楊志軍

摘要：山西兆豐鋁電有限責(zé)任公司自備電廠2#機(jī)組在運(yùn)行過程中，由于汽輪機(jī)兩路速度傳感器故障，轉(zhuǎn)速測量出現(xiàn)誤差，DEH系統(tǒng)超速保護(hù)動(dòng)作，造成汽輪機(jī)跳閘。為了能夠有效避免這種因部分速度傳感器損壞，造成汽輪機(jī)主保護(hù)誤動(dòng)作發(fā)生。本文對DEH系統(tǒng)中超速保護(hù)動(dòng)作條件和SD模塊中速度的優(yōu)選算法進(jìn)行了研究，提出一些優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：DEH;轉(zhuǎn)速;SD模塊;跳閘

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）06-0060-02

1 電廠DEH系統(tǒng)及測速模塊（以下簡稱SD模塊）簡介

電廠裝機(jī)容量為3×135MW，三臺(tái)汽輪機(jī)是哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的超高壓、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽抽凝式汽輪機(jī)。與該機(jī)組配套的數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）采用北京國電智深控制技術(shù)有限公司EDPF-NT型分散控制系統(tǒng)硬件，主要實(shí)現(xiàn)超速保護(hù)（OPC）、汽機(jī)基本控制（BTC）和汽機(jī)自啟停（ATC）等功能。液壓部分采用了高壓抗燃油裝置，工作壓力為12～14Mpa，系統(tǒng)采取一對一的方式來實(shí)現(xiàn)對汽輪機(jī)的控制，即DEH發(fā)出的閥位控制指令通過7塊EDPF-VCⅡ卡分別送到7個(gè)調(diào)節(jié)汽門（4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥、2個(gè)中壓調(diào)節(jié)閥、1個(gè)抽汽調(diào)節(jié)閥）的電液伺服閥（MOOG閥）上;MOOG閥將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)，由安裝在油動(dòng)機(jī)上的高壓抗燃油執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)調(diào)速汽門的蒸汽閥頭開啟和關(guān)閉。

SD模塊是DEH系統(tǒng)中的速度測量模塊，主要用于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的測量、優(yōu)選正確的速度信號(hào)給DEH系統(tǒng)。每一塊SD模塊有三個(gè)模擬量信號(hào)輸入（AI）通道，能夠測量三個(gè)速度信號(hào)，SD模塊接受到速度信號(hào)后通過三個(gè)獨(dú)立的波形整形電路、放大模塊、方波產(chǎn)生器、至計(jì)數(shù)器、CPU 定時(shí)讀取計(jì)數(shù)器的值，并通過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘校準(zhǔn)，精確計(jì)算出每一個(gè)速度值。通過優(yōu)選算法對接受到的三個(gè)速度值進(jìn)行優(yōu)選，選中正確的速度值，反饋給DEH系統(tǒng)。同時(shí)，當(dāng)選中的速度值大于3090時(shí)，通過兩路數(shù)字量輸出信號(hào)，發(fā)出 OPC 信號(hào)至工作現(xiàn)場。也就是說汽輪機(jī)OPC保護(hù)的實(shí)現(xiàn)是通過SD模塊內(nèi)部計(jì)算，直接作用于汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)汽門，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的103%超速保護(hù)。

2 DEH系統(tǒng)超速保護(hù)設(shè)計(jì)

DEH系統(tǒng)一共有三個(gè)超速的保護(hù)，即103%超速保護(hù)（OPC）、DEH 110%電氣超速跳閘（AST）、113%機(jī)械超速跳閘。

103%超速保護(hù)是指汽輪機(jī)甩負(fù)荷油開關(guān)跳閘或發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前速度超過3090RPM時(shí)，OPC電磁閥動(dòng)作，所有調(diào)節(jié)閥立刻關(guān)閉，保持3秒或速度降低到3060RPM后再重新打開。103%超速保護(hù)動(dòng)作時(shí)，只關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，主汽門不動(dòng)，即汽機(jī)不跳閘。103%超速保護(hù)動(dòng)作后，汽輪機(jī)速度被控制維持在3000轉(zhuǎn)/min。

