600MW機組汽機側熱工保護完善及優(yōu)化

劉鑫

【摘 要】本項目針對熱工設備故障引起的主機和重要輔機設備誤跳閘現(xiàn)象及熱工人員日常投/切保護過程可能出現(xiàn)的誤操作予以統(tǒng)計分析，優(yōu)化控制邏輯及設備改造以提高熱工保護動作可靠性為目的，達到提高運行機組的穩(wěn)定可靠性，屬科技創(chuàng)新型項目。

【關鍵詞】熱工設備故障；控制邏輯；可靠性

熱工聯(lián)鎖保護是火電廠實現(xiàn)安全可靠運行非常重要的一環(huán)，聯(lián)鎖保護如果設計不夠完善可靠，輕則引起主輔設備的誤動作或拒動作，重則在異常工況下導致設備損壞或人員傷亡事故。但是由于種種原因、熱工保護邏輯的完善性和合理性、熱工保護信號的取樣方式和配置，都存在不盡如人意的地方，引發(fā)熱工保護系統(tǒng)誤動的現(xiàn)象還是時有發(fā)生。為此，本人結合工作實際，結合自身及兄弟單位、相應科研院所的經(jīng)驗，通過熱工保護邏輯完善及設備改造，減少人為因素和不合理保護設計造成的熱工保護誤動作幾率，達到提高機組運行的穩(wěn)定、可靠性。

1.1汽輪機遮斷（ETS）優(yōu)化

1.1.1針對汽輪機遮斷保護系統(tǒng)（ETS）存在的單點主保護，通過增加節(jié)點信號并優(yōu)化控制邏輯實現(xiàn)三取二，提高主保護動作的可靠性。

1.1.2 針對汽輪機遮斷保護系統(tǒng)（ETS）啟/停機過程經(jīng)常投入/解除的保護及機組運行期間由于臨時處理缺陷可能需要解除的保護，在觸摸屏增加一頁專用的保護投/切按鈕，代替原來的拆/接線解除保護方式，防止熱工檢修人員誤操作

1.2汽輪機監(jiān)測儀表（TSI）系統(tǒng)優(yōu)化

1.2.1針對汽輪機監(jiān)測儀表（TSI）系統(tǒng)軸向位移單一卡件監(jiān)測，通過增加3500/42M卡件實現(xiàn)分卡件監(jiān)測，避免由于單一卡件故障引起的主機誤跳閘。

1.2.2針對汽輪機監(jiān)測儀表（TSI）系統(tǒng)振動大、軸向位移大、高壓缸差脹大、低壓缸差脹大等主保護單卡件單通道輸出狀況，通過增加繼電器輸出卡件，實現(xiàn)多卡件布置多通道輸出，在汽輪機ETS系統(tǒng)實現(xiàn)三取二保護。

1.3小汽輪機遮斷（小機ETS）優(yōu)化

針對小機ETS系統(tǒng)跳閘回路跳閘電磁閥單一布置且常帶電設計，當任一電磁閥故障失電均造成小機誤跳閘，優(yōu)化設計高壓抗燃油及低壓安全油跳閘回路，高壓抗燃油回路設計4個20/AST電磁閥且串/并連接安裝；低壓安全油回路設計2個20/TT電磁閥且并聯(lián)連接安裝，可以防止由于任一單個電磁閥故障引起的小機誤跳閘。

1.4 DCS系統(tǒng)保護界面優(yōu)化

針對DCS系統(tǒng)重要輔機增加的眾多保護，為減少熱工人員通過DCS系統(tǒng)邏輯強制停止掃描解除保護過程出現(xiàn)人為的誤操作，通過優(yōu)化控制邏輯并增加保護投/切軟按鈕且當聯(lián)鎖保護條件觸發(fā)時閉鎖熱工人員投入，防止設備誤跳閘。

