汽輪發(fā)電機定冷水斷流保護優(yōu)化

摘 要：本文介紹了哈爾濱電機廠生產(chǎn)的QFSN-660-2型發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)斷流保護的測點取樣方式和保護邏輯關系，分析了發(fā)電機定冷水斷流保護存在的隱患，通過在發(fā)電機定冷水進水母管管道上加裝多孔取樣標準孔板和保護邏輯優(yōu)化消除了發(fā)電機斷流保護存在的安全隱患。

關鍵詞：發(fā)電機；斷流保護；邏輯優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.016

1 概述

寧夏某電廠一期2×600MW工程安裝兩臺哈爾濱電機廠設計制造的QFSN-660-2型，三相同步汽輪發(fā)電機，發(fā)電機采用水氫氫冷卻方式，即定子繞組內(nèi)水冷，轉(zhuǎn)子繞組氣隙取氣氫內(nèi)冷，定子鐵芯和定、轉(zhuǎn)子表面及端部結(jié)構件氫氣表面冷卻。

發(fā)電機的定子冷卻水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)方式，使連續(xù)的除鹽水通過定子線圈空心導線，帶走線圈損耗產(chǎn)生的熱量。補入水箱的化水除鹽水通過電磁閥、過濾器，最后進入水箱。啟機前管道、閥門、集裝所有元件和設備要多次沖洗排污，直至水質(zhì)取樣化驗合格后方可向發(fā)電機定子線圈充化學除鹽水。水箱內(nèi)的水通過定冷水泵升壓后經(jīng)過定冷水器、過濾器，然后再進入發(fā)電機定子線圈的回流管，將發(fā)電機定子線圈的熱量帶出來再回到水箱，完成一個閉式循環(huán)。為了改善進入發(fā)電機定子線圈的水質(zhì)，將進入發(fā)電機總水量的5-10%的水不斷經(jīng)過離子交換器進行處理，然后回到水箱。

發(fā)電機的定子冷卻水斷流保護設置方式是考慮讓發(fā)電機在定子線圈冷卻水突然中斷后暫時繼續(xù)運行一個較短的時間（例如30秒），以便通過啟動備用泵等措施來恢復供水，如在設定的時間內(nèi)發(fā)電機的水系統(tǒng)不能恢復供水，發(fā)電機將立即解列跳閘停機。 發(fā)電機在定子線圈冷卻水突然中斷后暫時繼續(xù)運行一個較短的時間（發(fā)電機定冷水斷流的時間長短根據(jù)負荷、環(huán)境溫度、等因素決定0.5-2分鐘），為此我廠發(fā)電機定冷水斷流的保護是定冷水流量小于52±2T/H延時30秒動作。

2 設備現(xiàn)狀

2.1 保護測點布置

發(fā)電機斷流保護測點取樣母管安裝在發(fā)電機定子冷卻水進、回水母管上，取樣母管上再安裝四個定冷水流量低開關；開關信號分別獨立送至DCS系統(tǒng)，其中差壓開關4作為軟光字報警，提醒運行人員，另外三個信號采用“三取二”邏輯方式判斷發(fā)電機斷流，延時30秒后將定冷水斷流信號送至電氣發(fā)變組保護柜，發(fā)電機解列。

2.2 保護邏輯設置

哈爾濱電機廠的QFSN-660-2型發(fā)電機的斷流保護的流量定值為52±2T/H，當發(fā)電機定冷水流量小于52±2T/H時，延時30秒后向發(fā)電機保護裝置發(fā)送發(fā)電機定冷水流量低Ⅱ值信號，請求發(fā)電機解列，發(fā)電機保護裝置解列發(fā)電機。

2.3 可靠性分析

孔板流量計理論流量計算公式為：

式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；c為流出系數(shù)，無量綱；β=d/D，無量鋼；d為工況下孔板內(nèi)徑，mm；D為工況下上游管道內(nèi)徑，mm；ε為可膨脹系數(shù)，無量綱；Δp為孔板前后的差壓值，Pa；ρ1為工況下流體的密度，kg/m3。

根據(jù)標準孔板流量計理論流量計算公式可以得到，體積流量與孔板前后的差壓值成正比例關系，與工況下流體的密度成反比關系。然而，發(fā)電機斷流保護取發(fā)電機兩端差壓值為保護信號，發(fā)電機本體定冷水管路并非標準節(jié)流裝置，故發(fā)電機兩端的定冷水差壓值無法準確反映流經(jīng)發(fā)電機內(nèi)部的定冷水流量，當發(fā)電機長期運行時，內(nèi)部結(jié)垢或堵塞會引起發(fā)電機進、回水母管之間的差壓變化，而發(fā)電機斷流保護的差壓值時在發(fā)電機檢修后內(nèi)部結(jié)構未發(fā)生結(jié)垢或堵塞之前的差壓值，這樣必然引起發(fā)電機斷流保護差壓定值與發(fā)電機實際運行工況不相符的現(xiàn)象。機組運行過程中，檢修人員無法判斷發(fā)電機內(nèi)部結(jié)構是否發(fā)生變化，更無法斷定發(fā)電機斷流保護的差壓值是否發(fā)生變化，發(fā)電機基本處于保護定值失控狀態(tài)。

通過以上分析，定冷水斷流保護的設置上應該重新討論研究，必須做出可行方案，優(yōu)化改進，并作調(diào)試成功后才能消除隱患。

3 優(yōu)化改進依據(jù)

（1）發(fā)電機斷流保護測點取自定冷水進出水母管，三個差壓開關共用一對取樣管路，不符合《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》9.4.3條：所有重要的主、輔機保護都應采用“三取二”的邏輯判斷方式，保護信號應遵循從取樣點到輸入模件全程相對獨立的原則，確因系統(tǒng)原因測點數(shù)量不夠，應有防止保護誤動措施的要求。

（2）當發(fā)電機內(nèi)部管路堵塞后發(fā)電機進出水差壓增大，當前的這種斷流保護測點取樣方式并不能真實反映發(fā)電機定冷水是否斷流。

4 改造方案

（1）在發(fā)電機定冷水進水流量孔板后直管段增加一臺三孔流量孔板，孔板安裝位置嚴格按照標準節(jié)流裝置的按照要求，就地安裝三臺流量變送器測量發(fā)電機進水流量，并將流量信號傳送至DCS畫面。

（2）DCS系統(tǒng)中保留兩套發(fā)電機斷流保護，第一套為發(fā)電機廠家原設計開關量信號邏輯，將三個定冷水流量低Ⅱ值信號取“三取二”邏輯后觸發(fā)斷流保護信號；第二套邏輯為新增的模擬量信號邏輯：在DCS系統(tǒng)中將每個流量模擬量信號取低Ⅱ值（52t/h），三路流量低Ⅱ值信號采用“三取二”邏輯觸發(fā)發(fā)電機斷流信號；兩套邏輯為“或”關系，均能觸發(fā)發(fā)電機斷流保護動作，達到保護發(fā)電機的作用。

5 結(jié)論

通過對斷流保護測點的改造和保護邏輯的優(yōu)化，消除了發(fā)電機長期運行造成保護定值與發(fā)電機實際運行狀態(tài)不匹配的隱患，還能更精確的監(jiān)測發(fā)電機定子冷卻水流量，經(jīng)過長期的運行考驗，改造后的發(fā)電機定冷水斷流保護系統(tǒng)運行正常，從未發(fā)生過保護的誤動和拒動事故。

參考文獻：

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作者簡介：高起棟（1983-），男，青海樂都人，本科，從事發(fā)電廠熱工自動化檢修維護工作。endprint