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        600MW機組汽機側(cè)熱工保護完善及優(yōu)化

        2019-07-05 18:43:32劉鑫
        智富時代 2019年5期

        劉鑫

        【摘 要】本項目針對熱工設(shè)備故障引起的主機和重要輔機設(shè)備誤跳閘現(xiàn)象及熱工人員日常投/切保護過程可能出現(xiàn)的誤操作予以統(tǒng)計分析,優(yōu)化控制邏輯及設(shè)備改造以提高熱工保護動作可靠性為目的,達到提高運行機組的穩(wěn)定可靠性,屬科技創(chuàng)新型項目。

        【關(guān)鍵詞】熱工設(shè)備故障;控制邏輯;可靠性

        熱工聯(lián)鎖保護是火電廠實現(xiàn)安全可靠運行非常重要的一環(huán),聯(lián)鎖保護如果設(shè)計不夠完善可靠,輕則引起主輔設(shè)備的誤動作或拒動作,重則在異常工況下導(dǎo)致設(shè)備損壞或人員傷亡事故。但是由于種種原因、熱工保護邏輯的完善性和合理性、熱工保護信號的取樣方式和配置,都存在不盡如人意的地方,引發(fā)熱工保護系統(tǒng)誤動的現(xiàn)象還是時有發(fā)生。為此,本人結(jié)合工作實際,結(jié)合自身及兄弟單位、相應(yīng)科研院所的經(jīng)驗,通過熱工保護邏輯完善及設(shè)備改造,減少人為因素和不合理保護設(shè)計造成的熱工保護誤動作幾率,達到提高機組運行的穩(wěn)定、可靠性。

        1.1汽輪機遮斷(ETS)優(yōu)化

        1.1.1針對汽輪機遮斷保護系統(tǒng)(ETS)存在的單點主保護,通過增加節(jié)點信號并優(yōu)化控制邏輯實現(xiàn)三取二,提高主保護動作的可靠性。

        1.1.2 針對汽輪機遮斷保護系統(tǒng)(ETS)啟/停機過程經(jīng)常投入/解除的保護及機組運行期間由于臨時處理缺陷可能需要解除的保護,在觸摸屏增加一頁專用的保護投/切按鈕,代替原來的拆/接線解除保護方式,防止熱工檢修人員誤操作

        1.2汽輪機監(jiān)測儀表(TSI)系統(tǒng)優(yōu)化

        1.2.1針對汽輪機監(jiān)測儀表(TSI)系統(tǒng)軸向位移單一卡件監(jiān)測,通過增加3500/42M卡件實現(xiàn)分卡件監(jiān)測,避免由于單一卡件故障引起的主機誤跳閘。

        1.2.2針對汽輪機監(jiān)測儀表(TSI)系統(tǒng)振動大、軸向位移大、高壓缸差脹大、低壓缸差脹大等主保護單卡件單通道輸出狀況,通過增加繼電器輸出卡件,實現(xiàn)多卡件布置多通道輸出,在汽輪機ETS系統(tǒng)實現(xiàn)三取二保護。

        1.3小汽輪機遮斷(小機ETS)優(yōu)化

        針對小機ETS系統(tǒng)跳閘回路跳閘電磁閥單一布置且常帶電設(shè)計,當任一電磁閥故障失電均造成小機誤跳閘,優(yōu)化設(shè)計高壓抗燃油及低壓安全油跳閘回路,高壓抗燃油回路設(shè)計4個20/AST電磁閥且串/并連接安裝;低壓安全油回路設(shè)計2個20/TT電磁閥且并聯(lián)連接安裝,可以防止由于任一單個電磁閥故障引起的小機誤跳閘。

        1.4 DCS系統(tǒng)保護界面優(yōu)化

        針對DCS系統(tǒng)重要輔機增加的眾多保護,為減少熱工人員通過DCS系統(tǒng)邏輯強制停止掃描解除保護過程出現(xiàn)人為的誤操作,通過優(yōu)化控制邏輯并增加保護投/切軟按鈕且當聯(lián)鎖保護條件觸發(fā)時閉鎖熱工人員投入,防止設(shè)備誤跳閘。

