火電機(jī)組汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)分析

張彩霞

（山西漳澤電力股份有限公司河津發(fā)電分公司，山西 河津 043300）

火電機(jī)組汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)分析

張彩霞

（山西漳澤電力股份有限公司河津發(fā)電分公司，山西 河津 043300）

1 概述

某電廠1號(hào)機(jī)組是容量為350MW的單元制火力發(fā)電機(jī)組，其鍋爐、汽輪機(jī)主設(shè)備以及控制系統(tǒng)全套由日本三菱公司引進(jìn)。該機(jī)組采用先進(jìn)的DCS(分布式控制系統(tǒng))，具有自動(dòng)化程度高、控制功能齊全等特點(diǎn)，其聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)能夠確保對(duì)設(shè)備進(jìn)行安全、可靠的事故處理，使鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等主機(jī)設(shè)備以及給水泵、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、爐水泵等輔機(jī)不受到損害。在保護(hù)動(dòng)作以后，其指令發(fā)送到有關(guān)的控制系統(tǒng)和被控設(shè)備中，能夠自動(dòng)減負(fù)荷，投入旁路系統(tǒng)，直至停機(jī)或停機(jī)進(jìn)行事故處理，以保證機(jī)組安全，并且保證CRT顯示器畫面以及輔助控制盤聯(lián)鎖信號(hào)和跳閘動(dòng)作的正確性。

該電廠1號(hào)機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總原則是：當(dāng)檢測(cè)到機(jī)組處于危險(xiǎn)工況時(shí)，確保處于危險(xiǎn)狀態(tài)的設(shè)備跳閘。該保護(hù)系統(tǒng)大大提高了機(jī)組事故處理的自動(dòng)化水平和可靠性。

2 保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成特點(diǎn)

2.1 獨(dú)立的汽機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)盤

各項(xiàng)保護(hù)都由繼電器等設(shè)備采用硬接線實(shí)現(xiàn)，直觀且可靠，其中主要采取以下幾種繼電器：

(1) SRD-N4SA(DC 110V)繼電器；

(2) SRD-N8SA(DC 110V)繼電器；

(3) SRLD-N4SA(DC 110V)繼電器；

(4) DRS-N2(DC 110V)繼電器；

(5) G3FD-102SN(DC 24 V)繼電器。

2.2 可靠的雙路冗余供電

多數(shù)繼電器和控制電磁閥均使用來自DC110V PC1A段和DC 110V PC1B段的DC 110V電源，只有少數(shù)繼電器使用經(jīng)DC 110V降壓后的DC 24 V電源。汽機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)盤內(nèi)的另一路AC 220V電源與其他柜一樣，用于照明、風(fēng)扇和維修。

2.3 邏輯回路的輸入信號(hào)

邏輯回路的輸入信號(hào)只有1種模擬量信號(hào)——主蒸汽溫度輸入，其余全部都是開關(guān)量信號(hào)。主蒸汽溫度輸入模擬量信號(hào)經(jīng)變換和限值后輸出3路開關(guān)量信號(hào)進(jìn)入邏輯回路。開關(guān)量信號(hào)包括就地開關(guān)量儀表輸出的參數(shù)越限接點(diǎn)信號(hào)，就地閥位行程開關(guān)接點(diǎn)信號(hào)，一些設(shè)備的電氣狀態(tài)信號(hào)，操作按鈕發(fā)出的信號(hào)，以及來自SCS(順序控制系統(tǒng))，CCS（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)），BMS(電池管理系統(tǒng))，DEH(汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng))，TSI(汽機(jī)監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng))等的開關(guān)量信號(hào)。

另外，一些做重要保護(hù)觸發(fā)信號(hào)的就地儀表，大部分采用“三取二”冗余接點(diǎn)形成，以提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性，防止保護(hù)回路誤動(dòng)或拒動(dòng)。

2.4 邏輯回路的輸出信號(hào)

