660 MW亞臨界機(jī)組TSI系統(tǒng)改造及問題探討

(廣東粵電公司沙角C電廠，廣東 東莞 523936)

某電廠建設(shè)有3臺(tái)660 MW亞臨界汽包爐，原汽輪發(fā)電機(jī)TSI系統(tǒng)設(shè)計(jì)為本特利3500TSI系統(tǒng)， 第一臺(tái)機(jī)組于1997年開始投入運(yùn)行。由于2#機(jī)組在2018年的大修中進(jìn)行了增容改造，根據(jù)通流改造廠家的要求，TSI系統(tǒng)[1]也必須隨之進(jìn)行升級(jí)改造。

1 機(jī)組改造情況

1.1 總體方案

2#機(jī)組在原始設(shè)計(jì)中，TSI系統(tǒng)的振動(dòng)探頭只有一個(gè)方向，根據(jù)通流改造的設(shè)計(jì)要求，需要增加另外一個(gè)方向的軸承振動(dòng)探頭。機(jī)組定于2017年11月開始大修，整體TSI改造工作包括以下內(nèi)容：①拆除舊的TSI機(jī)柜，安裝新的機(jī)柜；②拆除舊的汽機(jī)振動(dòng)、脹差、位移、轉(zhuǎn)速等探頭(共40個(gè))，并在廠家指導(dǎo)下安裝新探頭(共59個(gè))；③拆除舊的汽機(jī)振動(dòng)、脹差、位移等設(shè)備的電纜(40 m×180 m)，并重新敷設(shè)新電纜(80 m×180 m)；④安裝現(xiàn)場相關(guān)設(shè)備，如中間端子箱，電纜橋架及附件、配件；⑤現(xiàn)場制造轉(zhuǎn)速探頭安裝支架；⑥TSI和DCS機(jī)柜之間的過盤電纜敷設(shè)。

1.2 技術(shù)方案

電子間已有3500框架，已有框架的信號(hào)點(diǎn)已經(jīng)從就地拉電纜到框架機(jī)柜，因而需要將既有架的機(jī)柜及柜內(nèi)接線拆除。同時(shí)，增加新的機(jī)柜，機(jī)柜規(guī)格等信息在后方機(jī)柜部分有說明。新增加的軸位移測點(diǎn)、轉(zhuǎn)速測點(diǎn)，需要現(xiàn)場添加傳感器，并從現(xiàn)場單獨(dú)再拉電纜到3500機(jī)柜，3500框架至就地傳感器的距離不應(yīng)大于305 m，系統(tǒng)的繼電器輸出邏輯等配置需要根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行修改。改造后整臺(tái)機(jī)組TSI系統(tǒng)的探頭數(shù)目見表1。

表1 改造后整臺(tái)機(jī)組TSI系統(tǒng)探頭數(shù)目

在3500框架中配置的瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口通信模塊(TDI)模塊3500/22M完成了框架內(nèi)模塊的通信，同時(shí)提供了與System1狀態(tài)監(jiān)測與診斷軟件之間的接口。TDI模塊與System1服務(wù)器都采用網(wǎng)線連接到網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)以形成通信網(wǎng)絡(luò)。TDI運(yùn)行在3500框架中，將連續(xù)采集的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)波形數(shù)據(jù)及其他采集數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到System1數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。System1將由TDI獲得的采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中存檔保存，同時(shí)將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地在界面上進(jìn)行顯示。機(jī)組配置1個(gè)振動(dòng)監(jiān)視和分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集站機(jī)柜，機(jī)柜安裝在電子設(shè)備間內(nèi)。

1.3 ETS及DEH系統(tǒng)邏輯修改方案

按2#機(jī)組通流改造的技術(shù)要求，對(duì)TSI系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造的同時(shí)，需要對(duì)與ETS和DEH相關(guān)邏輯進(jìn)行修改，變動(dòng)如下。

