論M701F4型燃機潤滑油泵邏輯合理性

摘要：潤滑油系統的作用是給汽輪機發電機的支持軸承、推力軸承和盤車裝置提供潤滑，為氫密封系統提供備用油，我公司使用的是三菱M701F4型燃機組成的燃氣-蒸汽聯合循環供熱機組，使用的控制部分為日本原裝產品，日本對于潤滑油控制邏輯的設計理念與我國有一定的差異，主要是與國家能源政策法規普法學習讀本《防止電力生產事故的二十五項重點要求》的差異，本文是以安全性為目的討論日本設計的潤滑油泵邏輯是否合理。

關鍵詞：M701F4;潤滑油;邏輯

潤滑油系統異常，在機組正常運行或者機組啟停期間出現斷油事故，會導致大軸摩擦、彎曲等極嚴重的設備損壞事故，所以潤滑油泵邏輯的合理性關乎電廠最核心設備的安全，日本邏輯設計理念與我們有一定的差距，邏輯是否合理，是否需要修改，如何能夠修改是本文需要討論的事情。

1、潤滑油系統運行規程

潤滑油系統向燃氣輪機、發電機/勵磁、盤車裝置提供溫度、壓力符合要求的，過濾后的清潔潤滑油。另外，潤滑油系統向電機氫氣密封油系統供油，冷卻透平支撐并維持超速跳閘系統的壓力。在潤滑油壓不足或油溫過高時，燃氣輪機/發電機機組會受到保護。燃氣輪機啟動設備是電動聯鎖的，因此在潤滑油沒有滿足壓力和溫度要求的情況下，燃氣輪機不能啟動。絕大部分潤滑油系統的設備位于潤滑油箱頂部。

潤滑油系統是閉合環路系統。系統的主流通道描述如下：潤滑油泵從潤滑油箱將油吸入，再通過潤滑油冷卻器、潤滑油溫度控制閥、雙聯過濾器、壓力調節閥，然后流入燃機軸承、汽輪機軸承、發電機軸承和盤車裝置，最后通過疏油管線回到潤滑油箱。潤滑油系統安裝有三個潤滑油泵：兩個交流主油泵，其中一個在線使用，一個作為備用油泵，另設置一個直流事故油泵。如果運行中的主油泵供油壓力不足，備用主油泵將會自動啟動。如果軸承供油管線壓力低于設定的最小值，事故潤滑油泵將會自動啟動。

事故潤滑油泵將潤滑油直接引入軸承和發電機氫氣密封，因此會將潤滑油冷油器、潤滑油過濾器和壓力調節閥旁路。來自安裝在供油管線的熱電偶的信號控制供油溫度，使它保持在允許的變動范圍內，當供油溫度超出限定范圍時，燃氣輪機無法啟動。燃氣控制系統將供油溫度作為輸入信號，用于調整潤滑油溫度控制閥。潤滑油控制閥可控制潤滑油是否流經冷油器，以維持合適的軸承供油溫度。

機組運行時有一臺主潤滑油泵運行，它將提供運行期間所需要的所有潤滑油。在主潤滑油泵供油管線上設置有兩個壓力開關，當兩個壓力開關探測出壓力過低時，備用主潤滑油泵將會自動啟動。設置有三個潤滑油壓力開關，來監測軸承供油壓力，當三個壓力開關中的任何一個探測出壓力過低時，將發出警報。如果供油壓力大幅下降，并降至低于三個壓力開中兩個的設定值，燃機控制系統將會啟動緊急跳閘，與此同時，直流事故潤滑油泵將會啟動。電機控制中心交流功率的不足也會使直流事故潤滑油泵啟動。

在軸承供油管線和每個燃氣輪機軸頸軸承和推力軸承的排油管線上均安裝有熱電偶。熱電偶將溫度信號傳給燃機控制系統，并在溫度超過設定值時報警。

如果潤滑油供給壓力未超過壓力開關聯鎖設定值，盤車裝置電控聯鎖不能投入盤車運行。其啟動設備也是電控聯鎖，如果潤滑油軸承供油母管壓力未達到壓力開關聯鎖設定值，不予啟動。

