李哲璽

（山西京能呂臨發(fā)電有限公司，山西 呂梁 033299）

1 前言

汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)對(duì)汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行起著重要的作用。汽輪機(jī)交直流潤滑泵控制回路安全可靠，將對(duì)汽輪機(jī)在異常運(yùn)行時(shí)安全停止起著至關(guān)重要的作用。由于火電廠大部分電機(jī)采用DCS集中控制，當(dāng)DCS系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，只有到就地控制箱進(jìn)行操作啟停電機(jī)。而當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)異常需要停機(jī)，DCS系統(tǒng)又由于故障不能操作，只有到就地操作交直流潤滑及密封油泵，勢(shì)必造成時(shí)間的延誤，威脅汽輪機(jī)安全。

發(fā)電廠汽輪機(jī)交直流潤滑油泵電源選擇是否可靠、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，直接關(guān)系著交直流潤滑油泵系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，特別是近幾年直流潤滑油泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常為軟啟動(dòng)或PLC智能啟動(dòng)柜，但是，直流潤滑油泵通過軟啟動(dòng)裝置或PLC控制啟動(dòng)，當(dāng)軟啟動(dòng)裝置或PLC故障時(shí)，直流油泵將無法啟動(dòng)，直接影響發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，甚至?xí)斐蓴嘤蜔叩闹卮笫鹿省?/p>

2 公司汽輪機(jī)潤滑油電氣控制柜現(xiàn)狀分析

公司汽輪機(jī)工作時(shí)，潤滑油系統(tǒng)分別由一臺(tái)交流潤滑油泵和一臺(tái)直流潤滑油泵提供潤滑油，交流潤滑油泵電氣部分為一臺(tái)45kW交流潤滑油泵電動(dòng)機(jī)，電源電壓為三相380VAC供電；直流潤滑油泵為一臺(tái)22kW直流事故油泵電動(dòng)機(jī)，電源電壓為220VDC供電，作為交流潤滑油泵備用油泵。

為了確保汽輪機(jī)交、直流潤滑油泵可靠運(yùn)行，避免回路存在不合理的問題導(dǎo)致關(guān)鍵時(shí)候交直流潤滑油泵不能正常啟動(dòng)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)斷油燒瓦，為此特組織電氣、熱控檢修及運(yùn)行人員對(duì)機(jī)組的交直流潤滑油泵從電源到控制柜、控制柜的設(shè)計(jì)圖紙、DCS邏輯、就地壓力表進(jìn)行全面梳理。

2.1 交、直流潤滑油泵的運(yùn)行分析

交流潤滑油泵動(dòng)力電源采用兩段電源供電，兩段電源互為備用，即Ⅰ段電源供電時(shí)，Ⅱ段電源備用；當(dāng)Ⅰ段電源故障時(shí)，Ⅱ段電源立即自動(dòng)投入運(yùn)行。若Ⅰ段電源恢復(fù)后，只作為備用電源，只有當(dāng)Ⅱ段電源故障時(shí)，Ⅰ段才再次投入運(yùn)行，Ⅱ段亦然。

交流潤滑油泵提供主機(jī)運(yùn)行時(shí)所需潤滑油保證主機(jī)正常運(yùn)行。見圖1（交流潤滑油泵控制圖）。合上QF1，交流潤滑油泵主回路通電。啟動(dòng)交流潤滑油泵應(yīng)在油溫正常時(shí)進(jìn)行。按下啟動(dòng)按鈕SB2，主接觸器KM101吸合，KMY101吸合。經(jīng)Y-△啟動(dòng)延時(shí)完成后，KMY101釋放，KMS101吸合，此時(shí)，運(yùn)行指示燈HL1亮，停止時(shí)按下停止按鈕SB1，交流潤滑油泵停止工作，HL1熄，啟動(dòng)信號(hào)由KMS101送入DCS系統(tǒng)，停止信號(hào)由KMY101與KMS101共同送入DCS系統(tǒng)，可反映啟動(dòng)Y-△轉(zhuǎn)換過程。當(dāng)DCS1控制交流潤滑油泵時(shí)，HL2亮，但要停止交流潤滑油泵運(yùn)行，只有在DCS4允許手動(dòng)，由手動(dòng)才能停止。停止后，HL1熄，交流潤滑油泵的工作狀態(tài)與故障信號(hào)則由變送器TA1、FR101送入DCS系統(tǒng)。

