一次DEH轉速信號損壞引起的汽輪機跳閘分析

楊志軍

摘要：山西兆豐鋁電有限責任公司自備電廠2#機組在運行過程中，由于汽輪機兩路速度傳感器故障，轉速測量出現誤差，DEH系統超速保護動作，造成汽輪機跳閘。為了能夠有效避免這種因部分速度傳感器損壞，造成汽輪機主保護誤動作發生。本文對DEH系統中超速保護動作條件和SD模塊中速度的優選算法進行了研究，提出一些優化方案。

關鍵詞：DEH;轉速;SD模塊;跳閘

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）06-0060-02

1 電廠DEH系統及測速模塊（以下簡稱SD模塊）簡介

電廠裝機容量為3×135MW，三臺汽輪機是哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產的超高壓、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽抽凝式汽輪機。與該機組配套的數字電液調節系統（DEH）采用北京國電智深控制技術有限公司EDPF-NT型分散控制系統硬件，主要實現超速保護（OPC）、汽機基本控制（BTC）和汽機自啟停（ATC）等功能。液壓部分采用了高壓抗燃油裝置，工作壓力為12～14Mpa，系統采取一對一的方式來實現對汽輪機的控制，即DEH發出的閥位控制指令通過7塊EDPF-VCⅡ卡分別送到7個調節汽門（4個高壓調節閥、2個中壓調節閥、1個抽汽調節閥）的電液伺服閥（MOOG閥）上;MOOG閥將電信號轉換成液壓信號，由安裝在油動機上的高壓抗燃油執行機構直接帶動調速汽門的蒸汽閥頭開啟和關閉。

SD模塊是DEH系統中的速度測量模塊，主要用于汽輪機轉速的測量、優選正確的速度信號給DEH系統。每一塊SD模塊有三個模擬量信號輸入（AI）通道，能夠測量三個速度信號，SD模塊接受到速度信號后通過三個獨立的波形整形電路、放大模塊、方波產生器、至計數器、CPU 定時讀取計數器的值，并通過標準時鐘校準，精確計算出每一個速度值。通過優選算法對接受到的三個速度值進行優選，選中正確的速度值，反饋給DEH系統。同時，當選中的速度值大于3090時，通過兩路數字量輸出信號，發出 OPC 信號至工作現場。也就是說汽輪機OPC保護的實現是通過SD模塊內部計算，直接作用于汽輪機的調節汽門，實現汽輪機的103%超速保護。

2 DEH系統超速保護設計

DEH系統一共有三個超速的保護，即103%超速保護（OPC）、DEH 110%電氣超速跳閘（AST）、113%機械超速跳閘。

103%超速保護是指汽輪機甩負荷油開關跳閘或發電機并網前速度超過3090RPM時，OPC電磁閥動作，所有調節閥立刻關閉，保持3秒或速度降低到3060RPM后再重新打開。103%超速保護動作時，只關閉調節閥，主汽門不動，即汽機不跳閘。103%超速保護動作后，汽輪機速度被控制維持在3000轉/min。

110%電氣超速跳閘是指速度超過3300轉/min。時，DEH系統發出調整信號到ETS（汽輪機危急遮斷）系統，使AST電磁閥動作，調節閥關閉，主汽門關閉，汽輪機跳閘，速度惰走。

113%機械超速跳閘是指速度超過3360轉/min。時，機械撞擊子在離心力的作用下飛出，使保安系統動作，調節閥關閉，主汽門關閉，汽輪機跳閘，速度惰走。

3 本次跳閘原因分析

我廠汽輪機共有七個速度傳感器測量速度，其中一個速度傳感器信號輸出到汽輪機前箱上的速度表。三個電渦流速度傳感器信號輸出到TSI（汽輪機安全監視）系統，TSI系統通過運算，當三個速度信號有兩個大于3300時，輸出110%超速，發出汽輪機跳閘信號。三個磁阻式速度測量傳感器，分別輸入到DEH系統的兩塊SD模塊中。每一塊SD模塊同時接受三個速度信號，SD模塊接受到三個速度信號后，選出數值最大的速度信號作為優選速度信號，輸出給DEH系統，參與汽輪機的自動控制調節。

