汽輪機(jī)電超速保護(hù)裝置異常診斷及處理

仵華南，席明偉，陳志新

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003；2.山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250003）

0 引言

目前，大型汽輪機(jī)多用高可靠性的電超速保護(hù)裝置取代機(jī)械超速保護(hù)，可簡化液壓保安系統(tǒng)，提高超速保護(hù)的安全性和準(zhǔn)確性。BRAUN-E16型電超速裝置可靠性高，在國內(nèi)外1000 MW、660 MW等大型汽輪機(jī)組普遍應(yīng)用，其自動(dòng)巡檢測試功能是BRAUNE16型電超速保護(hù)裝置可靠性的重要保障。在汽輪機(jī)運(yùn)行中，其自動(dòng)巡檢測試功能定期檢測電超速保護(hù)遮斷功能的正確性，保證電超速保護(hù)的可靠性[1-2]。

鑒于自動(dòng)巡檢測試功能對此類電超速保護(hù)的重要性，研究電超速保護(hù)自動(dòng)巡檢測試機(jī)理和故障診斷方法具有十分重要的意義。通過對多臺(tái)機(jī)組的調(diào)試診斷和總結(jié)研究，本文對自動(dòng)巡檢測試機(jī)理進(jìn)行分析，并結(jié)合現(xiàn)場具體實(shí)例，闡述自動(dòng)巡檢測試故障的排查過程和處理方法，以期為以后同類型保護(hù)的故障診斷提供參考。

1 自動(dòng)巡檢測試機(jī)理

1.1 自動(dòng)巡檢測試單元結(jié)構(gòu)

如圖1所示，自動(dòng)巡檢測試單元由監(jiān)測模塊E1696、測速模塊 E1655、接觸器 K07—K09、24 V 電源、輔助開關(guān)及導(dǎo)線等組成。

監(jiān)測模塊E1696通過總線通訊方式，發(fā)出3路步序（Step） 指令到測速模塊（E1655A、E1655B、E1655C），實(shí)現(xiàn)遮斷功能。由3路反饋通道來監(jiān)測遮斷跳閘回路的狀態(tài)。E1696通過自動(dòng)巡檢定期測試遮斷跳閘回路，確保測速模塊E1655、接觸器及遮斷回路電源工作的正確性和可靠性。

圖1 自動(dòng)巡檢測試單元結(jié)構(gòu)

1.2 自動(dòng)巡檢測試步序

自動(dòng)巡檢測試共分3個(gè)步序，E1696每隔721 min，自動(dòng)進(jìn)行步序檢測。以下結(jié)合圖1，對3個(gè)檢測步序過程進(jìn)行分析。

1）步序 1（Step1）。 E1696依次對 3路測速模塊發(fā)送3 350 Hz測試信號(hào)，相應(yīng)接觸器K07—K09線圈失磁且觸點(diǎn)斷開，E1696的反饋通道接收到接觸器觸點(diǎn)斷開信號(hào)，判斷超速回路測試正常[3]。E1696停發(fā)3 350 Hz測試信號(hào)，接觸器線圈勵(lì)磁且觸點(diǎn)閉合，判斷Step1測試完成。

2）步序 2（Step2）。 E1696依次對 3路測速模塊發(fā)送3 250 Hz測試信號(hào)，相應(yīng)接觸器K07—K09線圈保持勵(lì)磁且觸點(diǎn)閉合，E1696的反饋通道接收到接觸器觸點(diǎn)閉合信號(hào)，判斷低轉(zhuǎn)速超速回路測試正常[4]。 E1696 停發(fā) 3 250 Hz測試信號(hào)，接觸器線圈勵(lì)磁且觸點(diǎn)閉合，判斷Step2測試完成。

3）步序 3（Step3）。 E1696依次對 3路測速模塊發(fā)送強(qiáng)制遮斷“1”信號(hào)，相應(yīng)接觸器K07—K09線圈失磁且觸點(diǎn)斷開，E1696的反饋通道接收到接觸器觸點(diǎn)斷開信號(hào)，判斷外部遮斷超速回路測試正常。E1696停發(fā)強(qiáng)制遮斷測試信號(hào)，接觸器線圈勵(lì)磁且觸點(diǎn)閉合，判斷Step3測試完成。

