淺析汽輪機(jī)超速保護(hù)冗余配置改造

石現(xiàn)壘

摘 要：本文介紹了東南沿海某電廠，為提高汽輪機(jī)超速保護(hù)的可靠性，采用日本新川MP系列監(jiān)測(cè)儀表，增加一套完全獨(dú)立的電超速保護(hù)裝置，與原電超速保護(hù)裝置互為冗余，保證當(dāng)一套超速保護(hù)出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)出現(xiàn)超速保護(hù)拒動(dòng)。

關(guān)鍵詞： 汽輪機(jī)；超速；保護(hù)；冗余

中圖分類號(hào)：TH17 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

汽輪機(jī)超速保護(hù)是火電廠汽輪機(jī)安全運(yùn)行的重要保護(hù)，其可靠性直接影響電廠的安全生產(chǎn)。目前運(yùn)行機(jī)組的汽輪機(jī)超速保護(hù)大多是由電超速保護(hù)和機(jī)械超速保護(hù)組成，機(jī)械超速保護(hù)作為電超速保護(hù)的后備超速保護(hù)，當(dāng)電超速保護(hù)因故障不能正常動(dòng)作時(shí)，機(jī)械超速保護(hù)飛錘動(dòng)作打開安全油和脈沖油的泄油口，關(guān)閉主汽門和調(diào)速汽門，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。

1 汽輪機(jī)原有超速保護(hù)簡(jiǎn)介

東南沿海某電廠7號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)超速保護(hù)只有一套電超速保護(hù)裝置，主要存在以下不足：

（1） 運(yùn)行人員無(wú)法在DCS畫面看到電超速保護(hù)的轉(zhuǎn)速測(cè)量值和跳機(jī)動(dòng)作狀態(tài)。

（2）無(wú)機(jī)械超速保護(hù)，也無(wú)冗余電超速保護(hù)，不符合二十五項(xiàng)反措“汽輪發(fā)電機(jī)組軸系應(yīng)安裝兩套轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)裝置并分別裝設(shè)在不同的轉(zhuǎn)子上”的要求。

2 汽輪機(jī)超速保護(hù)優(yōu)化

2.1 汽輪機(jī)超速保護(hù)可靠性優(yōu)化方案

綜合考慮該電廠#7機(jī)組汽輪機(jī)超速保護(hù)現(xiàn)狀，為提高汽輪機(jī)超速保護(hù)的可靠性，決定新增一套獨(dú)立的電超速保護(hù)裝置，采用日本新川公司的MP-1S系列電超速保護(hù)監(jiān)視器和轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器。增設(shè)AO和DO輸出至DCS顯示報(bào)警。

2.2 新增汽輪機(jī)電超速保護(hù)工作原理

新增電超速保護(hù)裝置，工作原理簡(jiǎn)圖如圖1所示：主要由電超速保護(hù)監(jiān)視器儀表和轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器組成。其中轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器采用日本新川公司最先進(jìn)的FK-202F系列電渦流傳感器，安裝于汽輪機(jī)2號(hào)軸承上。監(jiān)視器儀表設(shè)置3個(gè)MP-1S超速模塊，每個(gè)超速模塊都接受獨(dú)立的轉(zhuǎn)速測(cè)量信號(hào)，做超速判斷后輸出各自的超速保護(hù)信號(hào)，含轉(zhuǎn)速探頭異常信號(hào)1個(gè)，跳閘信號(hào)3個(gè)， 報(bào)警信號(hào)1個(gè)，Not-OK信號(hào)1個(gè)，4mA～20mA模擬量顯示信號(hào)1個(gè)。

2.3 新增汽輪機(jī)超速保護(hù)跳閘輸出

MP-1S模塊帶有DPDT跳閘繼電器，當(dāng)測(cè)量轉(zhuǎn)速達(dá)到跳閘設(shè)定值時(shí)，MP-1S卡的3副跳閘觸點(diǎn)均同時(shí)動(dòng)作。本新增超速保護(hù)選取每個(gè)MP-1S模塊的第1副和第2副跳閘觸點(diǎn)，通過(guò)MP背端硬接線直接三取二形成超速跳機(jī)信號(hào)，通過(guò)跳機(jī)繼電器串入汽輪機(jī)跳機(jī)回路實(shí)現(xiàn)超速跳機(jī)保護(hù)功能，如圖2超速硬接線跳機(jī)原理圖所示。

2.4 新增超速保護(hù)轉(zhuǎn)速顯示及跳閘報(bào)警

MP-1S（1）、MP-1S（2）、MP-1S（3）的轉(zhuǎn)速模擬量分別經(jīng)I/I信號(hào)隔離模塊輸出4mA～20mA至DCS顯示。選取每個(gè)MP-1S模塊的第3副跳閘觸點(diǎn)，通過(guò)中間繼電器R3、R4、R5、R6、R7、R8三取二輸出跳機(jī)信號(hào)分別至DCS、SOE及電氣回路，如圖3的超速跳機(jī)報(bào)警回路所示。

2.5 傳感器輸入異常報(bào)警

當(dāng)MP-1S模塊的輸入傳感器異常時(shí)，相應(yīng)的MP-1S卡的OK繼電器發(fā)出報(bào)警至DCS，同時(shí)該MP-1S卡的前面板的OK燈閃爍。

2.6 新增電超速保護(hù)電源冗余

新增超速保護(hù)裝置采用雙電源冗余供電，取自直流段的DC110V供給MP直流電源模塊，取自UPS的AC220V電源供給MP交流電源模塊，任一路電源故障均會(huì)觸發(fā)電源異常報(bào)警至DCS，不會(huì)因一路供電故障跳機(jī)。

2.7 新增電超速保護(hù)系統(tǒng)跳機(jī)動(dòng)作試驗(yàn)

新增電超速保護(hù)跳機(jī)信號(hào)串入原汽輪機(jī)跳機(jī)保護(hù)回路，分別在3個(gè)MP-1S超速模塊模擬加入轉(zhuǎn)速信號(hào)至3300rpm，按模擬超速試驗(yàn)組合表1組合所示進(jìn)行模擬超速試驗(yàn)，確認(rèn)新增超速保護(hù)回路動(dòng)作正常。汽機(jī)沖轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速后，將原超速保護(hù)解除以驗(yàn)證新增超速保護(hù)實(shí)動(dòng)正常，由運(yùn)行人員操作，將汽機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢升至3300rpm，觀察新增超速保護(hù)繼電器動(dòng)作，汽輪機(jī)跳閘，CRT聲光報(bào)警提示正常。

結(jié)語(yǔ)

單一超速保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，對(duì)汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有致命的影響，經(jīng)請(qǐng)示原汽輪機(jī)生產(chǎn)商，在汽機(jī)原超速保護(hù)基礎(chǔ)上新增一套獨(dú)立的電超速保護(hù)系統(tǒng)，串入原汽機(jī)跳閘保護(hù)回路，經(jīng)超速實(shí)動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)證超速動(dòng)作可靠。通過(guò)這次新增超速控制裝置改造，使汽輪超速保護(hù)的可靠性和安全性得以大大的提高。

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