汽輪機(jī)EH油壓低遮斷保護(hù)信號(hào)完善

馬春雷，劉 娟，王月明

（1.華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006）

汽輪機(jī)EH油壓低遮斷保護(hù)信號(hào)完善

馬春雷1，劉 娟2，王月明1

（1.華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006）

對(duì)670 MW火電機(jī)組汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)EH油壓低保護(hù)信號(hào)進(jìn)行研究，主要存在兩方面問題：冗余信號(hào)的儀表管路取自同一母管，母管經(jīng)壓力模塊后分散到多個(gè)壓力開關(guān)；冗余信號(hào)由同一卡件采集進(jìn)入ETS系統(tǒng)。改造后，將各測(cè)點(diǎn)取樣管分散布置，信號(hào)由2塊不同的卡件采集進(jìn)入ETS系統(tǒng)，可有效避免設(shè)備誤動(dòng)情況發(fā)生，大大提高了機(jī)組運(yùn)行安全性。

EH油；危急遮斷；冗余分配；安全性

汽輪機(jī)EH油系統(tǒng)主要有2個(gè)作用，一是給高壓主汽門、高壓調(diào)節(jié)汽門、中壓主汽門及中壓調(diào)節(jié)汽門油動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，在機(jī)組運(yùn)行過程中通過控制閥門油動(dòng)機(jī)改變各汽門的開關(guān)度，調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷［1］；二是進(jìn)入汽輪機(jī)危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)，通過測(cè)量元件感應(yīng)EH油壓變化，及時(shí)發(fā)出信號(hào)遮斷汽輪機(jī)，保證發(fā)電機(jī)組設(shè)備的安全性。本文主要研究汽輪機(jī)EH油危急遮斷系統(tǒng)保護(hù)信號(hào)冗余分配方面存在的問題，提出改造方案，減少機(jī)組拒動(dòng)、誤動(dòng)事故發(fā)生，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，為潤(rùn)滑油壓低、凝汽器真空低等類似信號(hào)的冗余分配提供參考［2－3］。

目前，670 MW火電機(jī)組已經(jīng)成為國內(nèi)主流發(fā)電機(jī)組，投運(yùn)10年來，設(shè)備運(yùn)行趨于穩(wěn)定。但是，通過近幾年同類機(jī)組非正常停運(yùn)事件分析，由于保護(hù)機(jī)構(gòu)取樣管路老化斷裂，連接螺栓松動(dòng)，檢修人員操作失誤等原因，造成信號(hào)誤發(fā)與設(shè)備誤動(dòng)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，且呈逐年上漲趨勢(shì)，嚴(yán)重危及機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。如山東某電廠在更換EH油壓力表過程中，由于開啟閥門速度過快，造成保護(hù)系統(tǒng)壓力瞬間降低，所在取樣管路壓力開關(guān)動(dòng)作，造成機(jī)組非正常停運(yùn)，帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失［4］。

1 EH油危急遮斷保護(hù)信號(hào)

670 MW火電機(jī)組汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)（ETS）由上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)，系統(tǒng)通過對(duì)就地一次儀表或TSI二次儀表的停機(jī)信號(hào)進(jìn)行采集監(jiān)視，控制停機(jī)電磁閥動(dòng)作，進(jìn)而控制所有閥門油動(dòng)機(jī)動(dòng)作，達(dá)到汽輪機(jī)安全運(yùn)行的目的［5］。

EH油壓低遮斷汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采用1個(gè)取樣口帶1個(gè)壓力模塊，然后通過壓力模塊分散到就地壓力保護(hù)開關(guān)，由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行出現(xiàn)壓力模塊堵塞、取樣管堵塞、斷裂等現(xiàn)象，危及機(jī)組的安全運(yùn)行，甚至造成機(jī)組誤動(dòng)、拒動(dòng)。

