9E燃氣輪機MarkⅥe控制系統(tǒng)緊急保護存在的問題和對策

李玉杰，黃雪成

(1.上海發(fā)電設備成套設計研究院，上?！?00240; 2.惠州深能源豐達電力有限公司，廣東　惠州　516025)

9E燃氣輪機MarkⅥe控制系統(tǒng)緊急保護存在的問題和對策

李玉杰1，黃雪成2

(1.上海發(fā)電設備成套設計研究院，上海200240; 2.惠州深能源豐達電力有限公司，廣東惠州516025)

介紹MarkⅥe控制系統(tǒng)緊急保護的組成，分析其存在的漏洞和不足。通過優(yōu)化緊急保護的配置，降低緊急保護誤動風險，以提高機組運行的安全性。

燃氣輪機;MarkⅥe控制系統(tǒng);緊急保護;硬接線保護

某電廠有兩套PG9171E燃氣輪機(簡稱燃機)聯(lián)合循環(huán)機組，裝機容量為2×180 MW。為降低NOx的排放，機組先后進行低氮燃燒(DLN1.0)改造，將原有控制系統(tǒng)MarkⅤ升級為MarkⅥe。

相比較MarkⅤ控制系統(tǒng)，MarkⅥe控制系統(tǒng)緊急保護的范圍和內容有很大擴展，保護功能更加完善，安全性能也有很大提升;但是，緊急保護的設置仍存在一些不足，不利于機組安全穩(wěn)定運行。筆者對MarkⅥe系統(tǒng)的緊急保護系統(tǒng)進行介紹，分析其存在的問題。

1　MarkⅥe控制系統(tǒng)緊急保護

1.1硬件組成

MarkⅥe控制系統(tǒng)緊急保護硬件部分由3個設備構成(見圖1):

(1)TREG，燃機緊急跳閘端子板。緊急跳閘信號輸入該端子板，通過電纜JX/JY/JZ并接收來自PPRO包的跳閘信號，通過該端子板的跳閘繼電器執(zhí)行緊急跳閘和保護。

(2)TPRO，燃機緊急保護端子板。接收燃機轉速信號和用于同期并網的PT信號。

(3)PPRO，I/O包(3塊)。用于緊急保護信號處理、邏輯運算和與主控制器通信。

1.2緊急保護構成

該控制系統(tǒng)的緊急保護有硬件接線保護和程序保護兩個部分［1］。

1.2.1硬接線保護

硬接線保護主要由緊急停機按鈕及控制回路、中間繼電器構成。通過緊急停機按鈕控制中間繼電器KX4、KY4和KZ4的得失電，然后通過中間繼電器來控制跳閘繼電器KX、KY和KZ的得失電，再經過電路三選二表決冗余控制跳閘油電磁閥，以實現(xiàn)硬接線保護。另外該中間繼電器回路反饋信號經過PPRO包表決后輸入主控制器，通過程序實現(xiàn)其跳閘保護。緊急保護硬接線控制簡圖見圖2。

1.2.2程序保護

I/O包PPRO對輸入的速度信號、緊急跳閘信號進行處理，對速度探頭壞點和通信狀況進行監(jiān)測，最后通過固化程序(見圖3)，實現(xiàn)機組緊急跳閘保護。

緊急保護信號和固化程序功能如下:

(1)OS1_Trip，固件超速跳閘保護，對應跳閘信號為L12HP。在轉速探頭77HT-1/2/3超過設定值(110%)時，L12HP信號為“1”，機組超速跳閘。

(2)Dec1_Trip，負加速度超限跳閘保護，對應跳閘信號為L12HP_DEC，該保護未投入。

(3)L5CFG1_Trip，固件超速設定配置錯誤跳閘保護。在機組零轉速時，來自控制器超速設定值與固件超速設定值的偏差超過1 r/min時，該L5CFG1_Trip為“1”，機組跳閘。

(4)Acc1_Trip，正加速度超限跳閘保護，該保護未投入。

(5)L5Cont_Trip，外接入跳閘信號。最多可以接入7個跳閘信號，每個跳閘信號均可進行機組跳閘保護。目前接入跳閘保護信號有發(fā)電機差動保護和火災保護。

