發(fā)電廠汽輪機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)探討

劉慶偉 王釗 穆占杰

摘 要：現(xiàn)在隨著科學(xué)的發(fā)展，我國(guó)的技術(shù)不斷革新的同時(shí)，我們應(yīng)用的技術(shù)和設(shè)備也在不斷更新?lián)Q代。在全國(guó)范圍內(nèi)，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平迅速提高，所使用的設(shè)備也越來越精密，所以設(shè)備的檢修工作也越來越復(fù)雜，做好保護(hù)系統(tǒng)也成為一個(gè)非常重要的問題。大型機(jī)械設(shè)備如果能夠長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，就可以給我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。本文針對(duì)發(fā)電廠汽輪機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并且總結(jié)了該系統(tǒng)的改進(jìn)技術(shù)，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；汽輪機(jī)；跳閘保護(hù)；保護(hù)系統(tǒng)

現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備種類越來越多，價(jià)格越來越昂貴，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，早在上個(gè)世紀(jì)九十年代初，西方國(guó)家就已經(jīng)開始重視故障檢修，并且積極探討后續(xù)防范對(duì)策，這些研究對(duì)于大型設(shè)備穩(wěn)定性維護(hù)作用非常明顯。舉例來說，火電廠當(dāng)中汽輪機(jī)屬于一種非常重要的設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行維護(hù)可以直接保證整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行壽命、提高設(shè)備的穩(wěn)定可靠性，另外也可以降低由于維修所產(chǎn)生的費(fèi)用，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。

近年來先前投入使用的很多設(shè)備由于熱工原因，機(jī)組跳閘故障越來越多，所以在熱工系統(tǒng)可靠性上仍然存在著明顯不足，這就要求我們對(duì)這個(gè)問題重視起來，積極提高跳閘保護(hù)水平。我國(guó)投入到這項(xiàng)研究當(dāng)中起步較晚，前期是以引進(jìn)國(guó)外技術(shù)為主，并且已經(jīng)起到一定的積極作用，這項(xiàng)技術(shù)不斷和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成融合，工作效率提高的同時(shí)準(zhǔn)確率也得到了提升，在近年來已經(jīng)得到了很多企業(yè)的認(rèn)可和青睞。

1 ETS跳閘保護(hù)系統(tǒng)工作原理分析

ETS是汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)的英文縮寫，其最直接的作用就是能夠保護(hù)汽輪機(jī)系統(tǒng)能夠隨時(shí)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。舉例來說，如果發(fā)電廠汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中某項(xiàng)參數(shù)超過了臨界值，系統(tǒng)立即能夠發(fā)出指令來進(jìn)行遮斷，保證回路能夠迅速啟動(dòng)，這樣就可以迅速將汽輪機(jī)的全部閥門關(guān)閉，停機(jī)進(jìn)行保護(hù)。ETS可以對(duì)汽輪機(jī)起到很好的保護(hù)作用，很好地維護(hù)設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。ETS主要由ETS控制柜、危急遮斷液壓組塊、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件等組成，ETS控制柜主要包括電源組件、可編程控制器、端子排和繼電器組件等。ETS設(shè)計(jì)采用220VAC一種等級(jí)的電源作為PLC控制電源和AST電磁閥動(dòng)力電源。

我國(guó)發(fā)電廠的主要發(fā)電形式是汽輪機(jī)發(fā)電，所以電力輸送正常就得必須保證汽輪機(jī)能正常、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。假如汽輪機(jī)出現(xiàn)任何故障，對(duì)每個(gè)人的生活會(huì)造成或多或少的影響。定期地對(duì)發(fā)電廠的汽輪機(jī)進(jìn)行檢修、保持設(shè)備的完好性，在巡視、檢查過程中發(fā)現(xiàn)、預(yù)判故障的發(fā)生，采取預(yù)防措施對(duì)于發(fā)電廠汽輪機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)作用極大。

2 汽輪機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)的改進(jìn)

能夠?qū)е缕啓C(jī)故障的原因是多種多樣的，所以采用何種措施、采用什么方法來進(jìn)行檢修也應(yīng)該具有足夠的對(duì)應(yīng)性，才能保證檢修的效果。例如汽輪機(jī)設(shè)備出現(xiàn)異常振動(dòng)，就應(yīng)該不斷調(diào)整機(jī)組的給水量和高壓氣門，來調(diào)節(jié)其內(nèi)部流體的流動(dòng)速度，讓其趨于平衡。

