某100%容量給水泵汽輪機保護及調(diào)試簡析

范明俊，王 強

(安徽新力電業(yè)科技咨詢有限責任公司，安徽 合肥 230022)

0 引言

某電廠二期工程配置的100%容量汽動給水泵采用汽輪機-主給水泵-前置泵的布置方式。該汽輪機為單缸、單流、單軸、沖動式、純凝汽。蒸汽經(jīng)主汽門、調(diào)節(jié)汽門后進入蒸汽室，再經(jīng)蒸汽室后的噴嘴組進入汽輪機作功，在壓力降至排汽壓力后，經(jīng)排汽管道進入小機凝汽器。[1]給水泵汽輪機正常工作汽源采用五段抽汽，啟動用汽源采用輔助蒸汽。當五抽壓力異常且不能滿足汽動給水泵耗功的需要時，外切換機構(gòu)能夠自動采用二次低溫再熱蒸汽(高壓缸排汽)作為汽動給水泵的工作汽源。其中保護系統(tǒng)采用了軟、硬回路相互冗余的方式，保證了保護系統(tǒng)的安全、正常動作。

1 跳閘保護設計原理及跳閘回路詳解

本臺給水泵汽輪機(以下簡稱小機)裝設了一個速關(guān)組件(即將調(diào)節(jié)系統(tǒng)中一些操作件集裝在一起的液壓件組合)，它不僅使操作便捷，也使得油管路及電氣線路的布置趨于合理、簡化，并用于小機遙控啟動、就地停機、遙控停機及速關(guān)閥聯(lián)機試驗。速關(guān)組件上有一對停機電磁閥，用于汽輪機遙控停機，任一停機磁閥失電時，速關(guān)閥關(guān)閉、小機停機。本臺小機共配備3臺機柜，分別為振動監(jiān)測(MTSI)柜、危急遮斷(METS)柜及電液控制(MEH)柜。

1.1 小機跳閘回路原理

跳閘回路原理如圖1所示。外部兩路110V直流電源經(jīng)開關(guān)MK5/MK6后至二極管，再并列成一路電源給停機電磁閥供電。JS07、JS08、JS09均為電源監(jiān)視繼電器，其中JS07監(jiān)視第一路110VDC輸入電源、JS08監(jiān)視第二路110VDC輸入電源、JS09監(jiān)視兩路輸入電源并列后的跳閘回路電源。每個停機電磁閥的供電回路上分別有7個節(jié)點：1)操作臺小機停機按鈕；2)MEH轉(zhuǎn)速卡超速動作；3)METS轉(zhuǎn)速卡超速動作；4)單個停機電磁閥供電開關(guān)K10/K11；5)A列保護模塊組(TPM卡)停機指令；6)B列TPM卡停機指令；7)DCS(分散控制系統(tǒng))軟邏輯METS動作停機指令。以上7個節(jié)點中，任一個節(jié)點斷開都會切斷停機電磁閥供電電源，導致停機。

圖1 跳閘回路原理

圖2 超速保護回路

1.2 超速保護回路原理

超速保護回路原理如圖2所示。就地轉(zhuǎn)速裝置1、2、3分別送至MEH柜轉(zhuǎn)速卡SD1、SD2、SD3，就地轉(zhuǎn)速裝置4、5、6分別送至METS柜轉(zhuǎn)速卡SD4、SD5、SD6。每個轉(zhuǎn)速卡將輸入進行跳機定值判斷后輸出一組有源開關(guān)量信號(有源開關(guān)量信號帶24VDC電壓，可驅(qū)動繼電器)，再送至超速動作繼電器。繼電器JJ1、JJ3、JJ5分別開出一組常開接點送至METS柜的TPM卡，繼電器JJ2、JJ4、JJ6分別開出兩組常閉接點進行3取2判斷，得到一組信號送至停機電磁閥的供電回路(即圖1的“MEH超速”)。繼電器JK1、JK3、JK5分別開出一組常開接點送至METS柜的TPM卡，繼電器JK2、JK4、JK6分別開出兩組常閉接點進行3取2判斷，得到另一組信號送至停機電磁閥的供電回路(即圖1的“METS超速”)。

1.3 保護模塊組TPM

保護模塊組TPM與普通的IO卡件不同，它必須以一個完整的組為單位投入運行，每組包括的基本模塊有3塊卡件(完全3取2冗余結(jié)構(gòu)，輸入通道、信號處理、輸出通道均為3取2判斷)、1塊底座及1塊繼電器板。每組提供24通道開關(guān)量輸入及6路開關(guān)量輸出，24通道開關(guān)量輸入為干接點輸入，提供了過流過壓保護，反向電壓保護，可防止在接入錯誤信號時，保護模塊接口不損壞。在開關(guān)量輸入數(shù)量≤23點的情況下，一個保護模塊組就可以完成完整的保護任務，當開關(guān)量輸入數(shù)量>23的情況下，需要多個保護模塊組協(xié)同完成。[2]保護邏輯由專用組態(tài)軟件EtsConfig完成，通過串口下載線下載到各TPM卡件上，也可由上位機組態(tài)下載完成。如圖3，組號2的邏輯“(DI3andDI4)or(DI4andDI5)or(DI5andDI3)”即是對開關(guān)量輸入通道3、4、5進行3取2邏輯運算。TPM卡的邏輯與DCS軟邏輯組態(tài)一致，二者相互冗余。

