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        660MW汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化與完善

        2015-04-02 01:25:07張永旺
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年10期

        摘 要:文章闡述了ETS保護(hù)控制系統(tǒng)的原理和特點。針對漳電同華電廠660MW機(jī)組ETS控制系統(tǒng)存在的安全問題,提出了詳實的優(yōu)化改造方案。實際投運(yùn)結(jié)果表明,改造后保證了汽輪機(jī)長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

        關(guān)鍵詞:ETS保護(hù);TSI超速;AST電磁閥電源

        引言

        熱控保護(hù)系統(tǒng)是火力發(fā)電廠十分重要、不可缺少的組成部分,隨著自動化水平的提高,熱控在電廠中的地位越來越高,熱控保護(hù)對機(jī)組主輔機(jī)設(shè)備的可靠性和安全性具有十分重要作用。同華電廠2*660MW機(jī)組于2010年中旬投產(chǎn)以來,陸續(xù)出現(xiàn)了一些不安全問題,例如:檢修人員在保護(hù)投退時誤操作、油壓保護(hù)系統(tǒng)管路及閥門漏油、ETS超速以及電源問題造成機(jī)組停運(yùn)事故等。針對運(yùn)行中出現(xiàn)的上述問題,技術(shù)人員對ETS保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的改造和優(yōu)化,大大提高了保護(hù)系統(tǒng)的可靠性,為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

        1 系統(tǒng)概況

        汽輪機(jī)危急跳閘系統(tǒng)(ETS)是汽輪機(jī)保護(hù)最重要的一環(huán),它是汽輪機(jī)電跳閘的出口,其運(yùn)行安全與否直接影響到汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。ETS監(jiān)測汽輪機(jī)的一些重要參數(shù),如:潤滑油壓力、凝汽器真空、汽機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子振動、軸向位移等,當(dāng)這些參數(shù)越限時,輸出跳閘信號到跳閘電磁閥,跳閘電磁閥卸掉保安系統(tǒng)的保安油,使汽輪機(jī)的主汽閥和調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)閉,完成汽輪機(jī)跳閘的功能,使汽輪機(jī)緊急停機(jī),處于安全狀態(tài),以避免發(fā)生嚴(yán)重的后果。同華電廠ETS控制系統(tǒng)采用PLC雙機(jī)雙電源設(shè)置,任意一個PLC故障,發(fā)出故障報警信號并自動切斷其停機(jī)邏輯輸出。由PLC的中央處理單元CPU完成所有輸入信號的邏輯處理和輸出信號的邏輯控制。由于系統(tǒng)對該裝置的可靠性要求特別高,能保證在任何可能發(fā)生的緊急情況下,都能準(zhǔn)確無誤地使汽輪機(jī)組停機(jī),所以該套裝置設(shè)置為雙PLC運(yùn)行方式。由于雙PLC是并列運(yùn)行,互不干擾,并具有“或”的關(guān)系,不需要在線切換,所以不存在切換擾動的問題。借助DCS系統(tǒng)的強(qiáng)大功能,使ETS系統(tǒng)的人機(jī)界面成為DCS系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)??梢苑奖愕貙φ麄€ETS系統(tǒng)進(jìn)行直觀的狀態(tài)監(jiān)視分析,對系統(tǒng)狀態(tài)和眾多過程量設(shè)置聲光報警。并且把汽輪機(jī)跳閘的首出原因送進(jìn)了事故追憶系統(tǒng)(SOE),可以方便的查找汽輪機(jī)跳閘原因。

        2 TSI超速保護(hù)原理

        2.1 優(yōu)化前設(shè)計

        我公司110%超速保護(hù)設(shè)置兩套,分別為DEH超速和TSI超速,現(xiàn)只有DEH超速進(jìn)入ETS主保護(hù)邏輯,而TSI超速保護(hù)動作后,不經(jīng)過ETS內(nèi)部邏輯,直接通過跳機(jī)繼電器ZJ1和ZJ2跳機(jī),轉(zhuǎn)速下降后,TSI超速由于沒有自保持邏輯,將自動復(fù)歸,AST電磁閥將再次帶電,使高壓安全油建立,這種情況比較危險,且造成的影響很大。而且110%超速保護(hù)相當(dāng)于只有一套真正起作用,可靠性不高。同時TSI超速沒有保持記憶功能,不能進(jìn)行事故追憶,增加了事故分析的難度。

        2.2 優(yōu)化內(nèi)容

        原超速硬接線跳機(jī)回路保留,將TSI輸出的超速跳機(jī)信號再引一路至ETS系統(tǒng)經(jīng)內(nèi)部邏輯運(yùn)算后跳機(jī),這樣通過內(nèi)部邏輯增加了保持記憶功能和超速跳機(jī)后受ETS復(fù)位按鈕的控制,同時ETS送出一路超速跳機(jī)首出記憶信號至DCS系統(tǒng)的ETS操作畫面,便于運(yùn)行人員監(jiān)控。

