西門子9F級燃機(jī)主保護(hù)優(yōu)化設(shè)想與落實(shí)

韓春　李昕

摘 要：西門子9F燃機(jī)氣動模塊壓力低保護(hù)和燃機(jī)緊急跳閘按鈕是西門子燃機(jī)主保護(hù)的重要組成部分，這兩套保護(hù)的可靠性直接關(guān)系著燃機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，然而西門子9F燃機(jī)的常規(guī)設(shè)計(jì)中，這兩套保護(hù)都存在較高的誤動風(fēng)險。

關(guān)鍵詞：燃機(jī)氣動模塊;緊急跳閘按鈕

前言：浙江浙能天然氣熱電有限公司兩臺燃機(jī)為 430MW SIEMENS- SCC5-4000F單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，由 SGT5-4000F（X）型燃?xì)廨啓C(jī)、TCF1型三壓再熱系統(tǒng)的雙缸雙流式汽輪機(jī)、THDF108/53 型氫冷發(fā)電機(jī)、和SG-273.1（61.3）（53.8）/12.91（3.28）（0.29）-Q8102型三壓再熱無補(bǔ)燃臥式的自然循環(huán)余熱鍋爐組成。分別于2013年7月28日和12月30日投產(chǎn)運(yùn)行。機(jī)組商業(yè)運(yùn)行后，本廠熱工專業(yè)對兩臺燃機(jī)進(jìn)行了全面的熱工可靠性分析與優(yōu)化。

一、燃機(jī)氣動模塊保護(hù)優(yōu)化

為保證機(jī)組安全、可靠啟停和正常運(yùn)行，防喘放氣閥的動作可靠性尤為重要。燃機(jī)氣動模塊作為防喘放氣閥的氣源，其性能的可靠與否直接關(guān)系到機(jī)組的安全性。本次燃機(jī)空壓機(jī)保護(hù)優(yōu)化工作在提升燃機(jī)氣動模塊運(yùn)行穩(wěn)定性、易于監(jiān)視參數(shù)、降低跳機(jī)事故概率等方面有著至關(guān)重要的作用。

本廠燃機(jī)氣動模塊，內(nèi)設(shè)兩條壓縮空氣工藝線，按一開一備的冗余方案設(shè)計(jì)（2×100%），每條工藝線均包括有壓縮機(jī)、冷卻式干燥器和過濾器。每條線均具有 100%的生產(chǎn)能力來確保燃機(jī)防喘放氣閥具有充足的儀用壓縮空氣供應(yīng)，且每條空氣壓縮工藝線均單獨(dú)配置 1 只就地控制箱，用于對該條線上設(shè)備運(yùn)行的控制以及與燃機(jī)控制系統(tǒng)的通訊聯(lián)系。

燃機(jī)氣動模塊一共有五個壓力開關(guān)，分別用于對燃機(jī)空壓機(jī)儲氣罐壓力低報警、跳機(jī)和啟?？諌簷C(jī)。其中壓力開關(guān) MBX24CP003和 MBX24CP004 分別用于兩臺壓縮機(jī)的啟動和停機(jī)，這兩個壓力開關(guān)具有相同的設(shè)定值（8.5bar）。壓力開關(guān) MBX24CP001/002/008用于監(jiān)控儲氣罐壓力。當(dāng)儲氣罐壓力低于壓力開關(guān) MBX24CP001的壓力設(shè)定值（7.0bar）時，則產(chǎn)生 “壓力低”報警信號。如果緩沖罐壓力繼續(xù)降低，低于壓力開關(guān) MBX24CP002 和 MBX24CP008 的壓力設(shè)定值（6.7bar）時，則產(chǎn)生 “壓力低低”報警信號，此三個壓力開關(guān)信號三取二后進(jìn)跳機(jī)保護(hù)邏輯。

本廠自基建以來，在多年實(shí)際運(yùn)行過程中，通過本專業(yè)隱患排查工作以及相關(guān)資料分析研究，總結(jié)了本廠燃機(jī)氣動模塊存在以下幾個方面的問題：

1、DCS畫面無燃機(jī)空壓機(jī)儲氣罐壓力指示，運(yùn)行人員在實(shí)際操作過程中可能因無法實(shí)時監(jiān)測儲氣罐壓力而導(dǎo)致誤判斷甚至誤操作。

2、用于儲氣罐壓力低報警、跳機(jī)的三只壓力開關(guān)與啟停空壓機(jī)的兩只壓力開關(guān)取樣管均為同一根壓縮空氣管道，一旦發(fā)生取樣管路發(fā)生泄露， 則可能產(chǎn)生誤報警信號甚至誤跳機(jī)信號。

3、兩只控制空壓機(jī)啟停的壓力開關(guān)校驗(yàn)后存在一定的偏差（允許范圍內(nèi)），兩年多來兩臺空壓機(jī)的啟動次數(shù)出差明顯的差異，其中一臺基本沒有啟動過。

針對以上問題，專業(yè)組技術(shù)人員經(jīng)過反復(fù)研究分析采取以下措施進(jìn)行燃機(jī)空壓機(jī)保護(hù)優(yōu)化：

