冗余改造技術(shù)在汽輪機(jī)熱工保護(hù)中的應(yīng)用

王湛文

摘 要：汽輪機(jī)（蒸汽透平發(fā)動(dòng)機(jī)）是當(dāng)前火電廠發(fā)電的主要設(shè)備，隨著生產(chǎn)的需要，當(dāng)前的汽輪機(jī)在機(jī)組容量和熱力系統(tǒng)等方面有了顯著提升，但更為復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致更多的設(shè)備故障問(wèn)題隨之而來(lái)。為了進(jìn)一步保證汽輪機(jī)工作的穩(wěn)定與安全，需要在其中設(shè)置更加完善的熱工保護(hù)系統(tǒng)。文章介紹了基于冗余改造技術(shù)上的汽輪機(jī)熱工保護(hù)改進(jìn)方法，希望能夠?yàn)閺V大工業(yè)生產(chǎn)部門提供參考。

關(guān)鍵詞：冗余改造；汽輪機(jī)；熱工保護(hù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）25-0183-02

Abstract： Steam turbine（steam turbine engine） is the main equipment of power generation in thermal power plant at present. Due to the need of production， the current steam turbine has been significantly improved in terms of unit capacity and thermal system， etc. However， the more complex mechanical structure also leads to more equipment failure problems. In order to further ensure the stability and safety of steam turbine work， it is necessary to set up a more perfect thermal protection system. This paper introduces the improvement method of steam turbine thermal protection based on redundant retrofit technology， hoping to provide reference for the vast industrial production departments.

Keywords： redundant retrofit； steam turbine； thermal protection； application

1 汽輪機(jī)熱工保護(hù)簡(jiǎn)述

汽輪機(jī)的熱工保護(hù)，即在機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行中，一旦發(fā)生意外，可以自動(dòng)進(jìn)行保護(hù)或聯(lián)鎖，以保證機(jī)組的安全。所以，就當(dāng)前的實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，汽輪機(jī)熱工保護(hù)的主要作用在于以下兩個(gè)方面：（1）可以確保汽輪機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)在機(jī)器運(yùn)行時(shí)更加穩(wěn)定，既能夠減少保護(hù)誤動(dòng)，還能夠保證汽輪機(jī)的安全運(yùn)行；（2）可以避免汽輪機(jī)因?yàn)榘l(fā)電機(jī)抽氣、倒流等情況而導(dǎo)致的汽輪機(jī)超速，防止汽輪機(jī)突發(fā)飛車事故等。汽輪機(jī)熱工保護(hù)的意義在于以下兩個(gè)方面，詳細(xì)來(lái)說(shuō)：

（1）隨著生產(chǎn)工作的需要，較之以往的汽輪機(jī)組，當(dāng)前大部分汽輪機(jī)的機(jī)組容量及熱力系統(tǒng)等已經(jīng)有了明顯的提升，并且系統(tǒng)的構(gòu)成也越來(lái)越復(fù)雜。為了確保汽輪機(jī)的熱經(jīng)濟(jì)性能夠更為充分地發(fā)揮作用，在設(shè)計(jì)級(jí)間間隙、軸封間隙的時(shí)候，為了追求更高的熱經(jīng)濟(jì)性，在這些設(shè)計(jì)的參數(shù)上回有意識(shí)地減少。同時(shí)，因?yàn)槠啓C(jī)設(shè)備在啟停和運(yùn)行中的轉(zhuǎn)速較高，若此時(shí)進(jìn)行的控制操作等未遵循相關(guān)的規(guī)范，那么很可能因?yàn)槠啓C(jī)停止時(shí)的巨大摩擦而造成機(jī)組的熱工破壞。因此，就這些分析來(lái)看，在汽輪機(jī)中實(shí)行熱工保護(hù)是極有必要的。

（2）對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備進(jìn)行熱工保護(hù)，有利于最大限度地保障機(jī)組在啟停和運(yùn)行時(shí)的安全性。我們知道，在汽輪機(jī)工作時(shí)需要對(duì)其機(jī)械參數(shù)采取實(shí)時(shí)的監(jiān)視，在實(shí)行熱工保護(hù)下，可以對(duì)汽輪機(jī)的熱工參數(shù)加以監(jiān)控、分析。通過(guò)這些操作，一旦在監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)的某些參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，就能夠立即采取措施對(duì)機(jī)組采取操作，繼而有效確保機(jī)械設(shè)備的安全，防止事故的出現(xiàn)。

2 汽輪機(jī)熱工保護(hù)中冗余改造技術(shù)的應(yīng)用

就目前來(lái)看，汽輪機(jī)熱工保護(hù)中主流的冗余改造技術(shù)分為信號(hào)發(fā)送冗余改造、回路保護(hù)冗余改造、電源保護(hù)冗余改造和執(zhí)行機(jī)構(gòu)冗余改造等幾種，下面我們分別對(duì)這些冗余改造技術(shù)加以說(shuō)明分析。