1)對(duì)TSI系統(tǒng)中的振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了更換，每個(gè)軸面上增加了Y方向軸振和瓦振；當(dāng)每個(gè)軸振達(dá)到跳閘保護(hù)值時(shí)，任意一個(gè)機(jī)組軸振高高保護(hù)信號(hào)成立。

2)原用CIS系統(tǒng)測量的脹差、軸向位移、絕對(duì)膨脹、偏心、零轉(zhuǎn)速這些信號(hào)，現(xiàn)在改變?yōu)楸咎乩?500系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

3)在TSI機(jī)柜中增加了兩套本特利廠家的3701超速系統(tǒng)。A套系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速信號(hào)安裝于汽輪機(jī)高壓缸頭的1#瓦處，B套系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速信號(hào)安裝于汽輪機(jī)低壓缸的8#瓦處。兩套系統(tǒng)的110%超速保護(hù)信號(hào)送入ETS系統(tǒng)同一通道，替代了原來DEH系統(tǒng)的110%保護(hù)信號(hào)。

4)原ETS系統(tǒng)中任一汽輪機(jī)軸振動(dòng)高高，且轉(zhuǎn)速小于2 900 r/min跳閘汽輪機(jī)邏輯變更為任一汽輪機(jī)軸振動(dòng)高高跳閘汽輪機(jī)；原進(jìn)入ETS系統(tǒng)的TSI系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速小于2 900 r/min的信號(hào)被取消。

5)增加3套汽輪機(jī)真空變送器，保護(hù)邏輯在DEH系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

6)增加3套低壓缸噴水流量變送器，在發(fā)電機(jī)側(cè)增加就地轉(zhuǎn)速顯示一個(gè)。

具體探頭布置見圖1。

圖1 某電廠2#機(jī)組TSI探頭布置圖

2 改造過程及問題解決

2.1 改造過程

2.1.1 現(xiàn)場設(shè)備改造

現(xiàn)場設(shè)備改造主要有以下幾點(diǎn)：①電子間拆除舊的TSI機(jī)柜，安裝新的機(jī)柜，拆除舊的汽機(jī)振動(dòng)、脹差、位移等設(shè)備的電纜(40 m×180 m)，并重新敷設(shè)新電纜(80 m×180 m)；②現(xiàn)場相關(guān)設(shè)備安裝，如安裝中間端子箱，電纜橋架及附件、配件，轉(zhuǎn)速探頭安裝支架現(xiàn)場制造；③TSI和DCS機(jī)柜之間的過盤電纜敷設(shè)；④電纜接線、設(shè)備調(diào)試、設(shè)備標(biāo)識(shí)牌制作，掛牌、機(jī)組啟動(dòng)調(diào)試階段等工作。機(jī)柜框架組態(tài)見圖2。

圖2 機(jī)組框架組態(tài)圖

2.1.2 DCS系統(tǒng)及測量回路檢查

在完成基本設(shè)備安裝后，進(jìn)行測量回路檢查：核對(duì)接線以及接地等是否有故障，利用電腦檢查通信回路工作以及設(shè)定正確的通信地址，對(duì)輔機(jī)系統(tǒng)及循環(huán)水泵系統(tǒng)3500框架進(jìn)行組態(tài)及調(diào)試，檢查主機(jī)3500框架的組態(tài)，在機(jī)組DCS系統(tǒng)組態(tài)畫面的TSI顯示畫面修改增加的探頭顯示(見圖3)。

圖3 DCS系統(tǒng)修改TSI振動(dòng)畫面

2.1.3 就地測點(diǎn)改造

原DEH轉(zhuǎn)速探頭為測速發(fā)電機(jī)，現(xiàn)在變更為本特利的渦流傳感器，探頭數(shù)量為4個(gè)，其中1個(gè)備用；拆除舊的汽機(jī)振動(dòng)、脹差、位移、轉(zhuǎn)速等探頭(共40個(gè))，并在廠家指導(dǎo)下安裝新探頭(共59個(gè))；新增配置8個(gè)就地中間端子箱，端子箱安裝在汽機(jī)附近，便于前置放大器的安裝、接線。

