摘 要：本文介紹了哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的QFSN-660-2型發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)斷流保護(hù)的測點(diǎn)取樣方式和保護(hù)邏輯關(guān)系，分析了發(fā)電機(jī)定冷水?dāng)嗔鞅Ｗo(hù)存在的隱患，通過在發(fā)電機(jī)定冷水進(jìn)水母管管道上加裝多孔取樣標(biāo)準(zhǔn)孔板和保護(hù)邏輯優(yōu)化消除了發(fā)電機(jī)斷流保護(hù)存在的安全隱患。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；斷流保護(hù)；邏輯優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.016

1 概述

寧夏某電廠一期2×600MW工程安裝兩臺哈爾濱電機(jī)廠設(shè)計(jì)制造的QFSN-660-2型，三相同步汽輪發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)采用水氫氫冷卻方式，即定子繞組內(nèi)水冷，轉(zhuǎn)子繞組氣隙取氣氫內(nèi)冷，定子鐵芯和定、轉(zhuǎn)子表面及端部結(jié)構(gòu)件氫氣表面冷卻。

發(fā)電機(jī)的定子冷卻水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)方式，使連續(xù)的除鹽水通過定子線圈空心導(dǎo)線，帶走線圈損耗產(chǎn)生的熱量。補(bǔ)入水箱的化水除鹽水通過電磁閥、過濾器，最后進(jìn)入水箱。啟機(jī)前管道、閥門、集裝所有元件和設(shè)備要多次沖洗排污，直至水質(zhì)取樣化驗(yàn)合格后方可向發(fā)電機(jī)定子線圈充化學(xué)除鹽水。水箱內(nèi)的水通過定冷水泵升壓后經(jīng)過定冷水器、過濾器，然后再進(jìn)入發(fā)電機(jī)定子線圈的回流管，將發(fā)電機(jī)定子線圈的熱量帶出來再回到水箱，完成一個(gè)閉式循環(huán)。為了改善進(jìn)入發(fā)電機(jī)定子線圈的水質(zhì)，將進(jìn)入發(fā)電機(jī)總水量的5-10%的水不斷經(jīng)過離子交換器進(jìn)行處理，然后回到水箱。

發(fā)電機(jī)的定子冷卻水?dāng)嗔鞅Ｗo(hù)設(shè)置方式是考慮讓發(fā)電機(jī)在定子線圈冷卻水突然中斷后暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行一個(gè)較短的時(shí)間（例如30秒），以便通過啟動(dòng)備用泵等措施來恢復(fù)供水，如在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)發(fā)電機(jī)的水系統(tǒng)不能恢復(fù)供水，發(fā)電機(jī)將立即解列跳閘停機(jī)。 發(fā)電機(jī)在定子線圈冷卻水突然中斷后暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行一個(gè)較短的時(shí)間（發(fā)電機(jī)定冷水?dāng)嗔鞯臅r(shí)間長短根據(jù)負(fù)荷、環(huán)境溫度、等因素決定0.5-2分鐘），為此我廠發(fā)電機(jī)定冷水?dāng)嗔鞯谋Ｗo(hù)是定冷水流量小于52±2T/H延時(shí)30秒動(dòng)作。

2 設(shè)備現(xiàn)狀

2.1 保護(hù)測點(diǎn)布置

發(fā)電機(jī)斷流保護(hù)測點(diǎn)取樣母管安裝在發(fā)電機(jī)定子冷卻水進(jìn)、回水母管上，取樣母管上再安裝四個(gè)定冷水流量低開關(guān)；開關(guān)信號分別獨(dú)立送至DCS系統(tǒng)，其中差壓開關(guān)4作為軟光字報(bào)警，提醒運(yùn)行人員，另外三個(gè)信號采用“三取二”邏輯方式判斷發(fā)電機(jī)斷流，延時(shí)30秒后將定冷水?dāng)嗔餍盘査椭岭姎獍l(fā)變組保護(hù)柜，發(fā)電機(jī)解列。

2.2 保護(hù)邏輯設(shè)置

哈爾濱電機(jī)廠的QFSN-660-2型發(fā)電機(jī)的斷流保護(hù)的流量定值為52±2T/H，當(dāng)發(fā)電機(jī)定冷水流量小于52±2T/H時(shí)，延時(shí)30秒后向發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置發(fā)送發(fā)電機(jī)定冷水流量低Ⅱ值信號，請求發(fā)電機(jī)解列，發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置解列發(fā)電機(jī)。

