李宏蓮，王歡歡

(上海奉賢燃機(jī)發(fā)電有限公司，上海 201403)

0 引言

華電上海奉賢燃機(jī)發(fā)電有限公司(以下簡(jiǎn)稱奉賢發(fā)電公司)現(xiàn)有4套180MW 9E級(jí)重型燃?xì)?燃油)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，是上海配合國(guó)家“西氣東輸”工程建設(shè)的發(fā)電項(xiàng)目，于2005年年底投產(chǎn)，是上海市的主力調(diào)峰機(jī)組。奉賢發(fā)電公司4臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)為美國(guó)GE公司生產(chǎn)的PG9171E型燃?xì)廨啓C(jī)，配套杭州鍋爐廠生產(chǎn)的余熱鍋爐和上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的LZN55－5．6/0．65型汽輪機(jī)，平時(shí)燃用天然氣發(fā)電，在天然氣供應(yīng)緊缺時(shí)燃油(柴油)發(fā)電。

奉賢發(fā)電公司機(jī)組控制系統(tǒng)采用混合控制方式，燃?xì)廨啓C(jī)采用GE公司Mark V三冗余控制系統(tǒng)，余熱鍋爐、汽輪機(jī)、公用和輔助系統(tǒng)采用上海福克斯波羅公司的I/A’S控制系統(tǒng)。機(jī)組自投運(yùn)以來(lái)，發(fā)生過(guò)多次控制系統(tǒng)保護(hù)誤動(dòng)的情況，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。作為上海電網(wǎng)的主力調(diào)峰機(jī)組，要求能“召之即發(fā)，發(fā)之即優(yōu)”，因此，提高保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確率、改善機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行水平勢(shì)在必行。近年來(lái)，奉賢發(fā)電公司相關(guān)專業(yè)人員對(duì)原有控制系統(tǒng)進(jìn)行了全面排查，特別是對(duì)主輔機(jī)保護(hù)中的“單點(diǎn)保護(hù)”回路進(jìn)行了重點(diǎn)梳理，逐步實(shí)施了多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)和治理措施，較好地改善了機(jī)組的安全運(yùn)行水平，為地方電網(wǎng)的穩(wěn)定貢獻(xiàn)了一份力量。本文將針對(duì)9E燃?xì)廨啓C(jī)Mark V控制系統(tǒng)中所實(shí)施的保護(hù)改進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)行分析。

1 防喘放氣閥限位開(kāi)關(guān)保護(hù)改進(jìn)

9E燃?xì)廨啓C(jī)本體設(shè)有4個(gè)防喘放氣閥，在正常情況下，機(jī)組并網(wǎng)后其控制電磁閥帶電，4個(gè)防喘放氣閥同時(shí)關(guān)閉;機(jī)組未并網(wǎng)或解列后，控制電磁閥失電，4個(gè)防喘放氣閥同時(shí)打開(kāi)。這4個(gè)防喘放氣閥的狀態(tài)至關(guān)重要，在機(jī)組并網(wǎng)后若任一防喘放氣閥未關(guān)閉，就會(huì)引起燃?xì)廨啓C(jī)減負(fù)荷直至解列;在燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速低于95%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，任一防喘放氣閥未打開(kāi)，就會(huì)引起燃?xì)廨啓C(jī)跳閘。而原設(shè)計(jì)每個(gè)防喘放氣閥只有1個(gè)限位開(kāi)關(guān)(開(kāi)反饋)來(lái)表征閥門的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，該信號(hào)在控制邏輯中直接參與燃?xì)廨啓C(jī)主保護(hù)，屬于“單點(diǎn)保護(hù)”的范疇。由于燃?xì)廨啓C(jī)防喘放氣閥長(zhǎng)期運(yùn)行在高溫環(huán)境中，其限位開(kāi)關(guān)逐漸老化，由此發(fā)生了數(shù)次限位開(kāi)關(guān)故障引起的保護(hù)誤動(dòng)事件。