2 電超速保護(hù)異常情況及危害

2.1 裝置異常情況

某超超臨界汽輪機(jī)采用BRAUN-E16型電超速保護(hù)。在該汽輪機(jī)超速保護(hù)調(diào)試中，數(shù)字電液控制系統(tǒng)出現(xiàn)電超速保護(hù)報(bào)警，監(jiān)測模塊E1696面板呈C9-E7代碼報(bào)警。C9-E7報(bào)警代表電超速保護(hù)自動(dòng)巡檢測試功能故障，自動(dòng)巡檢測試不能正常啟動(dòng)，電超速保護(hù)失去自動(dòng)巡檢測試監(jiān)控。

2.2 故障危害

自動(dòng)巡檢測試異常將導(dǎo)致自動(dòng)巡檢步序測試不能定時(shí)啟動(dòng)，測速模塊E1655的設(shè)置參數(shù)和外部遮斷停機(jī)功能不能被有效識(shí)別檢驗(yàn)，電超速三重冗余保護(hù)功能的正確性不能被有效監(jiān)控，電超速保護(hù)的可靠性大大降低，并嚴(yán)重影響電超速遮斷故障發(fā)現(xiàn)處理的及時(shí)性，導(dǎo)致汽輪機(jī)超速保護(hù)存在誤動(dòng)非停、拒動(dòng)飛車等重大安全隱患。因此，電超速保護(hù)出現(xiàn)自動(dòng)巡檢測試異常時(shí)，必須及時(shí)診斷處理。

3 故障原因排查

依據(jù)自動(dòng)巡檢測試機(jī)理，將該電超速保護(hù)裝置的參數(shù)設(shè)置、巡檢反饋回路線路作為核查重點(diǎn)，排查自動(dòng)巡檢測試故障原因。

3.1 裝置參數(shù)排查

該電超速保護(hù)裝置自動(dòng)巡檢測試功能參數(shù)排查結(jié)果：測速齒數(shù)設(shè)置為60，高電平觸發(fā)外部跳閘、故障指示報(bào)警和自動(dòng)巡檢測試的邏輯值均設(shè)置在作用方式，超速遮斷值設(shè)置為3 300 r／min，自動(dòng)巡檢高、低頻測試值分別設(shè)置為 3 350 Hz和 3 250 Hz[5]，參數(shù)設(shè)置全部正確。

3.2 巡檢反饋回路排查

巡檢測試反饋回路如圖2所示，由接觸器K07—K09的常開觸點(diǎn)、電源輔助開關(guān)_F51—_F59的常開觸點(diǎn)、直流24 V電源L+21—L+23連接組成。

根據(jù)巡檢反饋回路組成原理，對巡檢反饋回路進(jìn)行排查。合上接觸器組電源開關(guān)F51—F59，確認(rèn)輔助開關(guān)_F51—_F59在合閘位；確認(rèn)直流24 V電源L+21—L+23開關(guān)在合閘位；汽輪機(jī)掛閘，確認(rèn)接觸器組K07—K09線圈勵(lì)磁吸合；用萬用表測量反饋回路電壓。

測試反饋回路排查結(jié)果：巡檢測試反饋1路，E1696模塊無24 V電壓反饋，K07觸點(diǎn)閉合且端子3和4皆無24 V電壓，_F53和_F52觸點(diǎn)斷開且端子23和24皆無24 V電壓，_F51觸點(diǎn)斷開、端子23有24V電壓、端子24無24 V電壓。同樣，巡檢測試反饋2路和3路，E1696模塊無24 V電壓反饋，K08和K09觸點(diǎn)閉合且端子3和4皆無24 V電壓，_F55、_F56、_F58、_F59 觸點(diǎn)斷開且端子 23 和 24 皆無24 V電壓，_F54和_F57觸點(diǎn)斷開、端子23有24 V電壓、端子24無24 V電壓。