圖1 三菱潤滑油系統圖

Fig.1 the lubricating oil system graph

2、日本三菱設計的潤滑油系統邏輯描述

2.1 單臺交流潤滑油泵邏輯（軟邏輯回路）

2.1.1 操作臺緊急啟動按鈕聯鎖啟動交流潤滑油泵

2.1.2 在沒有黑啟動（電網側斷電后的機組啟動）和沒有交流潤滑油泵電氣控制回路異常的情況有6種情況聯鎖啟動交流潤滑油泵

2.1.2.1 另一臺交流潤滑油泵入口壓力低

2.1.2.2 另一臺交流潤滑油泵反饋消失

2.1.2.3 另一臺交流潤滑油泵啟動指令下發5秒后運行反饋信號未回

2.1.2.4 另一臺交流潤滑油泵運行5秒后出口母管油壓仍低于0.189MP

2.1.2.5 另一臺交流潤滑油泵運行5秒后入口壓力異常

2.1.2.6 選擇A泵運行

2.1.3 在沒有黑啟動（電網側斷電后的機組啟動）和沒有緊急啟動按鈕啟動的情況下，上面2.1.2.1至2.1.2.6六條聯鎖都沒有滿足的話，潤滑油泵停止運行。

2.2 直流潤滑油泵邏輯（繼電器回路）

2.2.1 操作臺緊急啟動按鈕聯鎖啟動直流潤滑油泵

2.2.2 在遠方模式下兩臺交流潤滑油泵全停并且出口油壓低聯鎖啟動

圖2 TCS邏輯圖

Fig.2" TCS" Logic diagram

3、三菱潤滑油系統有問題邏輯詳細分析（以交流潤滑油泵A為例）

3.1 操作臺緊急啟動按鈕聯鎖啟動交流潤滑油泵（直流油泵雷同）

目前回路：在集控室操作臺設計有交流油泵啟動按鈕，通過操作臺內TBQ13端子排的17和18號端子連接至10號TCS控制柜TBA6的69和70端子，控制10號TCS控制柜內2個交流繼電器MLOPAEMGX和MLOPBEMGX（控制兩臺泵），再由繼電器的1對輔助節點將信號送至畫面報警，由另外2對輔助節點將信號送至電氣開關控制柜來實現交流潤滑油泵的緊急啟動功能。

圖3 臺盤啟動按鈕TCS柜內繼電器圖

Fig.3" Dinner start button TCS cabinet relay map

回路作用：緊急啟動按鈕主要用于特殊情況，如TCS控制系統故障、畫面無法操作、邏輯無法觸發等情況下的后備操作功能，防止因為系統異常無法從畫面操作設備時產生嚴重的設備損壞事故。

安全分析：按照《防止電力生產事故的二十五項重點要求》第九節 防止分散控制系統控制、保護失靈事故 第1.8條，機組應配備必要的、可靠的、獨立與分散控制系統的硬手操設備，以確保安全停機停爐。目前的設計回路未體現出可靠性和獨立性，控制臺按鈕控制潤滑油泵通過TCS系統內的繼電器轉接雖然可以從畫面看到信號已經發出，但是如果TCS失電，繼電器失去控制電源，信號將無法從繼電器發出，而且繼電器的電源接線共通過9個控制柜進行了10次轉接后才給目前的繼電器提供了電源，接線老化松動都能引起信號無法輸出。

整改必要：緊急啟動按鈕作為后備操作手段，主要是防止控制系統失電、失靈，目前日本的設計思路并沒有達到緊急啟動按鈕作為后備操作手段的目的，反而更加的不可靠，還違背了《防止電力生產事故的二十五項重點要求》，僅僅是能在TCS畫面看到信號的觸發，必須整改。

整改方案：將控制臺按鈕的控制節通過TBQ13端子排的17和18號端子直接接至電氣控制柜控制潤滑油泵。

3.2 聯鎖啟動、停止回路中缺少油箱油位的保護。

目前回路：有一個磁翻板帶遠傳的液位計和兩個用于報警的液位開關

液位作用：實時監視滑油油箱的油位

安全分析：按照《防止電力生產事故的二十五項重點要求》第八節 防止汽輪機、燃氣輪機事故 第4.9條，應設置主油箱油位低跳機保護，必須采用測量可靠、穩定性好的液位測量方法，并采取三取二的方法。目前的就地的翻板、遠傳液位計和兩個用于報警的液位開關實際用的是一個設備，翻板故障時所有液位信號都失去監視，運行中的機組無法知道潤滑油的實際油位，存在重大的安全隱患，而且單個的液位無法做成潤滑油泵的保護。

整改必要：目前回路容易造成潤滑油箱油位失去監視，還違背了《防止電力生產事故的二十五項重點要求》必須整改。

整改方案：油箱頂部開孔使用可靠、穩定性好的液位計實現三信號，增加AI卡件完三取二邏輯。

3.3" 無黑啟動和交流潤滑油泵電氣控制回路異常聯鎖條件

目前回路：我廠暫時并未設計黑啟動的功能，黑啟動信號實際未接線，交流潤滑油泵電氣控制回路異常有電氣控制送至TCS控制柜.

回路作用：交流潤滑油泵電氣控制回路異常時不允許啟動交流潤滑油泵。

安全分析：控制卡收到的黑啟動信號初始為“0”，而且黑啟動信號的端子并沒有接線，目前邏輯內部信號已經被強制，無風險，交流潤滑油泵電氣控制回路異常由電氣控制柜送至TCS控制柜，正常時為常“1”，接線松動時信號為“0”會導致潤滑油泵無法動作，目前已經被強制。

安全分析：接線松動是熱控經常發生的事故，如果該信號接線異常或者繼電器異常的話潤滑油泵無法啟動，導致機組非計劃停運。

整改必要：因為有兩臺交流潤滑油泵所以危險性不是非常高，但還是有改造的必要。

整改方案：交流潤滑油泵電氣控制回路正常的話會發送“1”的信號修改為交流潤滑油泵電氣控制回路正常的話會發送“0”的信號，該信號還用于直流油泵的聯鎖啟動機組跳閘硬回路邏輯，所以在修改電氣控制柜回路的同時還需要修改邏輯內判斷條件和繼電器硬回路。

其余的邏輯設計是合理的，其反饋信號、故障的卡件通道滿足不是同一適配器同卡件的要求

參考文獻：

【1】M701F4燃氣—蒸汽聯合循環機組運行維護手冊

【2】浙江大唐國際紹興江濱燃氣熱電運行規程

【3】國家能源局關于印發《防止電力生產事故的二十五項重點要求》的通知