汽輪機(jī)超速保護(hù)裝置故障分析

郝永利 梁萬(wàn)庫(kù)

摘要：內(nèi)蒙古岱海發(fā)電有限責(zé)任公司一期兩臺(tái)機(jī)組進(jìn)行了綜合改造，改造后取消了機(jī)械超速保護(hù)裝置，改為布朗卡轉(zhuǎn)速測(cè)量保護(hù)裝置。本文通過(guò)對(duì)岱海電廠一號(hào)機(jī)組布朗卡測(cè)速裝置故障分析，對(duì)布朗卡的設(shè)置進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，并提出優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);轉(zhuǎn)速測(cè)量 保護(hù) 布朗卡

1. 概述

內(nèi)蒙古岱海發(fā)電有限責(zé)任公司一期2×630MW亞臨界機(jī)組，鍋爐型號(hào)為巴威B&WB-2028/17.5-M自然循環(huán)、前后墻對(duì)沖式;汽輪機(jī)由上海汽輪機(jī)有限公司改造，其型號(hào)為N630-16.7/596/596，型式為亞臨界、單軸、四缸四排汽、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)。

改造后汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)為改造后的Ovation3.6.0控制系統(tǒng)，超速保護(hù)系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的機(jī)械式危急遮斷器，由兩套電子式超速保護(hù)裝置構(gòu)成。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量保護(hù)裝置為6套轉(zhuǎn)速探頭（機(jī)頭和盤車各三套）搭配兩套德國(guó)BRAUN公司的E16三通道布朗卡，每套布朗卡由3個(gè)轉(zhuǎn)速模塊E1667和一個(gè)測(cè)試接口模塊E1691。兩套超速保護(hù)裝置控制汽輪機(jī)進(jìn)氣閥上的快關(guān)電磁閥的電源供應(yīng)，當(dāng)其中任一套裝置動(dòng)作后，所有油動(dòng)機(jī)的一個(gè)快關(guān)電磁閥將失電，閥門在油動(dòng)機(jī)關(guān)閉彈簧的作用下快速關(guān)閉，使汽輪機(jī)組停機(jī)。

2. 事件分析

2.1 事件經(jīng)過(guò)

2019年6月9日，22：27：41一號(hào)機(jī)組負(fù)荷417MW，轉(zhuǎn)速2998rpm。22：27：52汽輪機(jī)跳閘，首出為電超速保護(hù)一;22：27：53，鍋爐MFT;22：27：55，發(fā)電機(jī)解列。熱控人員開始檢查汽輪機(jī)保護(hù)觸發(fā)邏輯及設(shè)備動(dòng)作情況。確認(rèn)為超速保護(hù)卡送至ETS作為保護(hù)信號(hào)的三個(gè)開關(guān)量信號(hào)全部觸發(fā)：22：27：51.221，C卡動(dòng)作;22：27：52.000，A卡動(dòng)作;22：27：53.209，B卡動(dòng)作。檢查三塊超速保護(hù)卡時(shí)，發(fā)現(xiàn)全部報(bào)警，故障代碼為E4，E4保護(hù)代表“7天沒(méi)有執(zhí)行系統(tǒng)自檢”。

2.2 故障原因分析

1）結(jié)合DCS系統(tǒng)曲線判斷，汽輪機(jī)跳閘時(shí)，三個(gè)DEH轉(zhuǎn)速測(cè)點(diǎn)均在2998rpm，并未實(shí)際超速。

2）檢查超速保護(hù)卡保護(hù)送ETS輸出通道動(dòng)作，均處于觸發(fā)狀態(tài)（結(jié)點(diǎn)斷開），但硬回路未動(dòng)作且TRIP報(bào)警燈未亮，與機(jī)組實(shí)際超速時(shí)現(xiàn)象不符。實(shí)際觸發(fā)超速保護(hù)時(shí)，軟回路和硬回路動(dòng)作T且RIP報(bào)警燈會(huì)常亮，不通過(guò)柜內(nèi)復(fù)位按鈕，無(wú)法將TRIP燈復(fù)位。