圖2 巡檢測試反饋回路

3.3 排查結(jié)果診斷分析

該電超速保護(hù)裝置參數(shù)設(shè)置正確無誤。

巡檢測試回路排查結(jié)果：回路中接觸器電源輔助開關(guān)_F51—_F59的串接觸點(diǎn)類型錯(cuò)誤。合上輔助開關(guān)_F51—_F59，其串接觸點(diǎn)斷開。斷開輔助開關(guān)_F51—_F59，其串接觸點(diǎn)閉合。故串接觸點(diǎn)類型為常閉，與設(shè)計(jì)不符。

輔助開關(guān)_F51—_F59診斷結(jié)果：現(xiàn)使用的輔助開關(guān)型號(hào)為5ST31010AS，與原設(shè)計(jì)5ST31011AS型不符，導(dǎo)致輔助開關(guān)串接觸點(diǎn)類型錯(cuò)誤。由圖3可見，5ST31010AS型輔助開關(guān)的串接觸點(diǎn)為常閉觸點(diǎn)（NC），5ST31011AS型輔助開關(guān)的串接觸點(diǎn)為常開觸點(diǎn) （NO）。輔助開關(guān)配置不當(dāng)導(dǎo)致合上開關(guān)_F51—_F59后，串接觸點(diǎn)斷開，巡檢反饋回路24 V電壓不能導(dǎo)通至接觸器的串接觸點(diǎn)，E1696的反饋查詢通道接收不到電壓信號(hào)。

圖3 輔助開關(guān)觸點(diǎn)比對

斷開電源開關(guān)F51—F59、L+21—L+23，用3根導(dǎo)線分別短接_F51的端子23和_F53的端子24，_F54的端子23和_F56的端子24，_F57的端子23和_F59的端子24；合上F51—F59、L+21—L+23電源開關(guān)，C9-E7故障報(bào)警消失。

由以上分析可見，自動(dòng)巡檢測試故障原因?yàn)檩o助開關(guān)_F51—_F59配置不當(dāng)，導(dǎo)致串接在巡檢反饋回路觸點(diǎn)為故障斷開點(diǎn)，E1696不能接收到反饋回路24 V電壓，造成故障報(bào)警。

4 故障處理

對故障進(jìn)行處理，更換輔助開關(guān)_F51—_F59。自下而上逐級斷開電超速保護(hù)控制柜電源開關(guān)；對需解開輔助開關(guān)_F51—_F59的接線進(jìn)行標(biāo)記；對更換5ST31011AS型輔助開關(guān)進(jìn)行分合試驗(yàn)及觸點(diǎn)檢查，保證更換品的正確性；逐個(gè)更換輔助開關(guān)_F51—_F59，將其固定牢固，并按標(biāo)記正確接線；自上而下逐級合上電超速保護(hù)控制柜電源開關(guān)；模擬汽輪機(jī)掛閘，按E1696面板上的“△”和“P”鍵進(jìn)行自動(dòng)巡檢測試功能驗(yàn)證。

通過采取以上措施，輔助開關(guān)_F51—_F59更換為5ST31011AS型，C9-E7故障報(bào)警消失。經(jīng)驗(yàn)證，自動(dòng)巡檢3350Hz、3250Hz、強(qiáng)制遮斷3步序測試功能正常。

故障處理后未再出現(xiàn)C9-E7報(bào)警現(xiàn)象，自動(dòng)巡檢測試功能每隔721 min，正確執(zhí)行步序測試，自動(dòng)巡檢測試功能正常，確保了電超速遮斷功能的可靠性。

5 結(jié)語

通過自動(dòng)巡檢測試機(jī)理和診斷實(shí)例分析，自動(dòng)巡檢測試功能對保障電超速保護(hù)的可靠性非常重要。自動(dòng)巡檢測試功能一旦出現(xiàn)異常，應(yīng)根據(jù)測試機(jī)理及時(shí)診斷處理。保護(hù)裝置參數(shù)設(shè)置和巡檢反饋回路的正確性是自動(dòng)巡檢測試工作正常的前提條件，在機(jī)組調(diào)試及運(yùn)維中，應(yīng)將保護(hù)裝置的參數(shù)設(shè)置和巡檢反饋回路核查作為重點(diǎn)檢測項(xiàng)目，能有效避免自動(dòng)巡檢測試功能出現(xiàn)異常。