了改造。首先，硬超速保護改采用美國W OODW ORD公司生產(chǎn)的PROT ECH 203超速保護系統(tǒng)，其保護邏輯如圖2所示。它有A,B,C3個輸入信號，分別接入A，B機的ST 008超速信號，C機信號未接入,設(shè)定保護正常。當A,B,C中有2個信號同時出現(xiàn)超速時，機組才跳閘解列。如果燃機單聯(lián)運行，則設(shè)定退備機組的ST 008信號為超速狀態(tài)；當運行機組的信號輸入也為超速狀態(tài)時，超速保護動作，機組將跳機解列。另外，改造后的硬超速保護系統(tǒng)還能對輸入信號首先進行失效判斷。如果失效，信號將被屏蔽，確保只有真實的超速信號才參與超速判斷。因此，無論FT 8-1燃機是單聯(lián)還是雙聯(lián)運行，該超速保護系統(tǒng)均能正確動作，無誤動作的可能。

其次，所有速度傳感器均采用耐高溫和壽命較長的新型傳感器，并在輸入回路上安裝控制開關(guān)(超速傳感器ST 008除外)。對于指示不正常的速度傳感器，可以及時將其輸入信號切除，避免誤跳機。

改造后的FT 8-1雙聯(lián)燃機超速保護系統(tǒng)，有效地解決了輸入信號的無智能判斷和單一的問題，還采用了更符合現(xiàn)場實際的速度傳感器，因此系統(tǒng)可靠性大大提高。自2002年3月改造好后，超速保護系統(tǒng)再無誤動發(fā)生。

2 防火系統(tǒng)改造

FT8-1雙聯(lián)燃機的防火系統(tǒng)與9 E，9F型燃機類似，是按照NFPA12(美國國家防火協(xié)會)有關(guān)CO2滅火系統(tǒng)標準規(guī)定設(shè)計的，分為燃機箱體火情防護、天然氣泄漏和控制間煙霧探測3大系統(tǒng)，如圖3所示。其防火系統(tǒng)由CO2瓶模塊、溫感探測器、CO2釋放信號(壓力)開關(guān)、天然氣泄漏探測器、煙霧探頭等部件組成。

據(jù)不完全統(tǒng)計，自1994年華能南山電廠投入商業(yè)運營后的10年間，防火系統(tǒng)故障多達25起，機組多次跳機解列，累計損失電量超過400MW，企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會形象多次受損。究其原因，是防火系統(tǒng)的設(shè)計存在多種固有缺陷。

(1) 火情探測器種類單一，數(shù)量眾多，缺乏綜合判斷功能。這是該系統(tǒng)最大的缺陷。1臺FT 8-1雙聯(lián)燃機采用16個溫度傳感器作為3個受保護區(qū)域的箱體(燃機A，B箱體、發(fā)電機箱體)溫度是否超標的監(jiān)測器。當它們中任何一個的監(jiān)測溫度達到設(shè)定溫度值時即判斷為著火，CO2系統(tǒng)將發(fā)出火情報警并向該區(qū)域釋放CO2，同時將機組打閘解列。防火系統(tǒng)控制邏輯如圖4所示。很顯然，這種設(shè)計存在不足，其判據(jù)單一，僅“聽”一面之詞，所以，只要有1個溫度傳感器故障誤判，防火系統(tǒng)必定引發(fā)跳機和CO2滅火。此外，同一區(qū)域布置的溫度測點一般是4個或6個，若數(shù)量過多，必然增加系統(tǒng)故障的概率。

(2) 部分元件工作環(huán)境惡劣，容易誤動作。除溫度傳感器和天然氣泄漏探測器布置在機組箱體內(nèi)之外，其余的設(shè)備均暴露在外部環(huán)境中，長期遭受日曬雨淋，經(jīng)常發(fā)生進水短路、絕緣老化、安全膜破裂等異常導(dǎo)致的系統(tǒng)誤報警、誤跳機、誤噴CO2等情況。

(3) 進口防火系統(tǒng)的元件使用15年以來，性能逐步下降，但受訂貨困難或價格的影響，一直帶“病”運行。

為此，華能南山電廠從2004年10月起陸續(xù)對原防火系統(tǒng)進行了技術(shù)改造。改造方案遵循原來的控制原理，并盡量保持原有的功能和測點，僅改善系統(tǒng)的可靠性。即，保留了原來燃機箱體火情防護、天然氣泄漏和控制間煙霧探測3個系統(tǒng)，保留了天然氣泄漏跳機、煙霧探測報警功能，同時增加了火情輔助判斷功能，取消部分跳機功能。具體改造情況如下。