邏輯回路的輸出信號(hào)全部為繼電器接點(diǎn)信號(hào)，包括送往DCS相關(guān)系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)電磁閥以及MCC(電機(jī)控制中心)的指令信號(hào)。邏輯回路還將一些重要信號(hào)及跳閘信號(hào)送往DAS(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))，以便為報(bào)警和事故分析所用。

2.5 汽機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)邏輯

汽機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)邏輯有15項(xiàng)內(nèi)容通過汽機(jī)跳閘電磁閥跳機(jī)，有2項(xiàng)內(nèi)容通過電超速電磁閥跳機(jī)。

3 汽機(jī)連鎖保護(hù)

3.1 安全油壓低保護(hù)

汽機(jī)復(fù)位后，當(dāng)安全油壓建立以后，一旦安全油壓低，3個(gè)壓力開關(guān)1PS-04707 A，B，C便動(dòng)作，經(jīng)“三取二”邏輯回路判斷，產(chǎn)生1s的脈沖，使汽輪機(jī)跳閘。

3.2 發(fā)電機(jī)跳閘保護(hù)

在機(jī)組運(yùn)行中，如果發(fā)電機(jī)出現(xiàn)內(nèi)部故障或發(fā)電機(jī)跳閘條件滿足聯(lián)動(dòng)汽機(jī)跳閘，則發(fā)電機(jī)跳閘保護(hù)動(dòng)作。該信號(hào)來自電氣系統(tǒng)繼電保護(hù)盤。

3.3 機(jī)組自啟停系統(tǒng)的汽機(jī)跳閘指令

在運(yùn)用APS(機(jī)組自啟停系統(tǒng))進(jìn)行機(jī)組停運(yùn)時(shí)，滿足停機(jī)條件后，由APS自動(dòng)發(fā)出汽機(jī)跳閘指令，通過繼電器T0514立即聯(lián)動(dòng)汽機(jī)跳閘。

3.4 汽機(jī)急停按鈕

當(dāng)運(yùn)行人員根據(jù)運(yùn)行工況認(rèn)為需要停機(jī)時(shí)，可在UCD盤上同時(shí)按下汽機(jī)跳閘按鈕，使汽機(jī)跳閘。

3.5 汽機(jī)無流量保護(hù)

汽機(jī)無流量保護(hù)有以下2種情況：

(1) 在發(fā)變組開關(guān)52G閉合(并網(wǎng)狀態(tài))時(shí)，出現(xiàn)左右高壓主汽門全關(guān)且中壓缸無進(jìn)汽的情況；

(2) 當(dāng)發(fā)變組開關(guān)52G閉合(并網(wǎng)狀態(tài))時(shí)，出現(xiàn)左右高壓主汽門曾全開而此時(shí)又全關(guān)的情況。

在發(fā)生汽機(jī)無流量保護(hù)時(shí)，不僅可使汽輪機(jī)跳閘，還可送信號(hào)至發(fā)電機(jī)保護(hù)，聯(lián)動(dòng)發(fā)電機(jī)跳閘。

3.6 調(diào)門無負(fù)荷位置保護(hù)

在發(fā)變組主開關(guān)52G閉合(并網(wǎng)狀態(tài))時(shí)，如果出現(xiàn)左右高壓調(diào)門無負(fù)荷位置的情況，便可發(fā)出命令使汽輪機(jī)跳閘。

3.7 電超速保護(hù)

當(dāng)汽機(jī)DEH 3套測(cè)速裝置A，B，C所測(cè)汽機(jī)轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速111%，即汽機(jī)轉(zhuǎn)速為3 330r/min時(shí)，經(jīng)“三取二”邏輯組合后，電超速保護(hù)(EOST)信號(hào)成立，通過遠(yuǎn)方跳閘電磁閥勵(lì)磁泄掉脫扣油，同時(shí)也使EOST電磁閥失磁，泄掉安全油。此EOST信號(hào)來自DEH。

3.8 DEH電源故障

在機(jī)組運(yùn)行中，如果DEH的電源發(fā)生故障，則會(huì)發(fā)出命令使汽機(jī)跳閘。

3.9 鍋爐主燃料跳閘保護(hù)