EH油壓低試驗(yàn)?zāi)K主要用于在線試驗(yàn)和為保護(hù)系統(tǒng)壓力開關(guān)提供監(jiān)測(cè)用油。其主要由油路塊、壓力開關(guān)箱及支架組成，配有節(jié)流孔、4個(gè)壓力開關(guān)、2塊壓力表、2個(gè)二位二通電磁閥及3個(gè)截止閥［6］。其工作原理如圖1所示，LP代表壓力開關(guān)。

圖1 改造前EH油取樣回路

本次改造依據(jù)熱工保護(hù)系統(tǒng)獨(dú)立性原則，對(duì)汽輪機(jī)EH油危急遮斷保護(hù)信號(hào)進(jìn)行就地取樣管路和ETS系統(tǒng)信號(hào)采集兩方面進(jìn)行改造［3］。獨(dú)立性原則如下。

a.爐、機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)的邏輯控制器應(yīng)單獨(dú)冗余設(shè)置。

b.保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)有獨(dú)立的I／O通道，并有電隔離措施。

c.冗余的I／O信號(hào)應(yīng)通過不同的I／O模件引入。

d.觸發(fā)機(jī)組跳閘的保護(hù)信號(hào)開關(guān)量?jī)x表以及變送器應(yīng)單獨(dú)設(shè)置，如確實(shí)有困難而需要與其它系統(tǒng)合用時(shí)，其信號(hào)應(yīng)首先進(jìn)入保護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)，該信號(hào)宜采用“三取二”的方式進(jìn)行選取。

e.機(jī)組跳閘指令不應(yīng)通過通信總線進(jìn)行傳送。

2 保護(hù)信號(hào)冗余分配

2.1 取樣管路完善

ETS系統(tǒng)冗余信號(hào)的儀表管分2路取自EH供油母管，每1路單獨(dú)供給1路壓力開關(guān)，并裝設(shè)隨時(shí)監(jiān)測(cè)的壓力表。改造后，將各測(cè)點(diǎn)取樣管分散布置，可有效避免單一取樣母管故障造成設(shè)備誤動(dòng)，大大提高了機(jī)組運(yùn)行安全性。改造后EH油取樣回路如圖2所示。

2.1.1 計(jì)劃方案

a.機(jī)務(wù)專業(yè)在EH油供油管路上重新敷設(shè)2路取樣管路。

b.壓力開關(guān)在標(biāo)準(zhǔn)室進(jìn)行校驗(yàn)。

c.焊接取樣管路及一次門，加裝實(shí)時(shí)檢測(cè)儀表，并制作手動(dòng)試驗(yàn)回路。

圖2 改造后EH油取樣回路

d.系統(tǒng)沖壓檢漏。

e.敷設(shè)電纜至壓力開關(guān)處，并定期查線、接線。

2.1.2 注意事項(xiàng)

a.改造前掌握EH油系統(tǒng)和熱工保護(hù)系統(tǒng)有關(guān)資料，保護(hù)系統(tǒng)管路應(yīng)按提前繪制好的EH油保護(hù)系統(tǒng)有關(guān)資料進(jìn)行，儀表管路加工符合現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝標(biāo)準(zhǔn)。

b.儀表管路分2路取自EH油壓力母管，采用D25 mm／12 mm的不銹鋼轉(zhuǎn)換接頭連接，管路采用D12 mm的不銹鋼管，用機(jī)械彎管機(jī)手工彎制，彎曲半徑不小于76 mm。儀表與管路之間采用D12 mm的不銹鋼活結(jié)閥門連接，所用材料均送往金屬鏡像部門做材質(zhì)鑒定，合格后方可使用。

c.所有管子均采用不銹鋼鋸條進(jìn)行手工切斷，管口用銼刀倒角并去毛刺。焊接時(shí)，確保管子接頭螺帽擰緊，所有接頭焊接均采用氬弧焊，并由鏡像部門鑒定焊接質(zhì)量。

d.加工完成后，將所有管路進(jìn)行清洗，去除焊接殘留物，并加裝密封墊，擰緊所有螺母。

e.在EH油系統(tǒng)充油后，仔細(xì)檢查所有焊接口、接頭是否有跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。