1．1 保護(hù)功能的改進(jìn)

為了徹底消除該隱患，保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行，針對(duì)每個(gè)防喘放氣閥加裝1個(gè)限位開(kāi)關(guān)(關(guān)反饋)，這樣每個(gè)閥門的狀態(tài)由2個(gè)信號(hào)(開(kāi)反饋和關(guān)反饋)綜合得出，任一反饋裝置故障均不會(huì)引起保護(hù)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)保護(hù)雙重化的目的。

改進(jìn)前、后閥門開(kāi)狀態(tài)的表征如圖1和圖2所示。每個(gè)閥門關(guān)狀態(tài)的表征與開(kāi)狀態(tài)同理。

圖2 現(xiàn)閥門開(kāi)狀態(tài)的表征

1．2 操作畫面上閥門顏色組態(tài)的更改

原閥門的開(kāi)反饋信號(hào)為“1”時(shí)，在畫面上顯示紅色，否則為綠色?，F(xiàn)在改為:閥門的開(kāi)反饋信號(hào)為“1”同時(shí)關(guān)反饋信號(hào)為“0”時(shí)，閥門顯示紅色;閥門的開(kāi)反饋信號(hào)為“0”同時(shí)關(guān)反饋信號(hào)為“1”時(shí)，閥門顯示綠色;若開(kāi)反饋和關(guān)反饋信號(hào)同時(shí)為“1”或同時(shí)為“0”，閥門顯示黃色，表示故障狀態(tài)。改進(jìn)之后，畫面的顏色顯示能夠更好地表征閥門的實(shí)際狀態(tài)。

1．3 增加報(bào)警功能

任一防喘閥的開(kāi)反饋與關(guān)反饋信號(hào)同時(shí)存在或同時(shí)消失，系統(tǒng)均延時(shí)3 s發(fā)出“防喘放氣閥故障”報(bào)警，提醒運(yùn)行人員判斷處理。

該項(xiàng)改進(jìn)實(shí)施后，已成功避免數(shù)次保護(hù)誤動(dòng)、機(jī)組跳閘的情況，達(dá)到了預(yù)期效果。

2 燃?xì)廨啓C(jī)輕油壓力保護(hù)改進(jìn)

9E燃?xì)廨啓C(jī)輕油管道上燃油關(guān)斷閥之前裝設(shè)有1個(gè)低油壓開(kāi)關(guān)(63FL－2)，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)的輕油運(yùn)行壓力低于設(shè)定值時(shí)，此低油壓開(kāi)關(guān)就會(huì)動(dòng)作，燃?xì)廨啓C(jī)跳閘。作為燃?xì)廨啓C(jī)輕油運(yùn)行時(shí)的主保護(hù)，只取了1個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)，極易發(fā)生測(cè)點(diǎn)故障引起的跳機(jī)，存在較大安全隱患。為此，在燃油截止閥前加裝1臺(tái)燃油壓力變送器(96FL－2)，其信號(hào)和原有的開(kāi)關(guān)量信號(hào)一起參與主機(jī)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)燃油壓力保護(hù)雙重化。

2．1 保護(hù)邏輯的更改

原邏輯中，在燃油截止閥打開(kāi)且完全油燃料的情況下，燃油壓力低開(kāi)關(guān)63FL－2動(dòng)作，延時(shí)5 s燃?xì)廨啓C(jī)跳閘?，F(xiàn)邏輯改為:在燃油截止閥打開(kāi)且完全油燃料的情況下，燃油壓力低開(kāi)關(guān)63FL－2動(dòng)作且輕油壓力(96FL－2顯示值)低于一定值，延時(shí)10 s燃?xì)廨啓C(jī)跳閘。這樣，單一的測(cè)點(diǎn)故障就不會(huì)引起燃?xì)廨啓C(jī)保護(hù)動(dòng)作。