通過前期現(xiàn)場工作經(jīng)驗的總結，設計優(yōu)化方案并進行論證，2018年逐步實施了小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造；汽輪機TSI系統(tǒng)重要參數(shù)分卡件布置，跳閘信號輸出實現(xiàn)多卡件布置多通道輸出；汽機ETS系統(tǒng)優(yōu)化單點主保護實現(xiàn)三取二保護，觸摸屏增加保護投/切按鈕；DCS系統(tǒng)重要輔機設備優(yōu)化跳閘邏輯，DCS畫面增加聯(lián)鎖保護投/切軟按鈕切聯(lián)鎖保護跳閘條件閉鎖熱工人員保護投入；確保了主機及重要輔機設備的安全、可靠運行。

【應用推廣情況】

經(jīng)過2018年通過現(xiàn)場應用的不斷總結，熱工保護的持續(xù)完善及優(yōu)化，熱工保護設計更加合理，保護軟投/切按鈕更易于熱工人員投/切保護且可以有效的降低人為誤操作的幾率。熱工保護的完善及優(yōu)化持續(xù)進行，對提高機組安全穩(wěn)定運行意義重大，推廣前景廣闊。

【詳細科學技術內容】

1、立項背景

汽輪機ETS系統(tǒng)外部跳閘主保護信號最初設計均為單點保護，由于電纜或其他原因信號傳輸過程極易出現(xiàn)保護誤動或拒動，不符合主保護三取二設計的要求；汽輪機TSI系統(tǒng)軸向位移重要參數(shù)集一塊卡件進行監(jiān)測及其他保護設計均集一塊繼電器輸出卡件輸出，容易造成因為某一卡件故障引起汽輪機誤跳閘；小機ETS系統(tǒng)跳閘回路設計均為單電磁閥常帶電運行，電磁閥長期帶電發(fā)熱曾出現(xiàn)由于單電磁閥故障引起小機誤跳閘，最初的設計也不滿足保護設計的要求；#3、#4機組DCS系統(tǒng)重要輔機設備保護跳閘條件設計較多，正常運行期間由于設備消缺常需要臨時解除保護，無論通過拆/接線還是邏輯強制均容易出現(xiàn)人為的誤操作，通過增加保護投/切軟按鈕可以杜絕人為誤操作的幾率?；谝陨显?，2018年，機組汽機側保護不斷通過熱工保護完善、優(yōu)化及設備改造，使保護設計更加合理，降低保護誤發(fā)及人為誤操作的幾率。

2、詳細科學技術內容

（一）汽輪機ETS系統(tǒng)主保護信號完善與優(yōu)化

1.1 對大機ETS系統(tǒng)外部主保護單點信號進行優(yōu)化，由原設計的單點保護動作優(yōu)化設計為三取二動作保護，汽輪機主要優(yōu)化保護如下：

汽輪機ETS系統(tǒng)單點主保護優(yōu)化設計效果圖

①汽輪機振動大跳閘保護信號，接收TSI系統(tǒng)3個開關量信號，ETS系統(tǒng)進行三取二邏輯判斷；

②汽輪機軸向位移1保護跳閘信號，接收TSI系統(tǒng)3個開關量信號，ETS系統(tǒng)進行三取二邏輯判斷；

③汽輪機軸向位移2保護跳閘信號，接收TSI系統(tǒng)3個開關量信號，ETS系統(tǒng)進行三取二邏輯判斷；

④汽輪機高差大保護跳閘信號，接收TSI系統(tǒng)3個開關量信號，ETS系統(tǒng)進行三取二邏輯判斷；

⑤汽輪機低差大保護跳閘信號，接收TSI系統(tǒng)3個開關量信號，ETS系統(tǒng)進行三取二邏輯判斷；

⑥鍋爐MFT跳閘保護信號，接收DCS系統(tǒng)3個開關量信號，ETS系統(tǒng)進行三取二邏輯判斷；

邏輯優(yōu)化過程，同一信號的3個開關輸入信號必須分卡件布置，保護跳閘邏輯設計合理，跳閘回路采用雙通道，有效的防止“拒動”和“誤動”。

大機ETS系統(tǒng)跳閘邏輯進行相應的優(yōu)化設計，ETS觸摸屏增加相應的信號狀態(tài)顯示，達到實時直觀的在線監(jiān)測，易于熱工人員的巡檢并及時發(fā)現(xiàn)異常。