        通過前期現(xiàn)場工作經(jīng)驗的總結(jié),設(shè)計優(yōu)化方案并進行論證,2018年逐步實施了小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造;汽輪機TSI系統(tǒng)重要參數(shù)分卡件布置,跳閘信號輸出實現(xiàn)多卡件布置多通道輸出;汽機ETS系統(tǒng)優(yōu)化單點主保護實現(xiàn)三取二保護,觸摸屏增加保護投/切按鈕;DCS系統(tǒng)重要輔機設(shè)備優(yōu)化跳閘邏輯,DCS畫面增加聯(lián)鎖保護投/切軟按鈕切聯(lián)鎖保護跳閘條件閉鎖熱工人員保護投入;確保了主機及重要輔機設(shè)備的安全、可靠運行。

        【應(yīng)用推廣情況】

        經(jīng)過2018年通過現(xiàn)場應(yīng)用的不斷總結(jié),熱工保護的持續(xù)完善及優(yōu)化,熱工保護設(shè)計更加合理,保護軟投/切按鈕更易于熱工人員投/切保護且可以有效的降低人為誤操作的幾率。熱工保護的完善及優(yōu)化持續(xù)進行,對提高機組安全穩(wěn)定運行意義重大,推廣前景廣闊。

        【詳細科學(xué)技術(shù)內(nèi)容】

        1、立項背景

        汽輪機ETS系統(tǒng)外部跳閘主保護信號最初設(shè)計均為單點保護,由于電纜或其他原因信號傳輸過程極易出現(xiàn)保護誤動或拒動,不符合主保護三取二設(shè)計的要求;汽輪機TSI系統(tǒng)軸向位移重要參數(shù)集一塊卡件進行監(jiān)測及其他保護設(shè)計均集一塊繼電器輸出卡件輸出,容易造成因為某一卡件故障引起汽輪機誤跳閘;小機ETS系統(tǒng)跳閘回路設(shè)計均為單電磁閥常帶電運行,電磁閥長期帶電發(fā)熱曾出現(xiàn)由于單電磁閥故障引起小機誤跳閘,最初的設(shè)計也不滿足保護設(shè)計的要求;#3、#4機組DCS系統(tǒng)重要輔機設(shè)備保護跳閘條件設(shè)計較多,正常運行期間由于設(shè)備消缺常需要臨時解除保護,無論通過拆/接線還是邏輯強制均容易出現(xiàn)人為的誤操作,通過增加保護投/切軟按鈕可以杜絕人為誤操作的幾率?;谝陨显?,2018年,機組汽機側(cè)保護不斷通過熱工保護完善、優(yōu)化及設(shè)備改造,使保護設(shè)計更加合理,降低保護誤發(fā)及人為誤操作的幾率。

        2、詳細科學(xué)技術(shù)內(nèi)容

        (一)汽輪機ETS系統(tǒng)主保護信號完善與優(yōu)化

        1.1 對大機ETS系統(tǒng)外部主保護單點信號進行優(yōu)化,由原設(shè)計的單點保護動作優(yōu)化設(shè)計為三取二動作保護,汽輪機主要優(yōu)化保護如下:

        汽輪機ETS系統(tǒng)單點主保護優(yōu)化設(shè)計效果圖

        ①汽輪機振動大跳閘保護信號,接收TSI系統(tǒng)3個開關(guān)量信號,ETS系統(tǒng)進行三取二邏輯判斷;

        ②汽輪機軸向位移1保護跳閘信號,接收TSI系統(tǒng)3個開關(guān)量信號,ETS系統(tǒng)進行三取二邏輯判斷;

        ③汽輪機軸向位移2保護跳閘信號,接收TSI系統(tǒng)3個開關(guān)量信號,ETS系統(tǒng)進行三取二邏輯判斷;

        ④汽輪機高差大保護跳閘信號,接收TSI系統(tǒng)3個開關(guān)量信號,ETS系統(tǒng)進行三取二邏輯判斷;

        ⑤汽輪機低差大保護跳閘信號,接收TSI系統(tǒng)3個開關(guān)量信號,ETS系統(tǒng)進行三取二邏輯判斷;

        ⑥鍋爐MFT跳閘保護信號,接收DCS系統(tǒng)3個開關(guān)量信號,ETS系統(tǒng)進行三取二邏輯判斷;

        邏輯優(yōu)化過程,同一信號的3個開關(guān)輸入信號必須分卡件布置,保護跳閘邏輯設(shè)計合理,跳閘回路采用雙通道,有效的防止“拒動”和“誤動”。

        大機ETS系統(tǒng)跳閘邏輯進行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計,ETS觸摸屏增加相應(yīng)的信號狀態(tài)顯示,達到實時直觀的在線監(jiān)測,易于熱工人員的巡檢并及時發(fā)現(xiàn)異常。