110%電氣超速跳閘是指速度超過3300轉(zhuǎn)/min。時(shí)，DEH系統(tǒng)發(fā)出調(diào)整信號(hào)到ETS（汽輪機(jī)危急遮斷）系統(tǒng)，使AST電磁閥動(dòng)作，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，主汽門關(guān)閉，汽輪機(jī)跳閘，速度惰走。

113%機(jī)械超速跳閘是指速度超過3360轉(zhuǎn)/min。時(shí)，機(jī)械撞擊子在離心力的作用下飛出，使保安系統(tǒng)動(dòng)作，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，主汽門關(guān)閉，汽輪機(jī)跳閘，速度惰走。

3 本次跳閘原因分析

我廠汽輪機(jī)共有七個(gè)速度傳感器測量速度，其中一個(gè)速度傳感器信號(hào)輸出到汽輪機(jī)前箱上的速度表。三個(gè)電渦流速度傳感器信號(hào)輸出到TSI（汽輪機(jī)安全監(jiān)視）系統(tǒng)，TSI系統(tǒng)通過運(yùn)算，當(dāng)三個(gè)速度信號(hào)有兩個(gè)大于3300時(shí)，輸出110%超速，發(fā)出汽輪機(jī)跳閘信號(hào)。三個(gè)磁阻式速度測量傳感器，分別輸入到DEH系統(tǒng)的兩塊SD模塊中。每一塊SD模塊同時(shí)接受三個(gè)速度信號(hào)，SD模塊接受到三個(gè)速度信號(hào)后，選出數(shù)值最大的速度信號(hào)作為優(yōu)選速度信號(hào)，輸出給DEH系統(tǒng)，參與汽輪機(jī)的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)。

SD模塊除了能夠通過優(yōu)選算法選擇出最高速度外，還可以對速度信號(hào)是否正常進(jìn)行判斷，判斷的邏輯是在油開關(guān)閉合的狀態(tài)下，當(dāng)測量速度小于2950時(shí)，判斷為速度故障。如果有一路速度故障則輸出一路速度不可靠信號(hào)到DCS系統(tǒng)，如果兩路故障則輸出兩路速度不可靠信號(hào)到DCS系統(tǒng)。DEH在接受到兩路速度不可靠信號(hào)之后，輸出跳閘信號(hào)到汽輪機(jī)主保護(hù)系統(tǒng)。本次跳閘的原因就是因?yàn)镈EH接受到兩塊SD模塊中的兩路速度信號(hào)不可靠從而發(fā)出跳閘信號(hào)的。

但是運(yùn)行人員在操作畫面上得到的跳閘信息是DEH超速。從而對機(jī)組故障的處理造成了一定的延誤，主要是因?yàn)閮陕匪俣裙收蠒r(shí)發(fā)出的跳閘信號(hào)和DEH超速時(shí)發(fā)出的跳閘報(bào)警在DEH系統(tǒng)中使用的報(bào)警通道是一個(gè)通道，都是通過DEH系統(tǒng)內(nèi)的一塊DO卡輸出數(shù)字量信號(hào)到ETS系統(tǒng)，所以造成了跳閘信號(hào)和實(shí)際發(fā)生的現(xiàn)象不一致。

4 DEH跳閘邏輯和SD模塊速度優(yōu)選算法的研究

汽輪機(jī)有六個(gè)速度傳感器作為超速保護(hù)的信號(hào)，其中到DEH系統(tǒng)的三路速度信號(hào)，主要用于DEH邏輯中汽輪機(jī)的調(diào)整和DCS畫面速度的顯示。到TSI系統(tǒng)的三路速度信號(hào)專門用于汽輪機(jī)超速保護(hù)的使用。在DEH邏輯中，除了110%超速跳閘外，當(dāng)兩塊SD模塊都輸出兩路速度故障時(shí)，汽輪機(jī)也要跳閘停機(jī)。