直流事故油泵作為交流潤滑油泵的備用油泵，見圖2（直流事故油泵控制圖）直流事故油泵可在本柜手動(dòng)啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)按啟動(dòng)按鈕SB10，DCS5將直流事故油泵啟動(dòng)指示傳入本柜，HL10亮，停止時(shí)，按下SB9停止按鈕，直流事故油泵停止運(yùn)行HL10熄。當(dāng)直流事故油泵故障時(shí)，由DCS系統(tǒng)送來故障信號(hào)，HL14亮。直流事故油泵亦可條件自啟動(dòng)。HL10亮，但只能手動(dòng)停止，停止時(shí)，HL10熄。

2.2 交、直流潤滑油泵運(yùn)行存在的問題分析

經(jīng)過專業(yè)排查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的交直流潤滑油泵電源及控制回路存在以下問題：

（1）交流潤滑油泵雖然是雙電源，分別取自汽機(jī)PC和鍋爐PC，當(dāng)出現(xiàn)全廠停電時(shí)，汽機(jī)PC和鍋爐PC也將失電，交流潤滑油泵無法可靠啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)，只能靠直流潤滑油泵來運(yùn)行，交流電源設(shè)計(jì)的可靠性存在問題。

（2）就地、控制室交流潤滑油泵啟動(dòng)手動(dòng)按鈕經(jīng)過DCS4允許手動(dòng)控制閉鎖，當(dāng)出現(xiàn)DCS系統(tǒng)故障時(shí)，就地、遠(yuǎn)方無法啟動(dòng)交流潤滑油泵（見圖1）。

（3）熱控DCS的信號(hào)電纜出現(xiàn)接地時(shí)導(dǎo)致潤滑油泵控制回路失電，交流潤滑油泵無法啟動(dòng)。

（4）主機(jī)轉(zhuǎn)速、主油泵油壓低、潤滑油路油壓低經(jīng)過DCS1啟?？刂?，在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)（見圖1）。

（5）DCS1自動(dòng)投入，但是，自動(dòng)回路控制KA1線圈吸合，對(duì)KA1的接點(diǎn)接觸可靠性要求高，運(yùn)行中對(duì)接點(diǎn)的可靠性無法進(jìn)行檢查確認(rèn)；DCS4允許手動(dòng)控制投入，DCS4允許手動(dòng)指示燈HL13亮，允許手動(dòng)控制回路控制KA2線圈吸合，KA2的接點(diǎn)接觸可靠性要求高，運(yùn)行中對(duì)接點(diǎn)的可靠性無法進(jìn)行檢查確認(rèn)（見圖1）。

（6）DCS只有交直流潤滑油泵運(yùn)行的的狀態(tài)信號(hào)，單純依靠運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)判斷油泵電機(jī)是否運(yùn)行，判斷手段單一。

（7）直流潤滑油泵采用軟啟動(dòng)PLC智能JY-SPM控制柜（見圖2），但是，直流潤滑油泵通過軟啟動(dòng)PLC控制啟動(dòng)，當(dāng)軟啟動(dòng)裝置或PLC故障時(shí)，直流油泵將無法啟動(dòng)，直接影響發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，甚至?xí)斐蓴嘤蜔叩闹卮笫鹿省?/p>

（8）改造前圖紙?jiān)斠妶D1發(fā)電廠交流潤滑油泵控制系統(tǒng)圖、圖2直流潤滑油泵智能控制系統(tǒng)圖。

圖1 發(fā)電廠交流潤滑油泵控制系統(tǒng)圖

圖2 直流潤滑油泵智能控制系統(tǒng)圖

3 交流潤滑油泵電源及交、直流潤滑油泵控制回路改進(jìn)

（1）將1#機(jī)交流潤滑油泵電源1#鍋爐PC1A段1#汽輪機(jī)本體郵箱儀表控制柜（10BFC02GS002）間隔，改接至1#機(jī)保安備用（10BMA06GS001）間隔；將2#機(jī)交流潤滑油泵電源2#鍋爐PC2A段2#汽輪機(jī)本體郵箱儀表控制柜（20BFC02GS002）間隔，改接至2#機(jī)保安備用（20BMA06GS001）間隔。這樣可以避免全廠停電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)給保安段供電從而保證交流潤滑油泵可靠運(yùn)行2#機(jī)交流潤滑油泵電源同樣進(jìn)行改進(jìn)）。

