GE 9FA機組軸系TSI探頭保護邏輯優化

樊斌

（福建晉江天然氣發電有限公司　福建　晉江　362251）

GE 9FA機組軸系TSI探頭保護邏輯優化

樊斌

（福建晉江天然氣發電有限公司福建晉江362251）

簡述某電廠對S109FA燃氣-蒸汽聯合循環機組的TSI探頭保護邏輯進行優化的情況，通過增加質量點判斷邏輯，消除在軸振探頭單點保護邏輯下探頭故障引起的機組誤跳閘。

燃氣輪機發電廠；軸振單點保護；質量判斷；邏輯優化

引言

GE 9FA燃氣輪機聯合循環發電廠采用單軸布置燃氣輪機、汽輪機及發電機，軸系TSI保護邏輯是單點保護邏輯，即軸系軸振探頭任意一個達到保護值則發出跳閘指令；某電廠2014年1 月20日20：04：33，#4機組由于3Y探頭故障引起信號波動，3Y振動值從0波動至0.33mm，機組跳閘；為了防止此類誤跳閘的事件，電廠對GE 9FA機組軸系TSI探頭保護邏輯進行優化。

1　設備概述

福建晉江天然氣發電有限公司建設容量為4×390MW燃氣輪機單軸聯合循環機組，在每個軸承處都以與水平成45°夾角正交安裝兩個位移型振動傳感器（39VS-n）。它的軸振測量裝置采用的是BENTLY品牌的探頭、延長線及前置器，在GE MARK VI控制盤上，這些信號的輸入和激勵信號的輸出都是通過TVIB端子板再分別送到（R）（S）（T）的VVIB處理卡。軸振探頭具體配置及保護邏輯情況如下：

1.1軸系軸振探頭配置

軸系軸振探頭共有16個：

燃機1號、2號軸承X，Y方向各1個；

汽機3號、4號、5號、6號軸承：X，Y方向各1個；

發電機7號、8號軸承：X，Y方向各1個。

1.2燃機軸振

任意一個軸振信號達到6mil（0.1524mm），發報警信號；

任意一個軸振信號達到8.5mil（0.2159mm），延時1s，自動停機保護動作。

1.3汽輪機、發電機軸振

任意一個軸振信號達到0.1524mm（6mils），發報警信號；

任意一個軸振信號達到0.2159mm（8.5mils），延時1s，自動停機保護動作；

任意一個軸振信號達到0.2286mm（9mils），延時1s，跳閘保護動作。

2　軸系TSI探頭邏輯的優化

2.1軸系TSI探頭邏輯的優化前期方案準備

從9FA燃氣輪機單軸聯合循環機組軸系軸振探頭配置和單點保護來看，自動停機和跳閘保護誤動機率非常高，因此對邏輯進行必要的優化。

方案1：增加信號質量判斷、信號故障、速率限制閉鎖保護動作。

MARKVI邏輯塊如圖1所示。

圖1

XVIBM00邏輯塊具有HLTH1信號質量判斷功能，當信號為0時，邏輯塊閉鎖VIBTRP跳閘信號；當信號恢復時，VIBTRP功能激活，此時信號波動到跳閘值，保護會誤動作。邏輯塊無FLT2信號故障檢測功能，FLT2默認為0。

（1）當信號質量判斷HLTH1為0時或信號故障檢測FLT2為1時，閉鎖自動停機和跳閘保護。保護閉鎖后，故障處理完成后，人工進行測點保護投入。同時畫面增加“軸振保護閉鎖”聲光報警進行提示。

（2）增加信號升降速率限制，閉鎖自動停機和跳閘保護。必須設置合理的速率定值，避免實際振動高導致保護拒動。

（3）增加本特利3500系統“NOT OK”或“BYBASS”信號至MARKVI，閉鎖自動停機和跳閘保護。

此項邏輯優化，必須進行相關的試驗來驗證可行性。同時驗證功能：①是否已包含功能；②功能1是否與功能3重復。

方案2：增加軸振保護退出按鈕。

增加軸振保護點對點退出按鈕，并增加“軸振保護退出”聲光報警進行提示。按鈕供運行人員和熱控人員進行應急處理。

方案3：單點保護邏輯優化

（1）調研了省內各大電廠軸系振動保護邏輯情況：

廈門東部天然氣發電廠：軸系振動作為監視手段，不進入保護。

莆田天然氣發電廠：本軸承X，Y方向同時達到跳閘值時，保護動作。

大唐寧德電廠：本軸承X，Y方向其中1個達到報警值，另1個達到跳閘值，保護動作。

華電可門電廠：相鄰任一軸承報警值與本軸承跳閘值相與判斷。

福能鴻山熱電廠：任一軸承X，Y方向報警值與任一軸承X，Y方向跳閘值相與判斷。

（2）電力行業熱工自動化技術委員會2010年7月10日印發的《火電廠熱控系統可靠性配置與事故預控》，單點信號保護聯鎖系統可靠性優化中，第21項汽輪機軸振高信號原單點跳閘建議改為下列信號中任一項滿足時，將觸發緊急跳閘系統（ETS）：