2.1 信號(hào)發(fā)送冗余改造

對(duì)熱輪機(jī)進(jìn)行信號(hào)發(fā)送冗余改造可以防止汽輪機(jī)因?yàn)槌俣斐傻陌l(fā)電機(jī)甩負(fù)荷的情況。通過(guò)信號(hào)發(fā)送的冗余改造，當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)甩負(fù)荷時(shí)，可以將所有的造成發(fā)電機(jī)故障的電路設(shè)備保護(hù)信號(hào)區(qū)分為多個(gè)線路繼而送入熱工保護(hù)的回路之中。之后，熱工保護(hù)所進(jìn)行的停機(jī)操作可以因其中任一信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)。這樣可以確保發(fā)電機(jī)跳閘動(dòng)作能夠在最短的時(shí)間內(nèi)完成，繼而完成了發(fā)電機(jī)跳閘保護(hù)信號(hào)的冗余。

2.2 回路保護(hù)冗余改造

在進(jìn)行回路保護(hù)冗余改造之前，保護(hù)回路仍然是屬于單一性的主回路設(shè)計(jì)，在改造后，在保護(hù)回路主回路之外，又增加了額外的兩個(gè)輔助回路，見(jiàn)圖1，這兩個(gè)回路之間也是相互獨(dú)立的。這樣，實(shí)際上就形成了三個(gè)獨(dú)立的保護(hù)回路，且任意一個(gè)回路發(fā)生動(dòng)作，都能夠迅速實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的停機(jī)操作，實(shí)現(xiàn)回路保護(hù)的冗余。

此外，在進(jìn)行輔助回路的設(shè)計(jì)時(shí)，也要按照主路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)具體的數(shù)字邏輯電路，使用“或”的邏輯實(shí)現(xiàn)輔助回路的信號(hào)控制。在線路中，一路的設(shè)計(jì)時(shí)為了確保發(fā)電機(jī)保護(hù)信號(hào)能夠同時(shí)分成兩路來(lái)進(jìn)行主路及輔助回路的保護(hù)，因此該信號(hào)當(dāng)由發(fā)電機(jī)直接輸入；而另一路為了驅(qū)動(dòng)主路保護(hù)的所有信號(hào)，要通過(guò)主保護(hù)回路動(dòng)作出口的繼電器發(fā)出指令，其工作原理見(jiàn)圖2。

2.3 電源保護(hù)冗余改造

進(jìn)行電源的保護(hù)冗余改造，要完成主回路與輔助回路直流電源的各自獨(dú)立性。并將直流總電源分為主路、回路兩線分別送至熱工保護(hù)盤。增加的抽汽快關(guān)閥門的控制回路要使用型號(hào)為AC220V的電源，抽汽逆止閥的控制回路要使用型號(hào)為DC220V的電源，通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)電源的冗余。

2.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)冗余改造

在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，無(wú)論是主保護(hù)回路還是輔助保護(hù)回路，其斷路油門的電磁閥門均為獨(dú)立性設(shè)計(jì)，但是還要確保二者之間存在聯(lián)系，這樣做的目的在于當(dāng)閥門發(fā)生動(dòng)作時(shí)，可以確保主汽門與調(diào)速汽門的動(dòng)作，確保電磁閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的冗余。此外，因?yàn)槠啓C(jī)的飛車事故大部分是因?yàn)槌槠嬷归T與旋轉(zhuǎn)隔板的關(guān)閉不嚴(yán)密造成的，在掌握這一根源后，可以在汽輪機(jī)原有熱工保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加供熱抽汽門保護(hù)等另外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而幫助汽輪機(jī)更好地應(yīng)對(duì)來(lái)自外界的故障影響。

另外，在回路構(gòu)成的基礎(chǔ)上，將主汽門的關(guān)閉和設(shè)備保護(hù)的兩種信號(hào)設(shè)定為“與”的邏輯關(guān)系，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)自動(dòng)主汽門關(guān)閉及保護(hù)信號(hào)同時(shí)存在的前提下，繼電器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)方可開(kāi)展動(dòng)作。通過(guò)這些的設(shè)計(jì)，因?yàn)槔^電器誤動(dòng)而導(dǎo)致的汽輪機(jī)停機(jī)或解列抽氣等問(wèn)題會(huì)得到有效地解決，大大提升汽輪機(jī)設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語(yǔ)

上文我們對(duì)汽輪機(jī)熱工保護(hù)的概念、意義等做了辨析和考察，在其基礎(chǔ)上，對(duì)汽輪機(jī)熱工保護(hù)中冗余改造技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了概述。我們可以了解到，汽輪機(jī)的熱工保護(hù)的意義在于提升汽輪機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定、安全，而為了進(jìn)一步提升熱工保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及反應(yīng)性，要及時(shí)進(jìn)行冗余改造的操作。在對(duì)信號(hào)發(fā)送、回路保護(hù)、電源保護(hù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等進(jìn)行冗余改造后，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，汽輪機(jī)的熱工保護(hù)系統(tǒng)有了明顯地改善，在確保汽輪機(jī)組的穩(wěn)定性方面發(fā)揮了更大的作用。

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