2.3 可靠性分析

孔板流量計(jì)理論流量計(jì)算公式為：

式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；c為流出系數(shù)，無量綱；β=d/D，無量鋼；d為工況下孔板內(nèi)徑，mm；D為工況下上游管道內(nèi)徑，mm；ε為可膨脹系數(shù)，無量綱；Δp為孔板前后的差壓值，Pa；ρ1為工況下流體的密度，kg/m3。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)理論流量計(jì)算公式可以得到，體積流量與孔板前后的差壓值成正比例關(guān)系，與工況下流體的密度成反比關(guān)系。然而，發(fā)電機(jī)斷流保護(hù)取發(fā)電機(jī)兩端差壓值為保護(hù)信號，發(fā)電機(jī)本體定冷水管路并非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，故發(fā)電機(jī)兩端的定冷水差壓值無法準(zhǔn)確反映流經(jīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的定冷水流量，當(dāng)發(fā)電機(jī)長期運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部結(jié)垢或堵塞會引起發(fā)電機(jī)進(jìn)、回水母管之間的差壓變化，而發(fā)電機(jī)斷流保護(hù)的差壓值時(shí)在發(fā)電機(jī)檢修后內(nèi)部結(jié)構(gòu)未發(fā)生結(jié)垢或堵塞之前的差壓值，這樣必然引起發(fā)電機(jī)斷流保護(hù)差壓定值與發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行工況不相符的現(xiàn)象。機(jī)組運(yùn)行過程中，檢修人員無法判斷發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化，更無法斷定發(fā)電機(jī)斷流保護(hù)的差壓值是否發(fā)生變化，發(fā)電機(jī)基本處于保護(hù)定值失控狀態(tài)。

通過以上分析，定冷水?dāng)嗔鞅Ｗo(hù)的設(shè)置上應(yīng)該重新討論研究，必須做出可行方案，優(yōu)化改進(jìn)，并作調(diào)試成功后才能消除隱患。

3 優(yōu)化改進(jìn)依據(jù)

（1）發(fā)電機(jī)斷流保護(hù)測點(diǎn)取自定冷水進(jìn)出水母管，三個(gè)差壓開關(guān)共用一對取樣管路，不符合《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》9.4.3條：所有重要的主、輔機(jī)保護(hù)都應(yīng)采用“三取二”的邏輯判斷方式，保護(hù)信號應(yīng)遵循從取樣點(diǎn)到輸入模件全程相對獨(dú)立的原則，確因系統(tǒng)原因測點(diǎn)數(shù)量不夠，應(yīng)有防止保護(hù)誤動(dòng)措施的要求。

（2）當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部管路堵塞后發(fā)電機(jī)進(jìn)出水差壓增大，當(dāng)前的這種斷流保護(hù)測點(diǎn)取樣方式并不能真實(shí)反映發(fā)電機(jī)定冷水是否斷流。

4 改造方案

（1）在發(fā)電機(jī)定冷水進(jìn)水流量孔板后直管段增加一臺三孔流量孔板，孔板安裝位置嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的按照要求，就地安裝三臺流量變送器測量發(fā)電機(jī)進(jìn)水流量，并將流量信號傳送至DCS畫面。

（2）DCS系統(tǒng)中保留兩套發(fā)電機(jī)斷流保護(hù)，第一套為發(fā)電機(jī)廠家原設(shè)計(jì)開關(guān)量信號邏輯，將三個(gè)定冷水流量低Ⅱ值信號取“三取二”邏輯后觸發(fā)斷流保護(hù)信號；第二套邏輯為新增的模擬量信號邏輯：在DCS系統(tǒng)中將每個(gè)流量模擬量信號取低Ⅱ值（52t/h），三路流量低Ⅱ值信號采用“三取二”邏輯觸發(fā)發(fā)電機(jī)斷流信號；兩套邏輯為“或”關(guān)系，均能觸發(fā)發(fā)電機(jī)斷流保護(hù)動(dòng)作，達(dá)到保護(hù)發(fā)電機(jī)的作用。

5 結(jié)論

通過對斷流保護(hù)測點(diǎn)的改造和保護(hù)邏輯的優(yōu)化，消除了發(fā)電機(jī)長期運(yùn)行造成保護(hù)定值與發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)不匹配的隱患，還能更精確的監(jiān)測發(fā)電機(jī)定子冷卻水流量，經(jīng)過長期的運(yùn)行考驗(yàn)，改造后的發(fā)電機(jī)定冷水?dāng)嗔鞅Ｗo(hù)系統(tǒng)運(yùn)行正常，從未發(fā)生過保護(hù)的誤動(dòng)和拒動(dòng)事故。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳永生，方可人等.熱工測量及儀表[M].北京：中國電力出版社， 2007.

[2]孫國彬.QFQS（QFS）系列水冷發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)的探討[J].電氣應(yīng)用，2009，28（24）：60-63.

[3]吳彥龍，陳鑫水，羅樹能.定子冷卻水系統(tǒng)保護(hù)設(shè)置存在的隱患與優(yōu)化[J].電力技術(shù)，2009（24）：42-45.

作者簡介：高起棟（1983-），男，青海樂都人，本科，從事發(fā)電廠熱工自動(dòng)化檢修維護(hù)工作。endprint