(6)SpeedDiff_Trip，對應信號為L4SPDDT。該信號在控制器與PPRO包所測轉速值之差超過5%時，該保護動作，機組跳閘。

(7)Cross_Trip，SS，對應信號L4_XTP，來自控制器主保護，即L4取反的信號。

(8)StaleSpdTrip，轉速無效探測保護(見圖4)，對應信號L4SSPDT。在100個掃描周期內檢測到速度無任何變化時，該保護動作。

(9)ContWdogTrip，控制器看門狗保護(見圖5)，對應信號為L4CWDT。當控制器與PPRO包之間的心跳包數(shù)據(jù)無變化時，且持續(xù)5個掃描周期，看門狗保護將動作，機組跳閘。

(10)FrameSyncTrip，同步幀監(jiān)測保護(見圖6)。當監(jiān)測到PPRO與主控器之間通信幀數(shù)未按順序遞增，則認為通信異常，當持續(xù)5個掃描周期后，將觸發(fā)該保護信號，機組跳閘。

(11)Sil_Diag_Trip，速度探頭無效探測保護，該保護未投入。

(12)OS1HW_Trip，硬件超速保護，對應信號L12H_P_HW。在轉速探頭77HT-1/2/3超過設定值(110%)時，L12H_P_HW信號為“1”，機組跳閘。

2　緊急保護存在的問題和解決方案

2.1緊急保護存在的問題

根據(jù)MarkⅥe控制系統(tǒng)的設置，MarkⅥe緊急停機按鈕(E-stop)和遠控緊急停機按鈕(輔機間緊急停機按鈕5E-1/2和中央控制室5E-3)通過串聯(lián)的方式構成硬接線保護(見圖7)。

另外，該硬接線保護電源電壓為24 V直流電(0～+24 V)。

以上設置存在的問題有:

(1)硬接線保護線路過長，環(huán)境惡劣。整個控制回路過長(導線長度超過300 m)，導線和觸點經過的區(qū)域環(huán)境比較惡劣(存在高溫或高振動)，當接線存在松動或就地出現(xiàn)高幅振動時，其接觸電阻增大，就有可能導致KX4/KY4/KZ4繼電器失電，致使機組跳閘。

(2)電源電壓特性為0～+24 V，如硬接線保護回路存在單點接地的情況時，機組將出現(xiàn)誤動跳閘。

2.2解決方案

針對上述設置存在的缺陷，對硬接線保護回路作如下改進:

(1)將硬件接線保護回路分成兩部分:就地硬接線保護回路和遠控硬接線保護回路。就地硬件接線保護回路僅包含就地緊急停機按鈕E-Stop及控制回路;遠控硬接線保護回路包含輔機緊急停機按鈕5E-1/2和中央控制室緊急停機按鈕5E-3，及相關控制回路。

(2)就地硬接線保護回路處于控制柜內，距離短、環(huán)境好，故仍采用原設置模式，通過硬接線方式控制K4X、K4Y和K4Z繼電器得失電，實現(xiàn)其緊急保護。

(3)遠控硬接線保護回路則通過備用端子接入觸點跳閘信號L5cont_Trip，通過固化程序實現(xiàn)其緊急跳閘功能。

2.3改造效果

通過以上改造，既保留燃機輔機和中央控制室緊急跳閘功能，又有效降低控制回路線路長、環(huán)境惡劣和單點接地等因素所帶的誤動跳機風險，提高機組緊急保護的可靠性。

3　結語

通過探討9E燃機MarkⅥe控制系統(tǒng)的緊急保護構成，認識其優(yōu)缺點。針對其存在的不足和缺陷，進行優(yōu)化，提高緊急保護的可靠性。

［1］吳革新.大型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術叢書控制系統(tǒng)分冊［M］.北京:中國電力出版社，2009.

Shortcomings Existing in Emergency Protection Module of 9E Gas Turbine's MarkⅥe Control System and the Countermeasures

Li Yujie1，Huang Xuecheng2
(1.Shanghai Power Equipment Research Institute，Shanghai 200240，China; 2.Huizhou SE Fengda Electric Power Co.，Ltd.，Huizhou 516025，Guangdong Province，China)

An introduction is presented to the emergency protection configuration in MarkⅥe control system of 9E gas turbines，together with an analysis on the shortcomings.Through optimization on the emergency protection configuration，the risk of malfunction of emergency protection can be reduced，so as to improve the stability of unit operation.

gas turbine;MarkⅥe control system;emergency protection;hardwiring protection

TK477

A

1671-086X(2016)01-0068-03

2015-07-27

李玉杰(1980—)，男，工程師，主要從事科研項目管理工作。

E-mail:liyujie@speri.com.cn