2.2 ETS系統(tǒng)信號(hào)采集

水利風(fēng)景區(qū)解說系統(tǒng)的構(gòu)建，必須與當(dāng)?shù)氐牡孛}和文脈相吻合，與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境相互協(xié)調(diào)。要注意解說物與環(huán)境的協(xié)調(diào)和融合。

EH油壓低保護(hù)信號(hào)采用硬接線引入ETS系統(tǒng)，通過4取2邏輯判斷對(duì)運(yùn)行機(jī)組進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)邏輯如圖3所示。ETS控制系統(tǒng)采用AB－PLC系統(tǒng)，PLC采用雙CPU單元，2個(gè)CPU單元同時(shí)運(yùn)行相同的程序，采用并列運(yùn)行方式，當(dāng)1個(gè)CPU單元發(fā)生故障時(shí)，另1個(gè)CPU單元仍可運(yùn)行，完成ETS系統(tǒng)內(nèi)部邏輯控制。輸入和輸出采用雙通道，當(dāng)1個(gè)輸入或輸出通道發(fā)生故障時(shí)，另1個(gè)輸入或輸出通道還能可靠運(yùn)行，確保系統(tǒng)能夠安全可靠運(yùn)行。

圖3 保護(hù)邏輯圖

通過調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)存在如下問題：

a.PLC采集到的信號(hào)與就地信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系不一致；

b.觸發(fā)機(jī)組跳閘的信號(hào)在同一塊DI卡件上；

c.4個(gè)壓力開關(guān)信號(hào)采用同根電纜引入ETS系統(tǒng)。

ETS系統(tǒng)主要功能是對(duì)壓力開關(guān)采集到的信號(hào)進(jìn)行綜合判斷，驗(yàn)證信號(hào)采集回路的準(zhǔn)確性，以保證機(jī)組設(shè)備安全。系統(tǒng)為雙通道，每個(gè)通道分別包含2個(gè)壓力開關(guān)、1塊壓力表。通常壓力開關(guān)1、3為1個(gè)通道，2、4為另外1個(gè)通道。圖4為EH油壓低遮斷與試驗(yàn)邏輯圖，機(jī)組正常運(yùn)行情況下，LP1或LP3任一開關(guān)動(dòng)作與LP2或LP4任一開關(guān)動(dòng)作，機(jī)組跳機(jī)；任一開關(guān)動(dòng)作或任一路開關(guān)動(dòng)作，另一路不動(dòng)作，機(jī)組不跳機(jī)。

圖4 EH油壓低遮斷與試驗(yàn)邏輯圖

本文針對(duì)汽輪機(jī)EH油壓低遮斷保護(hù)系統(tǒng)存在的問題，結(jié)合遮斷與試驗(yàn)邏輯，將LP1和LP3分配在同一DI卡件上，LP2和LP4分配在另一DI卡件上。重新敷設(shè)ETS控制柜到就地壓力開關(guān)電纜，LP1和LP3引入卡件1，LP2和LP4引入卡件2?？梢杂行П苊鈫我豢收匣蚰骋浑娎|意外故障造成機(jī)組誤動(dòng)，為日后檢修工作提供便利。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

試驗(yàn)前，壓力開關(guān)送至標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)室進(jìn)行校對(duì)，保護(hù)定值LP≤9.3 MPa，壓力開關(guān)動(dòng)作。

改造后，鑒于EH油保護(hù)回路的重要性，進(jìn)行如下兩方面試驗(yàn)：檢查所有就地儀表與ETS采集信號(hào)的一致性；驗(yàn)證單一回路動(dòng)作、卡件故障對(duì)EH油壓低保護(hù)回路的影響，驗(yàn)證EH油壓低保護(hù)的準(zhǔn)確性。