2．2 報(bào)警邏輯的更改

在原邏輯中，當(dāng)燃油截止閥打開(kāi)時(shí)，燃油壓力低開(kāi)關(guān)63FL－2動(dòng)作，延時(shí)2 s發(fā)出“燃油壓力低”報(bào)警。現(xiàn)邏輯改為:當(dāng)燃油截止閥打開(kāi)時(shí)，燃油壓力低開(kāi)關(guān)63FL－2動(dòng)作或者燃油壓力(96FL－2顯示值)低于一定值，延時(shí)2 s發(fā)出“燃油壓力低”報(bào)警。當(dāng)輕油壓力有異常波動(dòng)或油壓測(cè)量裝置故障時(shí)，此報(bào)警會(huì)及時(shí)發(fā)出，便于運(yùn)行人員判斷處理。

2．3 畫面優(yōu)化

在燃?xì)廨啓C(jī)畫面“Start-up”和“Liquid Fuel”中的對(duì)應(yīng)位置增加輕油壓力(96FL－2顯示值)的模擬量顯示，便于運(yùn)行人員在運(yùn)行中監(jiān)測(cè)輕油壓力。

3 燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷聯(lián)軸間蝸殼溫度保護(hù)改進(jìn)

原設(shè)計(jì)9E燃?xì)廨啓C(jī)在并網(wǎng)后，負(fù)荷聯(lián)軸間蝸殼溫度測(cè)點(diǎn)溫度高于一定值時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)自動(dòng)降負(fù)荷至機(jī)組解列。該保護(hù)只用了1個(gè)測(cè)點(diǎn)，該測(cè)點(diǎn)故障將直接導(dǎo)致機(jī)組解列，不滿足主機(jī)保護(hù)冗余配置的要求，可靠性較差。為保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，增加了1個(gè)負(fù)荷聯(lián)軸間蝸殼溫度測(cè)點(diǎn)(具體安裝位置由GE公司提供)，二者一起參與邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷聯(lián)軸間蝸殼溫度保護(hù)的雙重化。

3．1 保護(hù)功能改進(jìn)

測(cè)點(diǎn)加裝后，保護(hù)邏輯改為:燃?xì)廨啓C(jī)并網(wǎng)后，負(fù)荷聯(lián)軸間蝸殼溫度測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)2的溫度都高于一定值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出“負(fù)荷聯(lián)軸間蝸殼溫度高/自動(dòng)減負(fù)荷”報(bào)警，同時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)自動(dòng)降負(fù)荷直至機(jī)組解列。

3．2 報(bào)警功能改進(jìn)

增加2條報(bào)警:測(cè)點(diǎn)1的溫度大于一定值或者測(cè)點(diǎn)2的溫度大于一定值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出“負(fù)荷聯(lián)軸間蝸殼溫度高”報(bào)警;當(dāng)測(cè)點(diǎn)1與測(cè)點(diǎn)2溫度的偏差大于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出“負(fù)荷聯(lián)軸間蝸殼溫度偏差大”報(bào)警。這2條報(bào)警可以及時(shí)反映出2個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)的不正常狀態(tài)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障。

4 燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)出口壓力保護(hù)系統(tǒng)改進(jìn)

壓氣機(jī)排氣壓力(CPD)是9E燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行中的重要參數(shù)，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速大于95%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，若CPD低于一定值，燃?xì)廨啓C(jī)保護(hù)將跳閘。原設(shè)計(jì)有3個(gè)變送器(96CD－1A/1B/1C)來(lái)測(cè)量壓氣機(jī)排氣壓力，3個(gè)信號(hào)表決后得到可靠的CPD信號(hào)。但3個(gè)變送器接在同一根取樣管(AD－4)上，這使其可靠性大打折扣，違背了主機(jī)保護(hù)冗余配置的要求。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中就曾發(fā)生過(guò)一起由于取樣管脫開(kāi)，導(dǎo)致3個(gè)測(cè)點(diǎn)全部故障而引起機(jī)組跳閘的事件。為了保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，在壓氣機(jī)排氣上增設(shè)2路取樣管，使3個(gè)變送器真正實(shí)現(xiàn)獨(dú)立測(cè)壓，達(dá)到壓氣機(jī)保護(hù)“三取二”的目的。系統(tǒng)改進(jìn)前、后取壓示意如圖3和圖4所示。

