660MW背壓抽汽式汽輪機(jī)組軸振動(dòng)保護(hù)改進(jìn)淺析

【摘要】介紹660MW汽輪機(jī)軸振動(dòng)保護(hù)邏輯的改進(jìn)方案及實(shí)施過(guò)程，并對(duì)改進(jìn)后的效果進(jìn)行分析。此次改進(jìn)增強(qiáng)了機(jī)組進(jìn)行的安全性和穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】汽機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；軸振動(dòng)；保護(hù)；邏輯；串聯(lián)

一、引言

中電投白城發(fā)電公司一期工程裝機(jī)容量為2×660MW，汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的NZK660-24.2/566/566型、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式超臨界汽輪機(jī)，給水系統(tǒng)配3臺(tái)電動(dòng)給泵；發(fā)電機(jī)為哈爾濱電機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的QFSN-660-2型660MW水-氫-氫冷卻、同步發(fā)電機(jī)；控制系統(tǒng)采用上海?？怂共_公司生產(chǎn)的最新IA系列分散控制系統(tǒng)；汽機(jī)安全監(jiān)測(cè)（TSI）系統(tǒng)采用epro公司生產(chǎn)的 MMS6000系列產(chǎn)品，在該產(chǎn)品硬件基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造，實(shí)現(xiàn)軸振動(dòng)保護(hù)邏輯。

二、內(nèi)容摘要

改造前TSI的邏輯控制：汽輪機(jī)9個(gè)軸的水平方向（X方向）的振動(dòng)或垂直方向（Y方向）達(dá)到跳閘值后，均發(fā)出“振動(dòng)大跳機(jī)”信號(hào)，也就是說(shuō)，任意軸的相對(duì)振動(dòng)只要達(dá)到跳閘值，即引發(fā)“振動(dòng)大跳機(jī)”。

這樣的邏輯設(shè)計(jì)是非常不合理的，會(huì)因?yàn)榫偷貍鞲衅靼惭b質(zhì)量，探頭、電纜及前置器接頭、接線(xiàn)松動(dòng)等原因，造成汽機(jī)振動(dòng)大保護(hù)誤動(dòng)。

改造后的邏輯控制：同一軸的水平方向軸振動(dòng)報(bào)警輸出（125μm）與垂直方向軸振動(dòng)停機(jī)輸出（250μm）串聯(lián)輸出至TSI系統(tǒng)振動(dòng)保護(hù)回路中的跳閘輸出繼電器進(jìn)行輸出，并觸發(fā)汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)“TSI軸振動(dòng)保護(hù)”，機(jī)組跳閘；同樣，同一軸的垂直方向軸振動(dòng)報(bào)警輸出（125μm）與水平方向軸振動(dòng)停機(jī)輸出（250μm）串聯(lián)輸出至TSI系統(tǒng)振動(dòng)保護(hù)回路中的跳閘輸出繼電器進(jìn)行輸出，并觸發(fā)汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)“TSI軸振動(dòng)保護(hù)”，機(jī)組跳閘。

三、正文

汽機(jī)安全監(jiān)測(cè)（TSI）系統(tǒng)采用epro公司生產(chǎn)的 MMS6000系列產(chǎn)品，根據(jù)性能和測(cè)試對(duì)象要求，用電渦流傳感器（epro公司的PR6423、PR6424、PR6426傳感器）對(duì)汽輪機(jī)組的轉(zhuǎn)速、偏心、軸位移、軸振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。

MMS6000系列產(chǎn)品的智能板件是雙通道設(shè)計(jì)的，但只能設(shè)置一些技術(shù)數(shù)據(jù)和使用參數(shù)，對(duì)雙通道開(kāi)關(guān)量控制邏輯不能協(xié)調(diào)統(tǒng)一控制，也就是說(shuō)雙通道的輸出控制是相互獨(dú)立的。在TSI系統(tǒng)振動(dòng)保護(hù)邏輯中，當(dāng)機(jī)組任一軸瓦相對(duì)振動(dòng)達(dá)到危險(xiǎn)值（250μm），即引發(fā)“軸振動(dòng)大保護(hù)”信號(hào)。一旦保護(hù)回路出現(xiàn)故障，將引起振動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，造成機(jī)組非停，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1、軸振動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)可能性分析

（1）硬件原因

汽機(jī)安全監(jiān)測(cè)（TSI）系統(tǒng)主要由電源模塊、智能卡件、傳感器、延伸電纜、前置器、信號(hào)電纜和輸出繼電器所組成，每個(gè)部件出現(xiàn)異常都有可能造成振動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。主要因素可能有以下幾個(gè)方面：

①電渦流傳感器安裝間隙過(guò)小，探頭端部的線(xiàn)圈絕緣層磨損會(huì)造成線(xiàn)圈短路或開(kāi)路，使振動(dòng)值瞬間增大，存在保護(hù)誤動(dòng)可能。

②前置器與延伸電纜接頭松動(dòng)，能夠引發(fā)振動(dòng)測(cè)量值擺動(dòng)，如果瞬間超過(guò)危險(xiǎn)值，可導(dǎo)致振動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

③輸出繼電器控制電源接地，可導(dǎo)致振動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

④延伸電纜屏蔽層破損、屏蔽層保護(hù)膜破損，可導(dǎo)致測(cè)量信號(hào)波動(dòng)，振動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