關(guān)閉一次門1、2和泄油門3（見圖2），關(guān)閉二次門4、5、7、8，開啟EH油泵，系統(tǒng)油壓達(dá)14.5 MPa左右，穩(wěn)定后，開始進(jìn)行試驗(yàn)。緩慢打開一次門1、2，再分別順序打開二次門4、5、7、8，同時(shí)監(jiān)視ETS系統(tǒng)可視化監(jiān)測(cè)畫面和EH油壓低遮斷與試驗(yàn)在線邏輯，觀察LP三者動(dòng)作情況是否一致。

機(jī)組掛閘，開啟高壓主汽門、高壓調(diào)節(jié)汽門、中壓主汽門及中壓調(diào)節(jié)汽門10個(gè)汽門，打開泄油門3，再分別緩慢打開閥門6和9，觀察壓力表，油壓降到9.3 MPa以后，機(jī)組不跳機(jī)；關(guān)閉泄油門3，關(guān)閉閥門6和9，壓力恢復(fù)14.5 MPa左右，同時(shí)打開閥門6和9，再緩慢打開泄油門3，油壓降到9.3 MPa以后，機(jī)組跳機(jī)。

關(guān)閉閥門3、5、9，機(jī)組掛閘，開啟高壓主汽門、高壓調(diào)節(jié)汽門、中壓主汽門及中壓調(diào)節(jié)汽門10個(gè)汽門。緩慢打開一次門1、2，再分別順序打開二次門4、5、7、8，系統(tǒng)正常工作，EH油壓低保護(hù)投入。拔下卡件1或2，機(jī)組不跳機(jī)；插入卡件1或2，卡件工作正常，機(jī)組也不跳機(jī)。

4 結(jié)束語

本文對(duì)670 MW火電機(jī)組汽輪機(jī)EH油壓低遮斷保護(hù)信號(hào)進(jìn)行分析和完善，有效降低了保護(hù)信號(hào)的拒發(fā)和誤發(fā)幾率，提高了機(jī)組的運(yùn)行可靠性，為潤(rùn)滑油壓低保護(hù)系統(tǒng)、凝汽器真空低保護(hù)系統(tǒng)及其它相似系統(tǒng)提供借鑒。

［1］ 程榮新，蔣 昇，張立穎，等.提高熱控保護(hù)系統(tǒng)可靠性的研究［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（11）：26－28.

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［4］ 李建軍，管春雨.DCS在300 MW直流鍋爐機(jī)組熱工自動(dòng)化改造中的應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，2003，24（10）：35－38.

［5］ 韓洪剛，李學(xué)斌，于在明.“大檢修”體系下狀態(tài)檢修技術(shù)支撐力量的建設(shè)［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（3）：23－26.

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The Perfection of Protection Signal for EH Oil Crisis Breaking of the Steam Turbine

MA Chun?lei1，LIU Juan2，WANG Yue?ming1
（1.Huadian Weifang Power Generation Co.，Ltd.，Weifang，Shandong 261204，China；2.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

In this paper，crisis breaking protection signal of 670 MW thermal power unit EH oil is discussed.There are two aspects：the instrument piping of the redundant signals takes from the same mother tube，pressure switches（transmitters）across by mother tube after pressure module，the redundant signals enter into the ETS system by the same card collection.After transforming，the measuring points are assigned dispersedly，signal are collected by two different cards into the ETS system which can avoid the fault of the equipment and enhance security of unit operation.

EH oil；Critical breaking；Redundancy allocation；Security

TM311

A

1004－7913（2015）10－0053－03

馬春雷（1978—），男，學(xué)士，工程師，主要從事火電機(jī)組汽輪機(jī)控制系統(tǒng)和危急遮斷系統(tǒng)調(diào)試檢修工作。

2015－06－25）