1、在儲氣罐壓力表取樣管處引出一路，增加一個壓力變送器，將儲氣罐壓力值送至DCS畫面進(jìn)行模擬量監(jiān)測。

2、將原本串聯(lián)連接在同一取樣回回路中的中的五個壓力開關(guān)，通過壓力表取樣口，儲氣罐備用取樣口進(jìn)行分開連接，其中用于壓力“低低報警”的壓力開關(guān)MBX24CP001通過三通閥接入壓力表和壓力變送器取樣管路，啟?？諌簷C(jī)的壓力開關(guān)MBX24CP003和 “壓力低低”開關(guān)MBX24CP002采用儲氣罐備用取樣口接入同一取樣回路，而啟?？諌簷C(jī)的壓力開關(guān)MBX24CP004和 “壓力低低”開關(guān)MBX24CP008接入原先取樣管路。這樣確保了用于3取2跳機(jī)的三路壓力開關(guān)信號分別取自不同的取樣管路，從信號源頭做到了冗余配置，提高了跳機(jī)動作的準(zhǔn)確可靠性，有效防止誤動作。

3、配合運(yùn)行人員進(jìn)行空壓機(jī)啟停試驗(yàn)，保證兩臺空壓機(jī)可靠備用。

以上三點(diǎn)保護(hù)優(yōu)化措施完成后，基本能消除燃機(jī)氣動模塊以前存在的安全隱患， 對提高燃機(jī)氣動模塊運(yùn)行穩(wěn)定性以及防喘放氣閥動作可靠性有著顯著作用，最大程度地保證了機(jī)組安全啟停與正常運(yùn)行。

二、燃機(jī)緊急跳閘按鈕控制回路優(yōu)化設(shè)想

本廠燃機(jī)緊急跳閘按鈕共有五個，其中四個在燃機(jī)罩殼，一個在操作臺，五個按鈕以串聯(lián)的方式連接，每個按鈕有三副常閉接點(diǎn)，連接方式如下：

燃機(jī)緊急跳閘按鈕兩副常閉觸點(diǎn)回路分別使繼電器E1A27.2和E1A31.2線圈得電，與余熱鍋爐無跳閘，電氣無跳閘，燃機(jī)無跳閘，天然氣泄漏探測，火焰監(jiān)視，過燃料保護(hù)，喘振保護(hù)，壓氣機(jī)進(jìn)氣擋板保護(hù)等形成燃機(jī)NO TRIP 判斷，兩個NO TRIP 回路分別接入在燃機(jī)預(yù)混閥，值班閥，ESV閥的先導(dǎo)閥控制回路，如圖：

當(dāng)任一緊急跳閘按鈕按下后，繼電器E1A27.2和E1A31.2線圈失電，E1A27.2和E1A31.2常開觸點(diǎn)脫開，兩個NO TRIP 回路失電，燃機(jī)預(yù)混閥，值班閥，ESV閥的先導(dǎo)閥就會失電，預(yù)混閥、值班閥、ESV即關(guān)閉，機(jī)組跳閘。而實(shí)際上，機(jī)組運(yùn)行過程中，任一緊急跳閘按鈕的常閉觸點(diǎn)斷開或者回路中任一接線端子松動，E1A27.2或E1A31.2即失電，對應(yīng) 的NO TRIP 回路就失電，機(jī)組就會跳閘，此緊急跳閘回路設(shè)計(jì)以寧可誤不可拒動的理念為指導(dǎo)，存在較大的安全風(fēng)險.

整改方法：增加三個繼電器K1，K2，K3，將跳閘按鈕備用常閉觸點(diǎn)以同樣的方式進(jìn)行串聯(lián)連接，與原來的兩副觸點(diǎn)回路進(jìn)行三取二判斷后送入繼電器E1A27.2和E1A31.2線圈，再進(jìn)行NO TRIP 回路判斷.如圖所示（K1，K2，K3分別是繼電器K1，K2，K3的常開觸點(diǎn)）

此設(shè)計(jì)大大降低因緊急跳閘按鈕任一觸點(diǎn)故障或者接線松動引起機(jī)組跳閘的誤動風(fēng)險，又降低了按鈕觸點(diǎn)不能脫開引起的拒動風(fēng)險。

總結(jié)：根據(jù)《二十五項(xiàng)反措》的規(guī)定，所有主、輔保護(hù)都應(yīng)采用“三取二”的邏輯判斷形式，保護(hù)信號應(yīng)遵循從取樣點(diǎn)到輸入模件全程相對獨(dú)立的原則，而西門子燃機(jī)主保護(hù)中存在較多保護(hù)在取樣點(diǎn)上未獨(dú)立，共用取樣點(diǎn)的問題且沒有防止保護(hù)誤動的措施，需要西門子公司配合進(jìn)行整改處理。

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作者簡介：

韓春：（1981-）男，熱工技師，從事電廠自動化專業(yè)工作

李昕：（1991-）女，助理工程師，從事電廠自動化專業(yè)工作