（2）控制邏輯原因

原汽機(jī)振動(dòng)保護(hù)邏輯控制原理，汽機(jī)任一軸瓦的任一軸系相對(duì)振動(dòng)達(dá)到停機(jī)值（250μm）時(shí)，就會(huì)發(fā)出振動(dòng)大跳機(jī)信號(hào)。由控制邏輯可以得出，汽輪機(jī)9個(gè)軸的水平方向（X方向）的振動(dòng)或垂直方向（Y方向）達(dá)到跳閘值后，均發(fā)出“振動(dòng)大跳機(jī)”信號(hào)，也就是說(shuō)，任意軸的相對(duì)振動(dòng)只要達(dá)到跳閘值，即引發(fā)“振動(dòng)大跳機(jī)”。這樣的邏輯設(shè)計(jì)是非常不合理的，會(huì)因?yàn)榫偷貍鞲衅靼惭b質(zhì)量，探頭、電纜及前置器接頭、接線(xiàn)松動(dòng)等原因，造成汽機(jī)振動(dòng)大保護(hù)誤動(dòng)。

四、振動(dòng)保護(hù)改進(jìn)方案

MMS6110為雙通道軸振動(dòng)測(cè)量模塊，可以用渦流傳感器測(cè)量軸的徑向振動(dòng)來(lái)監(jiān)測(cè)和保護(hù)汽輪機(jī)；模塊的輸入代表傳感器前端到軸表面的間隙，每個(gè)通道的信號(hào)的兩個(gè)分量分離，再根據(jù)組態(tài)中設(shè)置的工作模式將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出；模塊的其它部分提供報(bào)警、傳感器供電、模塊供電、通道和傳感器的檢測(cè)以及信號(hào)濾波等功能；測(cè)量相對(duì)徑向軸振動(dòng)，如水平、垂直方向的相對(duì)徑向軸振動(dòng)；兩個(gè)通道結(jié)合使用的模式：測(cè)量相對(duì)軸振動(dòng)的最大值，如最大矢量振動(dòng)，或水平和垂直振動(dòng)的大值輸出，兩個(gè)傳感器成90°安裝。

利用MMS6110雙通道軸振動(dòng)測(cè)量模塊的硬件組成及輸出原則，將同一軸的水平方向軸振動(dòng)報(bào)警輸出（開(kāi)關(guān)量，測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)MMS6110模塊取坎值并延時(shí)3秒后）與垂直方向軸振動(dòng)停機(jī)輸出（開(kāi)關(guān)量，測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)MMS6110模塊取坎值并延時(shí)3秒后）串聯(lián)輸出至TSI系統(tǒng)振動(dòng)保護(hù)回路中的跳閘輸出繼電器進(jìn)行輸出，并觸發(fā)汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)“TSI軸振動(dòng)保護(hù)”，機(jī)組跳閘；同樣，將同一軸的垂直方向軸振動(dòng)報(bào)警輸出與水平方向軸振動(dòng)停機(jī)輸出串聯(lián)輸出至TSI系統(tǒng)振動(dòng)保護(hù)回路中的跳閘輸出繼電器進(jìn)行輸出，并觸發(fā)汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)“TSI軸振動(dòng)保護(hù)”，機(jī)組跳閘接線(xiàn)原理圖見(jiàn)附件。

硬件改進(jìn)完成后，軸振動(dòng)保護(hù)邏輯為：同一軸的水平方向軸振動(dòng)報(bào)警輸出（125μm）與垂直方向軸振動(dòng)停機(jī)輸出（250μm）串聯(lián)輸出至TSI系統(tǒng)振動(dòng)保護(hù)回路中的跳閘輸出繼電器進(jìn)行輸出，并觸發(fā)汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)“TSI軸振動(dòng)保護(hù)”，機(jī)組跳閘；同樣，同一軸的垂直方向軸振動(dòng)報(bào)警輸出（125μm）與水平方向軸振動(dòng)停機(jī)輸出（250μm）串聯(lián)輸出至TSI系統(tǒng)振動(dòng)保護(hù)回路中的跳閘輸出繼電器進(jìn)行輸出，并觸發(fā)汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)“TSI軸振動(dòng)保護(hù)”，機(jī)組跳閘。

改進(jìn)后的機(jī)組軸振動(dòng)保護(hù)邏輯原理如圖1所示。

圖1改進(jìn)后軸振動(dòng)保護(hù)邏輯原理圖

五、結(jié)論

中電投白城發(fā)電公司針對(duì)一期l#、2#機(jī)組汽輪機(jī)軸振動(dòng)保護(hù)控制邏輯進(jìn)行了全面改進(jìn)，在硬件基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)改造后的控制邏輯，這一改造是飛利浦公司（全球）TSI產(chǎn)品中的首例。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，保護(hù)邏輯控制正確無(wú)誤。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中均能按照要求使各項(xiàng)振動(dòng)保護(hù)投入運(yùn)行，而且未因軸振動(dòng)保護(hù)異常動(dòng)作造成機(jī)組保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)，消除了因TSI系統(tǒng)單點(diǎn)保護(hù)誤動(dòng)引發(fā)機(jī)組跳閘的不安全因素，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。