①相鄰任一軸承報警值和本軸承保護動作值進行“與”邏輯判斷。

②本軸承X（Y）向報警值和本軸承Y（X）向保護動作值進行“與”邏輯判斷。

小結：所調研的省內各大電廠軸振保護方式各有區別，但都沒有采取單點保護方式。

目前關于軸振保護方式，未查到有國家標準或規程，只有行業標準，行業標準建議對單點保護進行優化。可依據行業標準所建議的兩條內容，進行單點保護邏輯優化。

2.2軸系TSI探頭邏輯優化的具體方法

修改邏輯前的狀態是：軸系TSI探頭采用單點跳機方式（除軸向位移外），當檢測到信號為壞質量時，該點保護輸出被屏蔽；當信號恢復正常狀態時，邏輯自動恢復保護輸出功能。

修改邏輯后的狀態是：機組軸系TSI依然采用單點跳機方式（除軸向位移外），當檢測到信號為壞質量時，該點保護輸出被屏蔽并自鎖，生成一條報警信息，同時在畫面上該點的狀態指示燈亮起，如果需要解鎖，則需要故障排除后，在邏輯中解鎖。

具體邏輯優化見下：

2.2.1軸振邏輯優化

（1）優化前邏輯

當前軸振采用單點跳機方式，當檢測到信號為壞質量時，該點保護輸出被屏蔽；當信號恢復正常狀態時，邏輯自動恢復保護輸出功能。跳機邏輯（以3Y探頭為例）如圖2。

圖2

（2）優化后邏輯

軸振依然采用單點跳機方式，當檢測到信號為壞質量時，該點保護輸出被屏蔽并自鎖，生成一條報警信息，同時在畫面上該點的狀態指示燈亮起，如果需要解鎖，則需要故障排除后，在邏輯中解鎖。跳機邏輯（以3Y探頭為例）如圖3。

圖3

2.2.2差脹1和差脹2邏輯優化

（1）優化前邏輯

當前差脹1和差脹2采用單點跳機方式，當檢測到信號為壞質量時，該點保護輸出被屏蔽；當信號恢復正常狀態時，邏輯自動恢復保護輸出功能。差脹1和差脹2跳機邏輯如圖4。

圖4

（2）優化后邏輯

差脹1和差脹2依然采用單點跳機方式，當檢測到信號為壞質量時，該點保護輸出被屏蔽并自鎖，生成一條報警信息，同時在畫面上該點的狀態指示燈亮起，如果需要解鎖，則需要故障排除后，在邏輯中解鎖。差脹1和差脹2跳機邏輯如圖5。

圖5

2.2.3轉子膨脹（探頭補償型）邏輯優化

（1）優化前邏輯

當前轉子膨脹（探頭補償型）采用單點跳機方式，當a或b探頭檢測到信號為壞質量時，該點保護輸出被屏蔽；當信號恢復正常狀態時，邏輯自動恢復保護輸出功能。轉子膨脹跳機邏輯如圖6。

圖6

（2）優化后邏輯

轉子膨脹（a和b探頭補償型）依然采用單點跳機方式，當a 或b探頭檢測到信號為壞質量時，該點保護輸出被屏蔽并自鎖，生成一條報警信息，同時在畫面上該點的狀態指示燈亮起，如果需要解鎖，則需要故障排除后，在邏輯中解鎖。轉子膨脹跳機邏輯如圖7。

圖7

3　結語

GE9FA機組軸系探測跳閘保護系統（TSI）是S109FA燃氣-蒸汽聯合循環電廠中的重要保護，通過對軸系TSI探頭邏輯的優化，避免了當軸系TSI探頭如軸振、差脹和轉子膨脹從故障狀態返回至正常值后，由于信號發生階躍變化，信號有可能出現較大幅度的變化，如果信號超過一定定值并經過延時，觸發跳閘信號的發生，減少不安全事件發生。

[1]中國華電集團公司.大型燃氣-蒸汽聯合循環發電技術叢書-綜合分冊.中國電力出版社，2009.

[2]發電廠熱工自動化技術叢書.燃氣輪機發電機組控制系統.中國電力出版社，2013，5.

[3]GE公司內部資料GEH-6421-Vol-Ⅱ.[MARKVIControlSystemGuide] VolumeⅡ.

TM621

A

1673-0038（2015）04-0118-03

2015-1-6

樊斌（1969-），男，工程師，大專，從事燃氣輪機熱工控制工作。