        2.3 優(yōu)化方案

        2.3.1 從TSI系統(tǒng)機(jī)柜超速保護(hù)輸出繼電器K17線圈A1、A2兩端并出一路控制信號至備用的K18繼電器線圈A1、A2兩端。

        2.3.2 從K18繼電器11和14腳(DZZJ57、DZZJ58)引出一副常開干接點跳機(jī)信號,通過跨盤電纜引至ETS柜IN4-U4端子排1、2腳備用輸入通道2。

        2.3.3 從ETS柜輸出端子排U10(OUT3)的H3、H4端子通過電纜將超速跳機(jī)首出記憶信號送至DCS系統(tǒng)機(jī)柜CBH07-1844-16通道接線端子。

        2.3.4 修改ETS系統(tǒng)PLC邏輯組態(tài)中的備用2通道邏輯,作為超速跳機(jī)保護(hù)邏輯。

        2.3.5 在DCS系統(tǒng)邏輯組態(tài)中增加超速跳機(jī)首出記憶信號的點和ETS畫面中增加超速跳機(jī)首出記憶信號的顯示。

        3 AST電磁閥控制電源

        3.1 優(yōu)化前設(shè)計

        主機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采用經(jīng)典的緊急控制單元,汽機(jī)危急遮斷系統(tǒng)通過控制其4個遮斷電磁閥,泄去自動停機(jī)危急遮斷總管油壓,實現(xiàn)關(guān)閉汽輪機(jī)所有閥門的目的。為提高系統(tǒng)可靠性,4個遮斷電磁閥(20/AST)采取串并聯(lián)混合連接系統(tǒng)形式。ETS通過4個AST電磁閥帶電控制高壓油的建立。當(dāng)4個AST電磁閥帶電,建立起高壓油壓,汽輪機(jī)掛閘。當(dāng)AST1,AST3電磁閥中任意一個失電,同時AST2、AST4電磁閥任意一個失電,高壓油失去,汽輪機(jī)打閘。而ETS機(jī)柜雙電源來自汽機(jī)熱控電源柜UPS與保安電源,引入ETS機(jī)柜的兩路電源經(jīng)過切換模塊出來冗余的220VAC電源兩路,一路電源串入AST1,AST3電磁閥回路,另外一路串入AST2,AST4電磁閥回路。此種接法保證了機(jī)組正常運(yùn)行情況下,任意一路電源失去,4個AST能保持繼續(xù)帶電,但此種設(shè)計存在設(shè)備誤動可能性,當(dāng)4個AST電磁閥火線任意一個接地極有可能將電源切換模塊燒掉,造成4個AST電磁閥同時失電,汽輪機(jī)跳機(jī)。

        3.2 優(yōu)化內(nèi)容

        ETS機(jī)柜兩路電源不經(jīng)過電源切換模塊,直接采取UPS電源控制AST1、AST3電磁閥,保安電源控制AST2,AST4電磁閥。此種設(shè)計方案防止機(jī)組的誤動,當(dāng)任意一路電源失去或者任意一路電源火線接地只會讓AST1、AST3失電或者AST2、AST4失電,由于危急遮斷電磁閥采用串并聯(lián)混合連接系統(tǒng)形式,此種情況不會導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn),保證了機(jī)組長期穩(wěn)定安全運(yùn)行。

        4 大軸相對振動保護(hù)

        4.1 優(yōu)化前設(shè)計

        主機(jī)檢測TSI部分采用EPRO MMS6000系列,振動測量由X、Y兩個方向的相對振動組成。保護(hù)邏輯為:當(dāng)任意瓦的X或Y向相對振動達(dá)危險值時發(fā)“汽輪機(jī)振動大”保護(hù)信號,送至ETS系統(tǒng)跳機(jī)。振動保護(hù)動作的準(zhǔn)確性與振動探頭的安裝位置有關(guān),若振動探頭的安裝間隙過小,探頭端部的線圈絕緣層磨損會造成線圈短路或開路,保護(hù)存在誤動可能性。若探頭的安裝間隙過大,探頭的工作點超出其線性工作區(qū)會影響測量精度,可能造成保護(hù)誤動作或拒動作。

        4.2 優(yōu)化內(nèi)容

        針對大軸相對振動存在的問題進(jìn)行了如下優(yōu)化,將大軸相對振動保護(hù)邏輯修改為任意大軸X向振動值達(dá)到危險值且Y向達(dá)到報警值或者Y向振動值達(dá)到危險值且X向達(dá)到報警值時發(fā)“汽輪機(jī)振動大”保護(hù)信號,送至ETS系統(tǒng)跳機(jī),防止了由于單個振動探頭或者延長電纜有問題,造成保護(hù)誤動作。

        5 結(jié)束語

        通過機(jī)組TSI超速試驗和電源試驗以及本廠主機(jī)保護(hù)的優(yōu)化完善,對保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行、降低停機(jī)、設(shè)備損壞機(jī)率,提高經(jīng)濟(jì)效益都有深遠(yuǎn)的意義。

        參考文獻(xiàn)

        [1]谷俊杰,丁長富.汽輪機(jī)控制系統(tǒng)和保護(hù)[M].中國電力出版社,2002.

        [2]吳季蘭.汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)[M].中國電力出版社,1998.

        作者簡介:張永旺(1988-),籍貫:天津,本科學(xué)歷,職位:助理工程師,研究方向:電力自動化。

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