SD模塊除了能夠通過優選算法選擇出最高速度外，還可以對速度信號是否正常進行判斷，判斷的邏輯是在油開關閉合的狀態下，當測量速度小于2950時，判斷為速度故障。如果有一路速度故障則輸出一路速度不可靠信號到DCS系統，如果兩路故障則輸出兩路速度不可靠信號到DCS系統。DEH在接受到兩路速度不可靠信號之后，輸出跳閘信號到汽輪機主保護系統。本次跳閘的原因就是因為DEH接受到兩塊SD模塊中的兩路速度信號不可靠從而發出跳閘信號的。

但是運行人員在操作畫面上得到的跳閘信息是DEH超速。從而對機組故障的處理造成了一定的延誤，主要是因為兩路速度故障時發出的跳閘信號和DEH超速時發出的跳閘報警在DEH系統中使用的報警通道是一個通道，都是通過DEH系統內的一塊DO卡輸出數字量信號到ETS系統，所以造成了跳閘信號和實際發生的現象不一致。

4 DEH跳閘邏輯和SD模塊速度優選算法的研究

汽輪機有六個速度傳感器作為超速保護的信號，其中到DEH系統的三路速度信號，主要用于DEH邏輯中汽輪機的調整和DCS畫面速度的顯示。到TSI系統的三路速度信號專門用于汽輪機超速保護的使用。在DEH邏輯中，除了110%超速跳閘外，當兩塊SD模塊都輸出兩路速度故障時，汽輪機也要跳閘停機。

國電智深EDPF-NT分散控制系統中的SD模塊對速度故障的優選算法為：SD模塊接受到兩路速度低于2950時，自動判斷為所有的速度都有問題，并且將優選輸出速度值變為0輸入到DEH系統。如圖1所示，歷史曲線中我們可以看到：紅色、綠色、藍色曲線分別是速度1、速度2、速度3，黃色曲線為SD模塊優選輸出的速度。我們可以看到速度3為1595，此時SD模塊輸出報警值一路速度不可靠。當到12：48分7秒時，速度2變為2926，SD模塊輸出報警值兩路速度不可靠信號，同時優選輸出的速度變為0，速度1始終是正常的。

SD模塊接受到兩路速度壞就判斷汽輪機的實際轉速有問題有些不妥。因為，發電機并網的狀態下，汽輪機的轉速在3000轉/min是常態，實際轉速與3000轉/min偏差大的話，相應的發電機保護就會動作。所以，SD模塊對速度的判斷應該改為：在并網狀態下接受到的三個速度信號中有一個是3000的話，就認為當前的汽輪機實際轉速為3000。同時輸出兩路速度故障報警到DCS系統，讓檢修維護人員盡快查清故障原因。SD模塊的作用主要是通過優化算法給DEH系統提供真實的汽輪機轉速信號。而在這次跳閘時，汽輪機的運行正常，屬于保護的誤動作。因此，兩路速度故障作為主保護信號停機并不妥當。

5 結語

SD模塊通過優選算法如何選出正確的速度值，不僅要考慮現場故障速度傳感器數量的多少，也要考慮正常速度傳感器的測量值。在SD模塊接收到兩個速度信號故障時，不能直接將優選速度輸出為0，應該輸出未判斷為故障的那個速度傳感器測量值。這樣能有效杜絕汽輪機超速主保護的誤動作。同時DEH系統也不應該將部分速度傳感器故障作為汽輪機的主保護。

參考文獻

[1] EDPF-NT分散控制系統硬件手冊[K].國電智深，2005.

[2] DEH系統邏輯手冊[K].哈爾濱自動控制有限公司，2005.

Analysis of Steam Turbine Trip Caused by Damage of Primary DEH Speed Signal

YANG Zhi-jun

（Shanxi Zhaofeng Aluminum and Electricity Co.， Ltd.Self-owned Power Plant，Yangquan Shanxi 045000）

Abstract：Shanxi Zhaofeng Aluminum and Electricity Co.， Ltd.Self-owned Power Plant，The second electric generating unit，Because the faults of Two Speed Sensors in Steam Turbines.There are errors in speed measurement and overspeed protection action of DEH system， which results in turbine tripping. In order to effectively avoid the damage of some speed sensors， the main protection malfunction of steam turbine occurs. In this paper， the operation conditions of overspeed protection in DEH system and the optimal algorithm of speed in SD module are studied， and some optimization schemes are put forward.

Key words：Digital Electro-hydraulic;speed;speed module;trip