2.1 狀態(tài)檢修保護(hù)

相比之下狀態(tài)檢修保護(hù)具有一定的優(yōu)越性，保護(hù)作用非常明顯。其實(shí)我們進(jìn)行設(shè)備檢修的直接目的就是能夠避免更換設(shè)備、減少開支，讓設(shè)備隨時(shí)處于可調(diào)可控的狀態(tài)之下。對(duì)于一個(gè)火力發(fā)電廠來說，汽輪機(jī)設(shè)備非常重要，并且和很多其他設(shè)備關(guān)系密切。在檢測(cè)過程中不能單一簡(jiǎn)單的檢測(cè)某一部分而確定結(jié)果。從工廠利潤(rùn)角度來說，對(duì)發(fā)電廠汽輪機(jī)的采用單一的檢修方式是不合理的、不經(jīng)濟(jì)的。

2.2 跳閘系統(tǒng)壽命評(píng)估技術(shù)

壽命評(píng)定技術(shù)也是一種汽輪機(jī)故障保護(hù)的技術(shù)，它是利用汽輪器運(yùn)行保護(hù)系統(tǒng)壽命來逐步評(píng)估故障原因的。該技術(shù)是發(fā)電廠主設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。由于磨損、腐蝕、蠕變、疲勞等原因，發(fā)電廠主設(shè)備部件的壽命是有限的。發(fā)電廠主設(shè)備的耐用件有汽缸、轉(zhuǎn)干、閥殼，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和護(hù)環(huán)、主蒸汽管道等。這些發(fā)電廠主設(shè)備的耐用件的壽命評(píng)定可以利用ANSYS有限元分析軟件模擬分析它的熱運(yùn)動(dòng)、變形、應(yīng)力以及壽命等參數(shù)。

2.3 汽輪機(jī)的超速保護(hù)

汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速為3000r/min，在正常運(yùn)行時(shí)，由于受到電網(wǎng)頻率及負(fù)荷的影響，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)較小。但在突然發(fā)生機(jī)組甩負(fù)荷等事故時(shí)，如果調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)作失效，關(guān)閉較慢或不嚴(yán)，則汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)迅速上升，造成汽輪機(jī)超速。這時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片脫落擊穿汽缸等事故，甚至掙脫汽缸蓋造成整機(jī)解體，即通常所說的"飛車"事故。由此可知，汽輪機(jī)超速事故輕則會(huì)損壞設(shè)備，重則將傷及人身或其他設(shè)備，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。為此，就汽輪機(jī)保護(hù)而言，首先必經(jīng)考慮的就是防止汽輪機(jī)的超速。為了防止汽輪機(jī)超速，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升高到異常值時(shí)，應(yīng)立即切斷進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽。汽輪機(jī)的主汽門是利用調(diào)速系統(tǒng)中的高壓油動(dòng)機(jī)開啟使蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的，控制主汽門的油是由主油泵出口經(jīng)節(jié)流孔板提供，控制主汽門的油路被稱為安全油系統(tǒng)。危急保安器的錯(cuò)油門開啟時(shí)，可以泄去安全油路的油壓，使主汽門迅速關(guān)閉。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過前文年總結(jié)，本文已經(jīng)對(duì)于電廠汽輪機(jī)設(shè)備的跳閘保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹?，F(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展水平正在不斷提高，現(xiàn)在已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用到汽輪機(jī)設(shè)備檢修工作當(dāng)中了，這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展水平越來越高，得到了廣大電力企業(yè)如的認(rèn)可，在應(yīng)用中發(fā)揮了巨大的作用。本文主要介紹的ETS保護(hù)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中具有很高的可靠性和穩(wěn)定性，其應(yīng)用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)，并且也能和上級(jí)部門實(shí)現(xiàn)管理通信，具有很高的安全性，投入使用之后提高了設(shè)備的運(yùn)行效率、減少誤動(dòng)操作次數(shù)，同時(shí)也直接讓維護(hù)人員的工作壓力顯著減輕。總體上來說，該保護(hù)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都非常突出，推廣價(jià)值很高，也已經(jīng)成為熱工保護(hù)系統(tǒng)的重點(diǎn)研究方向。本文針對(duì)發(fā)電廠汽輪機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并且總結(jié)了該系統(tǒng)的改進(jìn)技術(shù)，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。

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