1.2大機ETS觸摸屏增加保護投/切按鈕

根據(jù)對檢修及維護經(jīng)驗的總結，ETS系統(tǒng)增加凝汽器真空低、潤滑油壓低、EH油壓低、軸承振動大、軸向位移大等保護跳閘信號投/切按鈕，杜絕機組運行期間消缺過程解除保護拆/接線可能發(fā)生的人為誤操作。

汽輪機ETS系統(tǒng)保護投/切按鈕效果圖

（二）汽輪機TSI系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測及跳閘信號優(yōu)化

2.1汽輪機軸向位移監(jiān)測分卡件監(jiān)測：汽輪機TSI系統(tǒng)框架一增加1塊3500/42M卡件，將4個軸向位移信號實現(xiàn)分卡件監(jiān)測。

2.2汽輪機TSI系統(tǒng)框架一和框架二分別增加2塊3500/32M繼電器輸出卡，實現(xiàn)同一信號三路輸出且分卡件布置。

汽輪機TSI系統(tǒng)軸向位移及繼電器輸出卡件優(yōu)化設計后效果圖

（三）小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造

小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造為雙通道冗余配置，高壓抗燃油跳閘電磁閥為帶串并聯(lián)的4個電磁閥（失電跳閘）、低壓透平油跳閘電磁閥為并聯(lián)的2個電磁閥（帶電跳閘）；新增小機跳閘AST壓力開關及ASP油壓變送器，ASP油壓實時顯示（小機掛閘后顯示約為一次安全油壓的1/2），可根據(jù)ASP油壓的變化判斷高壓抗燃油跳閘電磁閥故障發(fā)生可以避免因單個電磁閥故障引起小機跳閘異常情況的發(fā)生。

小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造跳閘電磁閥安裝設計圖

小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造跳閘電磁閥控制回路設計原理圖

小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造現(xiàn)場竣工圖

（四）DCS系統(tǒng)重要輔機設備聯(lián)鎖保護優(yōu)化，增加聯(lián)鎖保護投/切軟按鈕

DCS系統(tǒng)根據(jù)熱工人員維護經(jīng)驗進行總結，將啟/停機過程及日常維護消缺過程經(jīng)常涉及的聯(lián)鎖保護進行優(yōu)化，增加聯(lián)鎖保護投/切軟按鈕且聯(lián)鎖保護跳閘條件觸發(fā)閉鎖熱工人員投入，防止人為誤操作。

關鍵技術：

通過小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造及熱工保護完善和優(yōu)化，提高大、小機ETS系統(tǒng)保護及TSI系統(tǒng)重要參數(shù)監(jiān)測及跳閘信號輸出可靠性；增加保護投/切軟按鈕杜絕熱工人員人為誤操作現(xiàn)象的發(fā)生。

創(chuàng)新點：

小機跳閘回路改造實現(xiàn)雙通道冗余配置；增加汽輪機ETS系統(tǒng)主保護及DCS系統(tǒng)重要輔機設備聯(lián)鎖保護投/切軟按鈕|

實際運行效果：

2018年，完成小機ETS系統(tǒng)跳閘回路改造、汽輪機ETS系統(tǒng)保護完善及優(yōu)化并在觸摸屏增加主保護投/切按鈕、汽輪機TSI系統(tǒng)重要參數(shù)分卡件監(jiān)測及保護信號實現(xiàn)分卡件多通道輸出；DCS系統(tǒng)及DEH系統(tǒng)重要輔機聯(lián)鎖保護增加投/切保護軟按鈕；經(jīng)過近一年熱工保護持續(xù)的完善及優(yōu)化，熱工保護動作更加安全可靠，在提高機組安全、穩(wěn)定運行取得了重大突破！

【參考文獻】

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