圖3 組態(tài)軟件EtsConfig

2 熱控調(diào)試

下文將對熱控調(diào)試流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行歸納總結(jié)。[3]

2.1 機柜受電

系統(tǒng)所有控制器及卡件的電源為來自電子間DCS電源柜的兩路22V交流電源，危急遮斷系統(tǒng)電源為來自電氣直流柜的兩路110V直流電源。受電前檢查所有供電電源接線，均按照熱工設計圖紙對每一個接入分散控制系統(tǒng)的工作電源的電纜進行檢查。電源取出位置正確，電源接入位置正確，電纜兩端有明顯的標志和名稱，無漏接和誤接。電源系統(tǒng)接線牢固可靠，無松動和接觸不良現(xiàn)象。接地系統(tǒng)檢查與電源系統(tǒng)檢查方法相同，均正確無誤且牢固可靠。測量兩路供電電源電壓，符合廠家及行業(yè)標準要求后，分別將兩路電源送上。

2.2 信號線及盤間電纜檢查

檢查MTSI柜、METS柜及MEH柜3個機柜的柜內(nèi)及柜間接線，確認信號線無接地，端子不松動。在查線過程中，通過在各端子排中短接、萬用表測量等方式確認信號線無誤。

2.3 MTSI驗收及功能校驗

跟蹤監(jiān)督MTSI探頭安裝，確保探頭的間隙電壓及安裝位置正確。配合廠家對MTSI機柜內(nèi)的各個卡件進行通道測試，并校驗內(nèi)部參數(shù)，在就地數(shù)據(jù)采集探頭前置器處用信號發(fā)生器模擬相應的信號，送至MTSI。MTSI數(shù)據(jù)采集后，送出模擬量至MEH，同時作相應定值判斷送出開關(guān)量至METS。

2.4 METS功能檢查及試驗

2.4.1 電源監(jiān)視功能

1)METS停機電磁閥兩路110V直流電源監(jiān)視檢查及試驗方法及步驟如下：

a)操作電源開關(guān)MK5斷開/合上，繼電器JS07輸出翻轉(zhuǎn)，DCS畫面監(jiān)視相應測點狀態(tài)應翻轉(zhuǎn)；b)操作MK6斷開/合上，繼電器JS08輸出翻轉(zhuǎn)，DCS畫面監(jiān)視相應測點狀態(tài)應翻轉(zhuǎn)。

2)METS停機電磁閥兩路110V直流電源均失去檢查及試驗方法及步驟如下：

a)操作電源開關(guān)MK5斷開，繼電器JS07輸出應不翻轉(zhuǎn)，DCS畫面監(jiān)視相應測點狀態(tài)應翻轉(zhuǎn)；b)操作MK6斷開，繼電器JS07輸出應翻轉(zhuǎn)，DCS畫面監(jiān)視相應測點狀態(tài)應翻轉(zhuǎn)。

2.4.2 METS動作切斷停機電磁閥電源功能

1)METS總電源失去

a)退出所有DCS軟邏輯METS及硬回路TPM卡METS動作條件，復位METS，兩停機電磁閥均為得電狀態(tài)；b)電源開關(guān)MK5、MK6均合閘；c)斷開MK5，兩停機電磁閥仍得電；d)斷開MK6，兩停機電磁閥均失電。

2)操作臺停機按鈕

a)退出所有DCS軟邏輯METS及硬回路TPM卡METS動作條件，復位METS，兩停機電磁閥均得電狀態(tài)；b)操作臺按鈕逐一按下其中一個按鈕，兩停機電磁閥仍得電；c)操作臺按鈕，兩個都按下，兩停機電磁閥均失電。

3)MEH超速動作

a)退出所有DCS軟邏輯METS及硬回路TPM卡METS動作條件，復位METS，兩停機電磁閥均得電狀態(tài)；b)觸發(fā)DPU44柜SD卡超速指令(共3塊SD卡，任2塊卡超速指令觸發(fā)，都會導致MEH超速動作)c)上一步操作執(zhí)行三次(即2/3)，每次應使兩停機電磁閥均失電。

4)METS超速動作

a)退出所有DCS軟邏輯METS及硬回路TPM卡METS動作條件，復位METS，兩停機電磁閥均得電狀態(tài)；b)觸發(fā)DPU45柜SD卡超速指令(共3塊SD卡，任2塊卡超速指令觸發(fā)，都會導致MEH超速動作)；c)上一步操作執(zhí)行三次(即2/3)，每次應使兩停機電磁閥均失電。