（2）為了避免就地、控制室交流潤滑油泵啟動(dòng)手動(dòng)按鈕經(jīng)過DCS4允許手動(dòng)控制閉鎖，當(dāng)出現(xiàn)DCS系統(tǒng)故障時(shí)，無法啟動(dòng)潤滑油泵的問題，將交流潤滑油泵手動(dòng)啟、停控制回路的DCS4允許手動(dòng)控制閉鎖接點(diǎn)KA2輔助接點(diǎn)短接（即圖1中的B04和B07之間的KA2接點(diǎn)取消，直接連接）取消和程控停止按鈕“SP外”短接，實(shí)現(xiàn)就地和集控室手動(dòng)可以直接啟動(dòng)的要求。

（3）為了避免熱控DCS的信號(hào)電纜出現(xiàn)接地時(shí)導(dǎo)致潤滑油泵控制回路失電，交流潤滑油泵無法啟動(dòng)的問題，將控制盤柜內(nèi)熱控DCS的信號(hào)電纜的D3端子更換為帶氖燈指示燈的保險(xiǎn)型端子，品牌：WAGO；型號(hào)：281-611、281-417，適用于G型保險(xiǎn)管5X20mm， 使用0.5A保險(xiǎn)管；這樣、當(dāng)控制信號(hào)線有接地或觸殼情況時(shí)，只會(huì)斷開此信號(hào)的線路，不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)控制回路保險(xiǎn)燒斷而引起保持回路中接觸器斷開使油泵停運(yùn)。

（4）為了避免主機(jī)轉(zhuǎn)速、主油泵油壓低、潤滑油路油壓低經(jīng)過DCS1啟?？刂?，在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)問題，從汽輪機(jī)機(jī)頭增加一塊壓力表，引出壓力低（PS1）接點(diǎn)直接接入交流潤滑油泵啟動(dòng)回路，設(shè)置PS1合理的啟動(dòng)壓力值，當(dāng)潤滑油系統(tǒng)出現(xiàn)任何情況的壓力低達(dá)到PS1壓力值時(shí)，交流潤滑油泵將直接啟動(dòng)。

（5）為了避免KA1和KA2的接點(diǎn)不可靠的問題，將DCS1控制啟、停的自動(dòng)回路KA1和KA2接點(diǎn)并接單相空開QF11、QF12，運(yùn)行中將空開投入，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制不投入的情況，如果出現(xiàn)轉(zhuǎn)速、油壓達(dá)到定值自動(dòng)啟動(dòng)的要求；檢修時(shí)將空開斷開，從而避免KA1、KA2接點(diǎn)不可靠的情況出現(xiàn)，同時(shí)，滿足檢修調(diào)試的需求。

（6）在DCS畫面增加電機(jī)運(yùn)行電流顯示，方便運(yùn)行人員監(jiān)護(hù)交直、流潤滑油泵是否在運(yùn)行狀態(tài)，不單純依靠反饋的運(yùn)行狀態(tài)決策交、直流潤滑油泵是否在運(yùn)行。

（7）為了避免直流潤滑油泵智控制柜智能控制模塊出現(xiàn)故障時(shí)不能啟動(dòng)直流潤滑油泵的風(fēng)險(xiǎn)，原有直流潤滑油泵控制柜內(nèi)接線不變，增加一套旁路控制系統(tǒng)，正常工作時(shí)，通過直流潤滑油泵進(jìn)行啟動(dòng)，智能控制柜JY-SPM系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)通過機(jī)頭壓力開關(guān)油壓至0.049MPa時(shí)直接啟動(dòng)旁路控制柜。并且增加程控硬手操啟動(dòng)按鈕，可以在遠(yuǎn)方直接手動(dòng)啟動(dòng)旁路柜。在旁路柜啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)閉鎖智能控制柜JY-SPM系統(tǒng)，如圖4直流潤滑油泵旁路控制柜控制圖。