機(jī)組運(yùn)行中，發(fā)生鍋爐主燃料跳閘(MFT)以后，5 s后立即聯(lián)動(dòng)汽機(jī)跳閘。

3.10 軸振動(dòng)保護(hù)

汽輪發(fā)電機(jī)主軸上共設(shè)有6對(duì)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)，通過這6對(duì)振動(dòng)測(cè)量裝置綜合監(jiān)視主軸的振動(dòng)情況：

(1) 當(dāng)測(cè)得任一軸的振動(dòng)值超過0.125 mm時(shí)，保護(hù)回路發(fā)出“軸振動(dòng)高”報(bào)警；

(2) 當(dāng)測(cè)得任一點(diǎn)的軸振動(dòng)值超過0.25 mm，且非同一點(diǎn)軸振動(dòng)值超過0.125 mm時(shí)，延時(shí)3 s發(fā)出汽機(jī)跳閘命令，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

3.11 凝汽器真空低低保護(hù)

“凝汽器真空低低”信號(hào)由3只測(cè)量凝汽器真空的開關(guān)經(jīng)“三取二”邏輯回路組合形成。當(dāng)2只及以上真空開關(guān)測(cè)得的凝汽器真空低于設(shè)定值500mm汞柱(0.066 MPa）時(shí)，立即發(fā)出“凝汽器真空低低”信號(hào)，使汽機(jī)跳閘。

3.12 軸承潤滑油壓低低保護(hù)

“軸承潤滑油壓低低”信號(hào)由3只測(cè)量汽機(jī)軸承潤滑油壓的壓力開關(guān)經(jīng)“三取二”邏輯回路組合而成。當(dāng)2只及以上壓力開關(guān)測(cè)得的軸承潤滑油壓低于設(shè)定值0.05 MPa時(shí)，立即發(fā)出“軸承潤滑油壓低低”信號(hào)，使汽機(jī)跳閘。

3.13 推力軸承磨損保護(hù)

“推力軸承磨損”信號(hào)由3只測(cè)量汽機(jī)推力軸承潤滑油壓的壓力開關(guān)經(jīng)“三取二”邏輯回路組合而成。推力軸承磨損得越厲害，油壓越高，當(dāng)2只及以上壓力開關(guān)測(cè)得的推力軸承油壓高于設(shè)定值0.55 MPa時(shí)，立即發(fā)出“推力軸承磨損”信號(hào)，使汽機(jī)跳閘。

3.14 主汽溫度低低保護(hù)

“主汽溫度低低”信號(hào)為當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷大于40%額定負(fù)荷，通過3只熱電偶測(cè)量主汽溫度，經(jīng)過高低值限值H/L后，再經(jīng)過“三取二”邏輯回路組合而成。如果有2只及以上熱電偶測(cè)得的主汽溫度低于440℃時(shí)，則延時(shí)5 s發(fā)出“主汽溫度低低”信號(hào)，使汽機(jī)跳閘。

3.15 2臺(tái)循環(huán)水泵全跳保護(hù)

機(jī)組運(yùn)行中，如果2臺(tái)循環(huán)水泵全部跳閘，便發(fā)出“2臺(tái)循環(huán)水泵全跳”信號(hào)，使汽機(jī)跳閘。

綜上，由于現(xiàn)代汽輪機(jī)組朝著大容量、高參數(shù)方向發(fā)展，其熱力系統(tǒng)及本體結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，因此其保護(hù)系統(tǒng)也更加重要。在機(jī)組正常運(yùn)行中，要求汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)對(duì)機(jī)組的各項(xiàng)監(jiān)視均正確；當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)工況時(shí)，汽機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠動(dòng)作，防止事故的發(fā)生和擴(kuò)大，保證設(shè)備與人身安全。

2014-07-03。

張彩霞(1976-)，女，工程師，主要從事電廠熱控專業(yè)技術(shù)工作，email：ljj197518@126.com。