3）解線排查三個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)，對(duì)地絕緣合格，屏蔽線絕緣合格，接線未松動(dòng)。柜內(nèi)24V供電模塊共2塊，各輸出兩路24V后通過(guò)二極管模塊后供至ETS及DEH的各三塊超速保護(hù)卡。持續(xù)測(cè)量模塊電壓為24.5V，未出現(xiàn)波動(dòng)情況，并且同源供電的 ETS三塊超速卡并未出現(xiàn)異常，隨后做斷電試驗(yàn)，單獨(dú)斷開一塊超速卡的電源，超速信號(hào)觸發(fā)，再次送電后，卡件TRIP燈常亮，并只能通過(guò)復(fù)位按鈕進(jìn)行復(fù)位，所以排除電源故障的原因。

4）檢查機(jī)頭3塊超速卡報(bào)警為E4，盤車3塊超速卡未出現(xiàn)報(bào)警，對(duì)比機(jī)頭和盤車2套超速保護(hù)卡設(shè)置，均一致。E4報(bào)警會(huì)觸發(fā)報(bào)警跳機(jī)信號(hào)，此信號(hào)僅送ETS軟邏輯，不動(dòng)作硬回路。

綜上分析后確定事故直接原因：導(dǎo)致本次事故的直接原因?yàn)闄C(jī)頭三塊布朗卡自檢故障（故障代碼E4），由于超速保護(hù)卡送至ETS的保護(hù)動(dòng)作信號(hào)設(shè)計(jì)時(shí)采用的是“測(cè)速模塊故障報(bào)警輸出”通道，并不是“超速跳機(jī)”輸出通道。盡管該通道同樣可以輸出超速跳機(jī)信號(hào)，但當(dāng)卡件檢測(cè)到E4故障后，該通道也會(huì)向ETS發(fā)出跳機(jī)信號(hào)，見(jiàn)圖1。

3. 存在的問(wèn)題

本次保護(hù)誤動(dòng)事件的一個(gè)重要原因是E16型轉(zhuǎn)速處理單元參數(shù)設(shè)置不夠合理， E1691管理模塊會(huì)定期對(duì)單元內(nèi)的E1667測(cè)速模塊進(jìn)行自檢， 一旦自檢到2塊E1667不成功，即會(huì)滿足單通道“三取二”保護(hù)動(dòng)作條件。如果能夠?qū)16 型轉(zhuǎn)速處理單元參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置， 本次保護(hù)誤動(dòng)事故就能夠避。

4. 優(yōu)化方案

1）將送至ETS的保護(hù)信號(hào)送出通道由“測(cè)速模塊故障報(bào)警輸出”通道改為“轉(zhuǎn)速報(bào)警SP3”通道。通過(guò)設(shè)置SP3定值，實(shí)現(xiàn)超速保護(hù)信號(hào)輸出。同時(shí)將原“測(cè)速模塊故障報(bào)警輸出”信號(hào)送至ETS作為報(bào)警。

2）優(yōu)化后每塊超速保護(hù)卡的動(dòng)作及報(bào)警輸出條件為：

3）更換機(jī)頭三塊布朗卡，對(duì)照設(shè)置參數(shù)，進(jìn)行SP1超速試驗(yàn)、SP3超速試驗(yàn)，并記錄軟邏輯和硬回路動(dòng)作情況。

4）1號(hào)機(jī)組沖車后，600轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)2套電超速保護(hù)進(jìn)行試驗(yàn)，每套保護(hù)只做一次試驗(yàn)，通過(guò)SOE記錄甄別硬回路及軟回路動(dòng)作情況。

6.結(jié)語(yǔ)

一號(hào)機(jī)組兩套E16型布朗卡參數(shù)和通道輸出經(jīng)過(guò)優(yōu)化，將軟邏輯和硬回路動(dòng)作分離，同時(shí)將原“測(cè)速模塊故障報(bào)警輸出”信號(hào)送至ETS作為報(bào)警。既防止了轉(zhuǎn)速測(cè)量保護(hù)裝置拒動(dòng)，又能有效的避免由于轉(zhuǎn)速測(cè)量保護(hù)裝置內(nèi)部故障導(dǎo)致機(jī)組誤跳機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

（1）西門子1 000 MW 汽輪機(jī)DEH 控制邏輯優(yōu)化 ? ?王會(huì) ? ?中國(guó)電力

（2）OVATION 系統(tǒng)在超超臨界機(jī)組控制中的應(yīng)用 ? 楊炯

（3）石灰石-石膏濕法煙氣脫硫的水平衡問(wèn)題探討 ? 王輝 王少權(quán) 陳英旭 環(huán)境污染與保護(hù)