西門子SGT-4000F型燃氣輪機保護控制系統(tǒng)分析

許 淼，李含瓊，周長德，吳尚澤

(遼寧東科電力有限公司，遼寧 沈陽 110179)

孟加拉國古拉紹電廠7號機組燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)300～450 MW工程采用多軸聯(lián)合循環(huán)機組，燃機既可單循環(huán)運行，也可聯(lián)合循環(huán)運行，燃機主燃料是天然氣，備用燃料是輕柴油。燃機采用西門子SGT-4000F型重型燃氣輪機，余熱鍋爐由韓國斗山(DOOSAN)鍋爐廠生產(chǎn)，蒸汽輪機為東方汽輪機有限公司生產(chǎn)的LN126.9-11.11/565/565型(合缸)三壓、一次中間再熱、雙缸雙排汽、雙抽凝汽式聯(lián)合循環(huán)用汽輪機。燃氣輪機操作所需的控制、監(jiān)控、保護、診斷和報警功能由過程控制系統(tǒng) SPPA-T3000 提供，T3000主要由自動化處理器(AP)和故障安全自動化處理器(FS-AP)組成[1]。

1 燃機保護控制系統(tǒng)

本工程燃機保護控制系統(tǒng)由T3000內(nèi)部邏輯跳閘條件、緊急停機系統(tǒng)和順控停機系統(tǒng)三部分組成。緊急停機系統(tǒng)是通過硬接線跳閘系統(tǒng)實現(xiàn)燃機的遮斷，有一些非常重要的信號直接送至硬接線跳閘系統(tǒng)中，如轉(zhuǎn)速超速、火檢保護和天然氣泄漏檢測信號等。順控停機系統(tǒng)是通過T3000內(nèi)部邏輯判斷，觸發(fā)停機順控SGC中的保護信號，使燃氣輪機進入停機步序，當故障消失后，恢復到之前狀態(tài)[2]。T3000內(nèi)部邏輯跳閘是通過邏輯判斷直接關閉緊急跳閘閥(ESV)，不通過硬接線跳閘系統(tǒng)。

2 緊急停機系統(tǒng)

2.1 跳閘原理

緊急停機系統(tǒng)由2個硬接線跳閘系統(tǒng)組成，每個硬接線跳閘系統(tǒng)分別監(jiān)控3個轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)燃機保護控制系統(tǒng)的安全可靠。緊急停機系統(tǒng)都是建立在3取2邏輯結(jié)構上的，3個監(jiān)控模塊(E1668)中的每個監(jiān)控模塊都對轉(zhuǎn)速進行三通道監(jiān)測，并設計有硬接線保護電路，把所有的保護電路組合在每個監(jiān)控模塊中，經(jīng)過3取2判斷輸出3個跳閘回路[3]。緊急停機系統(tǒng)的硬接線跳閘系統(tǒng)1和硬接線跳閘系統(tǒng)2原理簡圖如圖1、圖2所示。

圖1 硬接線跳閘系統(tǒng)1原理簡圖

圖1為硬接線跳閘系統(tǒng)1監(jiān)控模塊A的原理圖，燃機軸承上的轉(zhuǎn)速探頭直接接至硬接線跳閘系統(tǒng)中，分別為轉(zhuǎn)速1、轉(zhuǎn)速2和轉(zhuǎn)速3，并通過各保護電路的判斷最后輸出跳閘回路1，監(jiān)控模塊B和C分別輸出跳閘回路2和3，送至閥控回路來關閉ESV等閥門。由圖1可知，跳閘回路包含了火檢保護、FS-AP跳閘回路、AP跳閘回路、硬接線跳閘系統(tǒng)2、天然氣泄漏檢測和喘振保護，每個跳閘回路都經(jīng)過3取2的邏輯判斷。整個監(jiān)控模塊通過測試模塊(E1698)對保護回路進行循環(huán)測試，測試過程中發(fā)現(xiàn)回路故障時會把故障報警送至T3000報警系統(tǒng)中。

圖2為硬接線跳閘系統(tǒng)2監(jiān)控模塊A的原理圖，主要監(jiān)測轉(zhuǎn)速4、轉(zhuǎn)速5和轉(zhuǎn)速6，通過對監(jiān)控模塊A、B和C的3取2邏輯判斷，經(jīng)過火檢保護、測試模塊和發(fā)電機保護，把跳閘回路1、2和3輸出到硬接線跳閘系統(tǒng)1中。

圖2 硬接線跳閘系統(tǒng)2原理簡圖

硬接線跳閘系統(tǒng)1中的3個跳閘回路輸出到閥控回路中，關閉緊急跳閘閥(ESV)、預混閥和值班閥。閥控回路原理圖如圖3所示。

圖3 閥控回路原理圖

由圖3可知，對閥控回路中跳閘回路和打開指令進行了3取2判斷，帶電打開，失電跳閘。

2.2 跳閘條件

2.2.1 超速保護

由跳閘原理可知，6個轉(zhuǎn)速探頭分別接至2個硬接線跳閘系統(tǒng)中，任1個探頭超速保護動作，都會觸發(fā)燃機跳閘。

2.2.2 火檢保護

此保護為火檢二次遮斷保護，通過FS-AP邏輯判斷輸出3個信號至2個硬接線跳閘系統(tǒng)來觸發(fā)燃機跳閘，具體邏輯為ESV閥關閉9 s后，2個火檢信號任意1個存在時，二次跳閘燃機。

2.2.3 FS-AP跳閘回路

FS-AP是故障安全自動化處理器，是燃機緊急停機系統(tǒng)的重要組成部分，一些比較重要的信號直接接至FS-AP控制器中，通過邏輯判斷輸出3個開關量信號到硬接線跳閘系統(tǒng)中。FS-AP保護項目和動作條件如表1所示。

表1 FS-AP保護項目和動作條件

2.2.4 發(fā)電機保護

燃機發(fā)電機保護屏A和B任1個故障動作時，燃機跳閘。

2.2.5 AP跳閘回路

AP跳閘回路中的保護項目通過T3000的內(nèi)部邏輯進行判斷，輸出2個開關量信號至硬接線跳閘系統(tǒng)中。AP保護項目和動作條件如表2所示。

表2 AP保護項目和動作條件

2.2.6 天然氣泄漏檢測保護

天然氣泄漏檢測傳感器安裝在燃機的不同位置，輸出3個開關量信號到硬接線跳閘系統(tǒng)1中，當有2個開關量信號動作時燃機跳閘。

2.2.7 喘振保護

壓氣機入口處裝設3個喘振保護差壓開關，定值為3 kPa，用以檢測壓氣機的喘振情況，3個差壓開關接至硬接線跳閘系統(tǒng)1中，當有2個差壓開關動作時燃機跳閘。

3 結(jié)束語

孟加拉國古拉紹電廠7號機組的西門子SGT-4000F型燃氣輪機保護控制系統(tǒng)在保證安全可靠的基礎上，避免了誤跳情況發(fā)生，為燃機能夠長期穩(wěn)定運行奠定了堅實基礎。