5)停機電磁閥對應電源開關(guān)斷開

a)退出所有DCS軟邏輯METS及硬回路TPM卡METS動作條件，復位METS，兩停機電磁閥均得電狀態(tài)；b)斷開電源開關(guān)K10，對應的停機電磁閥1失電；c)斷開電源開關(guān)K11，對應的停機電磁閥2失電。

6)硬邏輯(A列TPM卡)METS動作指令觸發(fā)

a)屏蔽DCS軟邏輯METS動作指令，復位METS，使兩停機電磁閥均得電；b)A列TPM卡的DO通道1拆線(即斷開A列TPM-DO-1/2節(jié)點)，對應的停機電磁閥1失電；c)A列TPM卡的DO通道3拆線(即斷開A列TPM-DO-5/6節(jié)點)，對應的停機電磁閥2失電；d)觸發(fā)A列TPM卡中的某一METS動作條件，則A列TPM卡METS動作，兩停機電磁閥均失電。

7)硬邏輯(B列TPM卡)METS動作指令觸發(fā)

a)屏蔽DCS軟邏輯METS動作指令，復位METS，兩停機電磁閥均得電狀態(tài)；b)B列TPM卡的DO通道1拆線(即斷開B列TPM-DO-1/2節(jié)點)，對應的停機電磁閥1失電；c)B列TPM卡的DO通道3拆線(即斷開B列TPM-DO-5/6節(jié)點)，對應的停機電磁閥2失電；d)觸發(fā)B列TPM卡中的任一METS動作條件，則B列TPM卡METS動作，兩停機電磁閥均失電。

8)DCS軟邏輯METS動作指令觸發(fā)

a)退出硬回路TPM卡的METS動作條件，復位METS，兩停機電磁閥均得電狀態(tài)；b)強制通道DPU45-C3-11為0，對應的停機電磁閥1失電；c)強制通道DPU45-D3-11為0，對應的停機電磁閥2失電；d)觸發(fā)DCS軟邏輯METS任一動作條件，則DCS軟邏輯METS動作，兩停機電磁閥均失電。

3 調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題及注意事項

METS跳閘保護條件之一“MFT已動作”，建議增加脈沖處理，因機組無電動給水泵且為單臺小機，正常啟機都是在啟風機吹掃前用小機進行上水，若無脈沖處理，則必須在啟動小機前進行爐膛吹掃。

METS保護條件投/退時應注意保證DCS軟邏輯及TPM卡一致，上位機組態(tài)里專門組態(tài)了保護條件投/退邏輯，只能通過此邏輯才能同步投/退METS條件。

METS柜內(nèi)MK空開輸入端、輸出端的正負標識不一致，經(jīng)檢查，確認接線均按輸入端的正負標識(左負右正)接線。

對測點給泵汽機TSI OK的畫面監(jiān)視進行修改。原畫面監(jiān)視為：“0”時顯示“給泵汽機TSI OK”文字顏色為黑色，“1”時顯示“給泵汽機TSI OK”文字顏色為紅色。修改后畫面監(jiān)視為：“0”時顯示“MTSI通道故障”文字顏色為紅色，“1”時顯示“MTSI通道OK”文字顏色為藍色。修改后相較修改前，含義表達明確，警示作用明顯。

對控制柜原理圖的修改。修改點：METS電源110VDC切換前電源監(jiān)視(停機電磁閥兩路電源監(jiān)視)。原設計：JS07的一對常閉點(5/1)串聯(lián)JS08的一對常閉點(5/1)。修改后：JS07的一對常開點(5/3)串聯(lián)JS08的一對常開點(5/3)。

對MTSI電源消失及METS電源消失測點的畫面監(jiān)視進行修改。原畫面監(jiān)視為：“0”時顯示文字顏色為黑色，“1”時顯示文字顏色為紅色。根據(jù)實際情況修改為：“0”時顯示文字顏色為紅色，“1”時顯示文字顏色為黒色。修改后相較修改前，含義表達明確，警示作用明顯。

該類型小機在進汽電動門開啟且輔汽進入小機主汽門前，發(fā)現(xiàn)掛閘后無法開啟主汽門，只能通過先掛閘開啟主汽門再打開進汽電動門的方法，此問題為該類型小機的設計缺陷，已與設備廠家溝通進行分析等待整改意見。

4 結(jié)論

該廠給水泵汽輪機的保護系統(tǒng)較其它小機的特殊點在于增加了保護模塊組TPM，TPM卡與DCS軟邏輯相互冗余，可靠性高。通過對保護控制回路的原理及調(diào)試流程進行分析，通過調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)的問題及時的進行了優(yōu)化和處理，保證了設備及機組運行的安全性。