        1.2大機ETS觸摸屏增加保護投/切按鈕

        根據(jù)對檢修及維護經(jīng)驗的總結(jié),ETS系統(tǒng)增加凝汽器真空低、潤滑油壓低、EH油壓低、軸承振動大、軸向位移大等保護跳閘信號投/切按鈕,杜絕機組運行期間消缺過程解除保護拆/接線可能發(fā)生的人為誤操作。

        汽輪機ETS系統(tǒng)保護投/切按鈕效果圖

        (二)汽輪機TSI系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測及跳閘信號優(yōu)化

        2.1汽輪機軸向位移監(jiān)測分卡件監(jiān)測:汽輪機TSI系統(tǒng)框架一增加1塊3500/42M卡件,將4個軸向位移信號實現(xiàn)分卡件監(jiān)測。

        2.2汽輪機TSI系統(tǒng)框架一和框架二分別增加2塊3500/32M繼電器輸出卡,實現(xiàn)同一信號三路輸出且分卡件布置。

        汽輪機TSI系統(tǒng)軸向位移及繼電器輸出卡件優(yōu)化設(shè)計后效果圖

        (三)小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造

        小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造為雙通道冗余配置,高壓抗燃油跳閘電磁閥為帶串并聯(lián)的4個電磁閥(失電跳閘)、低壓透平油跳閘電磁閥為并聯(lián)的2個電磁閥(帶電跳閘);新增小機跳閘AST壓力開關(guān)及ASP油壓變送器,ASP油壓實時顯示(小機掛閘后顯示約為一次安全油壓的1/2),可根據(jù)ASP油壓的變化判斷高壓抗燃油跳閘電磁閥故障發(fā)生可以避免因單個電磁閥故障引起小機跳閘異常情況的發(fā)生。

        小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造跳閘電磁閥安裝設(shè)計圖

        小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造跳閘電磁閥控制回路設(shè)計原理圖

        小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造現(xiàn)場竣工圖

        (四)DCS系統(tǒng)重要輔機設(shè)備聯(lián)鎖保護優(yōu)化,增加聯(lián)鎖保護投/切軟按鈕

        DCS系統(tǒng)根據(jù)熱工人員維護經(jīng)驗進行總結(jié),將啟/停機過程及日常維護消缺過程經(jīng)常涉及的聯(lián)鎖保護進行優(yōu)化,增加聯(lián)鎖保護投/切軟按鈕且聯(lián)鎖保護跳閘條件觸發(fā)閉鎖熱工人員投入,防止人為誤操作。

        關(guān)鍵技術(shù):

        通過小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造及熱工保護完善和優(yōu)化,提高大、小機ETS系統(tǒng)保護及TSI系統(tǒng)重要參數(shù)監(jiān)測及跳閘信號輸出可靠性;增加保護投/切軟按鈕杜絕熱工人員人為誤操作現(xiàn)象的發(fā)生。

        創(chuàng)新點:

        小機跳閘回路改造實現(xiàn)雙通道冗余配置;增加汽輪機ETS系統(tǒng)主保護及DCS系統(tǒng)重要輔機設(shè)備聯(lián)鎖保護投/切軟按鈕|

        實際運行效果:

        2018年,完成小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造、汽輪機ETS系統(tǒng)保護完善及優(yōu)化并在觸摸屏增加主保護投/切按鈕、汽輪機TSI系統(tǒng)重要參數(shù)分卡件監(jiān)測及保護信號實現(xiàn)分卡件多通道輸出;DCS系統(tǒng)及DEH系統(tǒng)重要輔機聯(lián)鎖保護增加投/切保護軟按鈕;經(jīng)過近一年熱工保護持續(xù)的完善及優(yōu)化,熱工保護動作更加安全可靠,在提高機組安全、穩(wěn)定運行取得了重大突破!

        【參考文獻】

        [1]陳博川,張建玲.火力發(fā)電廠熱工控制技術(shù)【M】.長沙;湖南科學(xué)技術(shù)出版社,2001 .

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        [3]江寧,電廠熱工保護完善原則的探討【J】.福建電力與電工,2004(4).

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