5 燃?xì)馇宕甸y限位開(kāi)關(guān)保護(hù)改進(jìn)

機(jī)組燃用天然氣運(yùn)行過(guò)程中，若2個(gè)天然氣輕吹閥(VA13－1/2)中的任意一個(gè)未關(guān)閉，燃?xì)廨啓C(jī)跳閘。設(shè)置此項(xiàng)保護(hù)的目的是防止天然氣漏入天然氣輕吹系統(tǒng)。原設(shè)計(jì)2個(gè)天然氣輕吹閥各設(shè)有1個(gè)關(guān)位置的限位開(kāi)關(guān)(33PG－1/3)和1個(gè)開(kāi)位置的限位開(kāi)關(guān)(33PG－2/4)，因此，任意一個(gè)關(guān)位置的限位開(kāi)關(guān)故障將直接導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)跳閘，存在較大的安全隱患。為了提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性，在2個(gè)天然氣輕吹閥上各加裝1個(gè)關(guān)位置的限位開(kāi)關(guān)(33PG－5/6)，使每個(gè)天然氣輕吹閥的關(guān)反饋都能實(shí)現(xiàn)冗余，2個(gè)信號(hào)一起參與主機(jī)保護(hù)。這樣，在燃燒天然氣運(yùn)行時(shí)，任一天然氣輕吹閥的2個(gè)關(guān)反饋都失去，燃?xì)廨啓C(jī)才會(huì)跳閘，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)雙重化。

同時(shí)增加報(bào)警功能:當(dāng)天然氣輕吹閥VA13－1(或VA13－2)的2個(gè)關(guān)反饋狀態(tài)不一致時(shí)，延時(shí)3 s系統(tǒng)發(fā)出“天然氣輕吹閥VA13－1(或VA13－2)反饋故障”報(bào)警，提醒運(yùn)行人員注意，便于及時(shí)檢查處理。

6 燃?xì)廨啓C(jī)Mark V控制系統(tǒng)電源改進(jìn)

燃?xì)廨啓C(jī)Mark V控制系統(tǒng)原只設(shè)有1路125V DC供電電源，若該電源或供電開(kāi)關(guān)故障，燃?xì)廨啓C(jī)Mark V控制系統(tǒng)將全部失電，其后果難以預(yù)料。為了提高M(jìn)ark V控制系統(tǒng)的設(shè)備可靠性，從電氣系統(tǒng)引出1路UPS電源，接入Mark V機(jī)柜的電源分配卡件，形成2路電源同時(shí)給系統(tǒng)供電的狀況，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具體實(shí)施方案與GE公司共同研究決定，在此文中不做詳述。

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著機(jī)組自動(dòng)化水平的提高，熱工控制技術(shù)對(duì)于電廠的安全、穩(wěn)定運(yùn)行更趨重要，同時(shí)對(duì)熱控技術(shù)人員的要求也越來(lái)越高。對(duì)于機(jī)組在運(yùn)行中暴露出的問(wèn)題，一方面要深入分析原因，及時(shí)處理;另一方面要舉一反三，深挖機(jī)組控制設(shè)備和邏輯中存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)，提前采取技術(shù)改進(jìn)措施，防患于未然，從本質(zhì)上提高機(jī)組的安全運(yùn)行水平。

本文梳理了9E燃?xì)廨啓C(jī)Mark V控制系統(tǒng)中的多項(xiàng)非冗余保護(hù)項(xiàng)目，通過(guò)保護(hù)雙重化改進(jìn)，在很大程度上提高了整套機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

［1］柳紅軍．S109FA燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組熱工控制系統(tǒng)的改進(jìn)［J］．燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)，2012(2):26－29．