賈昌磊

摘 要：總結(jié)了某電廠上汽-西門子型超超臨界百萬千瓦汽輪機控制系統(tǒng)發(fā)生的問題和存在的安全隱患。從汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）的控制策略出發(fā)，分析閥門測量、控制等方面的薄弱環(huán)節(jié)，并提出了相關(guān)優(yōu)化建議，以供同類型火電機組參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)；邏輯優(yōu)化；西門子汽輪機；SPPA-T3000

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.232

1 引言

某電廠1×1000MW汽輪機組是上海汽輪機廠引進西門子技術(shù)生產(chǎn)的N1000-28/600/620型超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機。機組配置2個高主閥、2個高調(diào)閥、2個中主閥、2個中調(diào)閥及1個補汽閥。汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）與緊急停機系統(tǒng)（ETS）為軟、硬件一體化設(shè)計，控制系統(tǒng)為SPPA-T3000，采用西門子汽輪機控制策略，在實現(xiàn)最短啟動時間和最高可用性的經(jīng)濟要求的同時又保證了汽輪機的安全可靠。

但是，由于西門子DEH控制系統(tǒng)是按照標準的模塊設(shè)計的，對機組、設(shè)備、系統(tǒng)的要求很高，為了充分發(fā)揮西門子DEH控制系統(tǒng)的性能優(yōu)勢，必須結(jié)合實際，因地制宜的進行一些改進，以提高機組的安全性和經(jīng)濟性。本文從報警功能、閥門控制等方面進行分析，并提出了相關(guān)建議，以供參考。

2 加強重要設(shè)備的運行狀態(tài)監(jiān)視

DEH系統(tǒng)采用冗余化與分散布置相結(jié)合的設(shè)計方式，確保設(shè)備故障對整個系統(tǒng)的影響最小，設(shè)備故障不易察覺。因此，應(yīng)將220VAC電源、交直流轉(zhuǎn)換器、各路模件電源、電磁閥電源等重要設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視接入控制系統(tǒng)，并設(shè)置報警。應(yīng)增加DEH重要測點異常報警，包括冗余測點偏差越限、速率變化過快、超量程、斷線、閥門指令反饋偏差大、服務(wù)器異常、硬件故障、GPS時鐘異常、網(wǎng)絡(luò)或交換機異常等，及時發(fā)現(xiàn)并處理異常事件。

3 閥門快關(guān)保護的邏輯優(yōu)化

該系統(tǒng)設(shè)計有諸多條件觸發(fā)進汽閥門關(guān)閉。其中一項為，閥門流量指令比實際閥門的流量小25%以上觸發(fā)快關(guān)，直接打開遮斷閥，關(guān)閉閥門。此種情況在轉(zhuǎn)速/負荷控制器輸出大幅振蕩，或LVDT反饋大幅往上跳變時發(fā)生。這項保護用于防止并網(wǎng)前轉(zhuǎn)速失控，并網(wǎng)后觸發(fā)該項保護極易引發(fā)調(diào)節(jié)系統(tǒng)失控，存在安全風險。對此，可在該項保護中增加“未并網(wǎng)”信號、轉(zhuǎn)速超過額定值等限制條件，防止非轉(zhuǎn)速失控情況下誤動作，導致異常擴大。

4 閥門管理曲線優(yōu)化

高調(diào)門開度高于65%以后，調(diào)節(jié)能力較弱[1]， 此時應(yīng)開啟補汽閥輔助調(diào)節(jié)，但考慮到補汽閥開啟后對熱耗及機組振動帶來的負面影響，補汽閥處于強制關(guān)閉或限開度投入狀態(tài)，與原設(shè)計存在較大偏差[2]。為了在機組的控制系統(tǒng)中實現(xiàn)最優(yōu)的運行方式和參數(shù)，應(yīng)通過負荷變動試驗，在兼顧機組經(jīng)濟性和負荷響應(yīng)能力的前提下，優(yōu)化閥門管理曲線。

5 一次調(diào)頻功能

一次調(diào)頻功能并網(wǎng)后應(yīng)自動投入，同時限制一次調(diào)頻在最低穩(wěn)燃負荷至最大連續(xù)運行負荷之間動作，避免負荷擾動使汽輪發(fā)電機組在不穩(wěn)定區(qū)或超負荷運行。

6 防止油動機故障漏油優(yōu)化

由于快關(guān)電磁閥斷線、電磁閥進油節(jié)流孔堵塞、或者單向閥卡澀將引起單向閥通路，使油動機進油和回油接通，油動機關(guān)閉。同時，由于閥門開度指令還存在，而閥位反饋為零，使閥門控制卡的輸出電流進一步增加直至最大，使EH壓力油直通回油。一個伺服閥的流量最大可達200L/min，遠超油泵的出力，使EH母管油壓下降，直至EH油壓低保護動作停機。為防止這種情況，可通過“斷線檢測”、“指令反饋偏差大”等信號綜合判斷閥門異常關(guān)閉，將該閥門的閥位限制值置零，防止油壓進一步下降，維持機組運行。

7 單閥位傳感器存在安全隱患

每支進汽閥門安裝一支磁致伸縮位移傳感器，用于閥位測量、控制。磁致伸縮位移傳感器具有量程大、非接觸、精度高、速度快、防護等級高等卓越特性，廣泛用于工業(yè)控制領(lǐng)域。

但由于磁致扭轉(zhuǎn)波的反射波、外界電磁干擾、機械振動等影響均會引入噪聲，導致測量信號不穩(wěn)定，具體表現(xiàn)為閥位信號的邊沿抖動[3]。閥位信號不準確直接影響汽輪機轉(zhuǎn)速/負荷控制系統(tǒng)的正常運行，甚至導致汽輪機單側(cè)進汽、超速、超額定參數(shù)運行等不安全事件。因此，單閥位測量裝置是DEH系統(tǒng)中的一個薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)參照傳統(tǒng)設(shè)計，更改為雙閥位測量裝置，并在DEH系統(tǒng)中進行閥位信號高選處理，做為最終的閥位測量值。

8 防止超速保護裝置誤動

汽輪機超速保護采用兩套獨立的BRAUN E16系列電子超速保護裝置實現(xiàn)，每套超速保護由硬回路“三選二”后輸出超速遮斷。該裝置設(shè)置有定期自檢功能，“通道故障”消失（30s）后重新進行超速通道測試，通道測試期間發(fā)生故障極易導致超速保護誤動。應(yīng)結(jié)合實際，慎重考慮該系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定，并完善報警功能，避免超速保護誤動或拒動[4]。

9 結(jié)語

上海汽輪機廠生產(chǎn)的超超臨界汽輪發(fā)電機組設(shè)計理念與以往機型存在較大差異，控制策略更加復雜，上述幾點建議供使用同類型系統(tǒng)的同行參考。

參考文獻：

[1]費惟慶.1000mw超超臨界汽輪機配汽方式優(yōu)化試驗[J].熱力透平，2015，44（02）：90-93.

[2]彭澤瑛，顧德明.補汽調(diào)節(jié)閥技術(shù)在百萬千瓦全周進汽汽輪機中的應(yīng)用[J].熱力透平，2004，33（04）：223-227.

[3]于希文，趙輝，劉偉文，張永杰.磁致伸縮位移傳感器感應(yīng)信號的分析調(diào)理[J].大連交通大學學報，2013，34（03）：56-60.

[4]林昇.SPPA-T3000系統(tǒng)超速保護裝置性能分析與改進[J].發(fā)電設(shè)備，2013，27（02）：105-108.