首先，在受保護的每一個區(qū)域再加裝2個SS-4 A/-2型多頻譜數(shù)字光電火焰探測器，以實現(xiàn)在同一區(qū)域內(nèi)至少有1個溫感和光感探測器同時檢測到火情時，防火系統(tǒng)才會自動跳機和滅火；否則，任何單方面監(jiān)測到的火情僅報警，不跳機和滅火，以保證系統(tǒng)的可靠性。改造后的防火系統(tǒng)控制邏輯如圖5所示。

其次，將可燃氣體泄漏探測器的變送器移至低溫區(qū)域，以減少干擾因素；給CO2瓶和壓力開關(guān)加裝遮雨、遮陽棚，防止CO2瓶溫度超過60℃時CO2擠破安全膜噴發(fā)。

第三，將感受CO2母管壓力的跳機信號改為報警信號，防止壓力開關(guān)誤動而導(dǎo)致跳機滅火；將天然氣泄漏跳機的整定值從最低爆炸極限濃度60%修改為40%。第四，2008年12月，將部分防火控制器進行國產(chǎn)化改造，以方便及時維護和設(shè)備元件更新。

改造后的FT 8-1燃機防火系統(tǒng)信號采集多樣化并具有冗余判斷功能，性能穩(wěn)定，檢測可靠，無誤報、誤動作可能存在；同時，備件供應(yīng)快，檢修周期短，實現(xiàn)了預(yù)期的改造目的。

3 電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造

FT 8-1燃機發(fā)電機組采用英國BRU SH公司生產(chǎn)的三機自勵無刷勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具有自動和手動電壓調(diào)節(jié)功能。自動電壓調(diào)節(jié)器屬于模擬型自動電壓調(diào)節(jié)器，外圍設(shè)備多，容易老化，機械部件常?？?。從2001年4月至2008年7月的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，自動電壓調(diào)節(jié)器的故障主要集中在功率因數(shù)卡、電動設(shè)定電位器、勵磁監(jiān)視卡和電壓控制卡等元件上。表現(xiàn)為低勵磁誤動作，勵磁自動轉(zhuǎn)換；無功波動大，控制不穩(wěn)定；電動設(shè)定電位器來回頻繁擺動等缺陷。累計出現(xiàn)10次故障，事故率比較高，電廠不得不多次停機處理。

鑒于電壓調(diào)節(jié)器存在以上不足，華能南山電廠在2009年2月對電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行了改造。改造后的電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用國內(nèi)成熟的微機勵磁自動電壓調(diào)節(jié)器，主要由南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的RCS-9410數(shù)字勵磁調(diào)節(jié)器和RCS-9420可控硅整流器等裝置組成，具有微機保護、容錯技術(shù)、冗余控制和快速逆變滅磁的特點。

國產(chǎn)自動電壓調(diào)節(jié)器投產(chǎn)近1年來，運行更安全可靠，維護試驗更方便，完全適應(yīng)燃機電廠調(diào)峰、調(diào)壓、孤網(wǎng)運行頻繁的工作特點。

4 結(jié)束語

華能南山電廠對FT 8-1雙聯(lián)燃機的超速保護系統(tǒng)、防火系統(tǒng)和電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)實施的技術(shù)和國產(chǎn)化改造，是在創(chuàng)建本質(zhì)型安全企業(yè)方面進行的一次有益嘗試。它不僅提高了進口設(shè)備國產(chǎn)化比例，解決了輸入信號單一和系統(tǒng)缺乏智能判斷的固有缺陷，還方便了運行和維護，并在改造中體現(xiàn)了安全，在安全中創(chuàng)造了效益。

1 王之魁. 創(chuàng)建本質(zhì)安全型企業(yè)[J].電力安全技術(shù)，2007，9(1).

2 黃雪中，孟廣太. 燃氣輪機低壓二氧化碳火災(zāi)保護系統(tǒng)[J]. 發(fā)電設(shè)備，2008，22(1).

3 熊傳良. 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)自動電壓調(diào)節(jié)器工作原理及故障處理[J].燃氣輪機發(fā)電技術(shù)，2009，11(2).