國電智深EDPF-NT分散控制系統(tǒng)中的SD模塊對速度故障的優(yōu)選算法為：SD模塊接受到兩路速度低于2950時(shí)，自動(dòng)判斷為所有的速度都有問題，并且將優(yōu)選輸出速度值變?yōu)?輸入到DEH系統(tǒng)。如圖1所示，歷史曲線中我們可以看到：紅色、綠色、藍(lán)色曲線分別是速度1、速度2、速度3，黃色曲線為SD模塊優(yōu)選輸出的速度。我們可以看到速度3為1595，此時(shí)SD模塊輸出報(bào)警值一路速度不可靠。當(dāng)?shù)?2：48分7秒時(shí)，速度2變?yōu)?926，SD模塊輸出報(bào)警值兩路速度不可靠信號(hào)，同時(shí)優(yōu)選輸出的速度變?yōu)?，速度1始終是正常的。

SD模塊接受到兩路速度壞就判斷汽輪機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速有問題有些不妥。因?yàn)?，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的狀態(tài)下，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速在3000轉(zhuǎn)/min是常態(tài)，實(shí)際轉(zhuǎn)速與3000轉(zhuǎn)/min偏差大的話，相應(yīng)的發(fā)電機(jī)保護(hù)就會(huì)動(dòng)作。所以，SD模塊對速度的判斷應(yīng)該改為：在并網(wǎng)狀態(tài)下接受到的三個(gè)速度信號(hào)中有一個(gè)是3000的話，就認(rèn)為當(dāng)前的汽輪機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速為3000。同時(shí)輸出兩路速度故障報(bào)警到DCS系統(tǒng)，讓檢修維護(hù)人員盡快查清故障原因。SD模塊的作用主要是通過優(yōu)化算法給DEH系統(tǒng)提供真實(shí)的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。而在這次跳閘時(shí)，汽輪機(jī)的運(yùn)行正常，屬于保護(hù)的誤動(dòng)作。因此，兩路速度故障作為主保護(hù)信號(hào)停機(jī)并不妥當(dāng)。

5 結(jié)語

SD模塊通過優(yōu)選算法如何選出正確的速度值，不僅要考慮現(xiàn)場故障速度傳感器數(shù)量的多少，也要考慮正常速度傳感器的測量值。在SD模塊接收到兩個(gè)速度信號(hào)故障時(shí)，不能直接將優(yōu)選速度輸出為0，應(yīng)該輸出未判斷為故障的那個(gè)速度傳感器測量值。這樣能有效杜絕汽輪機(jī)超速主保護(hù)的誤動(dòng)作。同時(shí)DEH系統(tǒng)也不應(yīng)該將部分速度傳感器故障作為汽輪機(jī)的主保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] EDPF-NT分散控制系統(tǒng)硬件手冊[K].國電智深，2005.

[2] DEH系統(tǒng)邏輯手冊[K].哈爾濱自動(dòng)控制有限公司，2005.

Analysis of Steam Turbine Trip Caused by Damage of Primary DEH Speed Signal

YANG Zhi-jun

（Shanxi Zhaofeng Aluminum and Electricity Co.， Ltd.Self-owned Power Plant，Yangquan Shanxi 045000）

Abstract：Shanxi Zhaofeng Aluminum and Electricity Co.， Ltd.Self-owned Power Plant，The second electric generating unit，Because the faults of Two Speed Sensors in Steam Turbines.There are errors in speed measurement and overspeed protection action of DEH system， which results in turbine tripping. In order to effectively avoid the damage of some speed sensors， the main protection malfunction of steam turbine occurs. In this paper， the operation conditions of overspeed protection in DEH system and the optimal algorithm of speed in SD module are studied， and some optimization schemes are put forward.

Key words：Digital Electro-hydraulic;speed;speed module;trip