小型熱電站汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的改造

顏 俊

中藍(lán)連海設(shè)計研究院，江蘇連云港 222000

從理論上來說，汽輪機(jī)是一種能夠在排氣或中間抽氣過程中將蒸汽能力轉(zhuǎn)換為機(jī)械功能的旋轉(zhuǎn)式動力機(jī)械。它是熱電站進(jìn)行供熱與發(fā)電的最關(guān)鍵組成裝置之一，其運(yùn)行系統(tǒng)的安全性能將直接關(guān)系著整個熱電站能夠穩(wěn)定持續(xù)的對經(jīng)濟(jì)社會中各種生產(chǎn)生活對電、熱的需求進(jìn)行補(bǔ)充與滿足。在當(dāng)前劇烈市場競爭的沖擊下，各熱電站尤其是小規(guī)模的熱電站為在行業(yè)競爭中謀求發(fā)展，都開始了對汽輪機(jī)自動化裝置性能的探索。在此過程中汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性問題同樣不容忽視，在整個汽輪機(jī)裝置中添加保護(hù)系統(tǒng)裝置，并不斷對其進(jìn)行改進(jìn)與完善已顯得勢在必行。具體而言，可以從以下幾點加以分析。

1 熱電站汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的作用分析

大量的實踐研究結(jié)果表明，在小型熱電站處于正常作業(yè)狀態(tài)的基礎(chǔ)上，添加有保護(hù)系統(tǒng)的汽輪機(jī)能夠給予發(fā)電發(fā)熱各環(huán)節(jié)工作相應(yīng)的保護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障問題并反饋給系統(tǒng)作業(yè)人員。很明顯，這種保護(hù)系統(tǒng)所提供的安全性防護(hù)較傳統(tǒng)的單一汽輪機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)而言要高得多。具體而言，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

1）當(dāng)汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)發(fā)生改變時，保護(hù)系統(tǒng)能夠通過實時數(shù)據(jù)與程序預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)之間差異及時作出停機(jī)動作；

2）當(dāng)汽輪機(jī)停機(jī)后，相關(guān)人員可以根據(jù)保護(hù)系統(tǒng)在衡量數(shù)據(jù)狀態(tài)時表現(xiàn)出的動作特征，準(zhǔn)確判定引發(fā)汽輪機(jī)故障的具體位置。

2 汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)在小型熱電站實際應(yīng)用中存在的不足

1）理論性不足。一般而言，在較大規(guī)模的火力發(fā)電廠中，汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計往往比較先進(jìn)，保護(hù)系統(tǒng)在為整個運(yùn)行裝置提供安全性保障的同時，兼有微機(jī)打印、監(jiān)視等輔助功能。這使得當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生故障時，保護(hù)系統(tǒng)不僅能夠及時反映并作出故障停機(jī)工作，還可以利用系統(tǒng)儲存的狀態(tài)檢測表，及時且準(zhǔn)確的判斷故障位置與故障程度。然而，小型熱電站在裝機(jī)容量上無法與大規(guī)模發(fā)電廠相提并論，諸多輔助監(jiān)視功能并不能有效應(yīng)用，保護(hù)系統(tǒng)所追求的是安全性與經(jīng)濟(jì)性的平衡發(fā)展，因而其系統(tǒng)在程序、結(jié)構(gòu)以及功能方面的設(shè)計都顯得比較簡單；

2）實例分析。當(dāng)前大部分小型熱電站的汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)往往只能實現(xiàn)對運(yùn)行裝置的緊急停機(jī)功能，有關(guān)故障位置查找與故障程度確認(rèn)的系統(tǒng)功能并沒有設(shè)計在內(nèi)。以小型熱電站中的廣泛使用的凝汽式機(jī)組為例，當(dāng)汽輪機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，聯(lián)鎖開關(guān)處于聯(lián)鎖位置時，系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的較小潤滑油壓會使線路開關(guān)閉合，此時若運(yùn)行線圈得電，并聯(lián)線路中的各個常開觸點會自動閉合，進(jìn)而引發(fā)磁力斷路油門作出機(jī)制動作，使整個汽輪機(jī)達(dá)到停機(jī)要求，生成相應(yīng)的報警信號并傳遞到人機(jī)交互界面上。

但是，在汽輪機(jī)停機(jī)之后，系統(tǒng)所反映出的參數(shù)數(shù)值會沿軸線發(fā)生位移，凝氣器機(jī)組的真空程度也會同時下降到其動作值。此時開關(guān)同時閉合，與開關(guān)串聯(lián)的相應(yīng)線圈會同時得電，系統(tǒng)剩余開關(guān)能夠同時且自動閉合，保護(hù)系統(tǒng)會在此狀態(tài)下作警報動作。與此同時停機(jī)所產(chǎn)生的潤滑油壓會使發(fā)電機(jī)組自動跳閘，主汽門也會在同一時刻作出報警動作。這使得相關(guān)運(yùn)行人員在諸多報警信號當(dāng)中無法對真正故障發(fā)生點進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，誤判、誤動現(xiàn)象時有發(fā)生，給凝氣式機(jī)組的正常運(yùn)行帶來阻礙。

3 汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)在小型熱電站應(yīng)用中的具體改造措施

針對上述有關(guān)問題的提出，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)失效的最關(guān)鍵原因在于缺少一個信號繼電器裝置。將這種裝置安裝在汽輪機(jī)主汽門的閉合線路中，保護(hù)系統(tǒng)對汽輪機(jī)的安全保障性能就能夠得到提升。其基本操作思路如下。

首先，當(dāng)凝汽器的真空程度下降到一定的壓強(qiáng)含量時，各并聯(lián)線圈與觸動開關(guān)之間的機(jī)動動作會發(fā)生改變。利用信號繼電器可以在停機(jī)與閉合動作間加入掉牌動作，使線圈得電狀態(tài)并不會導(dǎo)致全體開關(guān)發(fā)生閉合動作；

其次，當(dāng)整個機(jī)組停機(jī)后，系統(tǒng)參數(shù)數(shù)值會在潤滑油壓的作用下發(fā)生軸向位移，使?jié)櫥蛪河兴档汀４藭r系統(tǒng)各個線圈可能存在并反映出以下三種狀態(tài)，即：自保、報警與閉合。而受故障干擾發(fā)生誤動的線圈會在回路電流值無法通過信號繼電器裝置掉牌動作值的影響下，免于作出誤動動作；

最后，這種添加有信號繼電器的保護(hù)系統(tǒng)能夠確保汽輪機(jī)發(fā)出的所有動作均是實際存在的。運(yùn)行人員只需要對信號繼電器的各種動作情況與規(guī)律進(jìn)行把握，就能夠及時掌握系統(tǒng)運(yùn)行中的故障位置，為熱電站盡快恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)創(chuàng)造必要條件。

4 結(jié)論

大量的實踐研究結(jié)果表明，這種依靠添加信號繼電器保護(hù)裝置對汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改造的方法在熱電站，尤其是小型熱電站實際運(yùn)行中起到的作用是十分巨大的。它不僅減少了汽輪機(jī)出現(xiàn)故障的次數(shù)，同時也大大節(jié)約了汽輪機(jī)出現(xiàn)故障后的停機(jī)維修時間，與此同時它還是化工生產(chǎn)行業(yè)實行節(jié)能減耗與可持續(xù)發(fā)展的重要標(biāo)志，值得相關(guān)工作人員不斷對其進(jìn)行研究與創(chuàng)新。

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