（8）改造原理圖詳見圖3改造后交流潤滑油泵控制系統(tǒng)圖、圖4直流潤滑油泵旁路控制柜系統(tǒng)圖。

圖3 改造后交流潤滑油泵控制系統(tǒng)圖

圖4 直流潤滑油泵旁路控制柜系統(tǒng)圖

4 改進(jìn)后調(diào)試傳動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 交流潤滑油泵電源切換試驗(yàn)

交流潤滑油泵雙路電源改進(jìn)后模擬故障狀態(tài)進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，斷開I段工作電源時(shí)，Ⅱ段電源備用自動(dòng)投入運(yùn)行，Ⅰ段電源恢復(fù)送電后，作為備用電源；斷開Ⅱ段電源時(shí)，Ⅰ段再次投入運(yùn)行，切換試驗(yàn)正常。

4.2 交流潤滑油泵控制回路傳動(dòng)試驗(yàn)

在交流潤滑油泵控制柜就地、集控室DCS畫面和控制臺(tái)硬手操都可以直接啟動(dòng)交流潤滑油泵，人為的短接汽輪機(jī)機(jī)頭增加的壓力表壓力低（PS1）接點(diǎn)可以直接交流潤滑油泵，傳動(dòng)試驗(yàn)正常。

4.3 直流潤滑油泵智能柜和旁路柜啟動(dòng)及閉鎖傳動(dòng)試驗(yàn)

在智能控制柜就地和DCS操作及集控操作臺(tái)硬手操都可以啟動(dòng)直流潤滑油泵，旁路柜不會(huì)啟動(dòng)；在旁路柜就地可以實(shí)現(xiàn)硬手操啟動(dòng)、停止直流潤滑油泵，在集控操作臺(tái)硬手操可以通過旁路柜啟動(dòng)直流潤滑油泵，整個(gè)過程智能控制柜不啟動(dòng)。人為短接汽輪機(jī)機(jī)頭增加旁路柜的接入壓力表油壓壓力（0.049MPa）低接點(diǎn)開關(guān)，旁路柜直接啟動(dòng)直流潤滑油泵，閉鎖智能柜未啟動(dòng)。

4.4 油壓低壓力值設(shè)定及試驗(yàn)

油壓低啟動(dòng)交流潤滑油泵、直流潤滑油泵智能柜、直流潤滑油泵旁路柜的油壓開關(guān)啟動(dòng)壓力值三者壓力值設(shè)定有合理順序。三者取值依照交流潤滑油泵啟動(dòng)壓力值（0.070MPa）優(yōu)先，直流潤滑油泵智能柜啟動(dòng)壓力值次之（0.055MPa），旁路柜啟動(dòng)壓力值（0.049MPa）最低。人為的降低油壓，當(dāng)油壓降低到0.070MPa時(shí)交流潤滑油泵啟動(dòng)，油壓繼續(xù)降低到0.055MPa時(shí)直流潤滑油泵智能柜啟動(dòng)運(yùn)行，

4.5 運(yùn)行中突發(fā)壓力低信號(hào)驗(yàn)證

機(jī)組正常運(yùn)行，由于電網(wǎng)電壓波動(dòng)，電廠廠用電系統(tǒng)電壓隨之波動(dòng)，汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)壓力突然降低，交流潤滑油泵啟動(dòng)運(yùn)行，旁路柜也啟動(dòng)直流潤滑油泵運(yùn)行，查看DCS曲線記錄，在旁路柜啟動(dòng)直流潤滑油泵的瞬間油壓低至0.049MPa，交流潤滑油泵啟動(dòng)運(yùn)行的同時(shí)，直流潤滑油泵旁路柜啟動(dòng)直流潤滑油泵運(yùn)行閉鎖直流智能柜啟動(dòng)直流油泵運(yùn)行。這次油壓突然降低完美地驗(yàn)證了改造的可行性。

5 結(jié)語

通過對(duì)交、直流潤滑油系統(tǒng)控制回路存在的問題進(jìn)行分析，針對(duì)性地提出了改進(jìn)方法措施，進(jìn)行改造，從而滿足汽輪機(jī)交、直流潤滑油泵控制的安全可靠運(yùn)行的要求，保證交、直流潤滑油泵的可靠啟動(dòng)運(yùn)行，避免汽輪機(jī)發(fā)生斷油燒瓦的事故。