2.2 遇到問題及解決方法

1)中壓缸絕對(duì)膨脹就地探頭安裝問題

設(shè)計(jì)新增中壓缸絕對(duì)膨脹探頭2個(gè)，但是在安裝時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的安裝位置無法安裝2個(gè)，實(shí)際只能安裝1個(gè)，因此最終決定安裝1個(gè)。

2)在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁端增加的就地轉(zhuǎn)速顯示表無法顯示

在盤車階段發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁端增加的就地轉(zhuǎn)速顯示表無法顯示，經(jīng)過檢查轉(zhuǎn)速表的參數(shù)設(shè)置，調(diào)整參數(shù)設(shè)置后解決問題。

3)轉(zhuǎn)速探頭安裝問題

由于汽輪機(jī)進(jìn)行了通流改造，導(dǎo)致整個(gè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸向位置發(fā)生變動(dòng)，在安裝好機(jī)頭的轉(zhuǎn)速探頭后，對(duì)轉(zhuǎn)子盤車，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速探頭已經(jīng)脫離測量的齒輪盤，無法測量轉(zhuǎn)速。為解決此問題重新設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)速探頭的安裝支架，保證轉(zhuǎn)速探頭在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)中保持在齒輪盤上。

4)啟動(dòng)過程中的問題

針對(duì)2#發(fā)電機(jī)軸振在2008年6月1日啟動(dòng)過臨界過程中出現(xiàn)跳閘情況，對(duì)2#發(fā)電機(jī)振動(dòng)定值的明確和后續(xù)邏輯完善、保護(hù)定值修改進(jìn)行了梳理，對(duì)后續(xù)工作做出了安排。

根據(jù)機(jī)組實(shí)際啟動(dòng)調(diào)試情況以及GE推薦的發(fā)電機(jī)振動(dòng)保護(hù)定值，制定了最新的發(fā)電機(jī)振動(dòng)保護(hù)定值。

①當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速<2 900 r/min時(shí)：9#或10#瓦任一X方向>300 μm，機(jī)組跳機(jī)；9#或10#瓦任一Y方向>220 μm，機(jī)組跳機(jī)；

②當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速≥2 900 r/min時(shí)：9#或10#瓦任一方向>220 μm，機(jī)組跳機(jī)。

由于9#、10#瓦振動(dòng)保護(hù)定值設(shè)定比較復(fù)雜，在2 900 r/min以下和以上分別需要不同的邏輯設(shè)定，軟件難以實(shí)現(xiàn)。故在機(jī)組大修后啟動(dòng)過程中，發(fā)電機(jī)X方向振動(dòng)保護(hù)定值臨時(shí)確定為300 μm。目前，9X、10X跳閘定值臨時(shí)修改為300 μm，運(yùn)行人員需加強(qiáng)監(jiān)護(hù)，在X方向軸振達(dá)到165 μm報(bào)警值時(shí)馬上通知相關(guān)檢修人員，達(dá)到220 μm時(shí)直接打閘處理。另外將3500系統(tǒng)的9X、10X方向165 μm報(bào)警改由DCS實(shí)現(xiàn)，跳閘值由3500系統(tǒng)直接實(shí)現(xiàn)。

在機(jī)組可靠性方面，目前的邏輯設(shè)定需要進(jìn)一步完善，但相較通流改造以前，可靠性還是得到增強(qiáng)的：現(xiàn)場檢測方面，新增了X方向振動(dòng)檢測，Y方向維持不變； 由高高報(bào)警手動(dòng)打閘調(diào)整為觸發(fā)定值自動(dòng)跳閘；定值方面，Y方向的軸振遮斷值沒有變動(dòng)，維持220 μm不變；X方向165 μm振動(dòng)高報(bào)警功能還存在，可以提前警示監(jiān)控人員。

3 總結(jié)

經(jīng)過此次對(duì)TSI系統(tǒng)的改造，使通流改造后的2#機(jī)組汽輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的安全得到了進(jìn)一步提升，為國內(nèi)同類型的機(jī)組做通流改造提供了理論和實(shí)際的參考依據(jù)。