發(fā)電廠汽輪機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)

陳大為

摘要：如今，各個(gè)大國(guó)快速發(fā)展的大背景下，我國(guó)科學(xué)技術(shù)、科技成果也在不斷地發(fā)展，更新?lián)Q代?？v觀全國(guó)，工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)規(guī)模在大力提升，各個(gè)企業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域需要的各類(lèi)機(jī)械設(shè)備的要求也在不斷提高，越來(lái)越多的科研工作者、工程師等也開(kāi)始研究機(jī)械設(shè)備的故障與它在運(yùn)行過(guò)程中的檢修方式，以及如何設(shè)置更好地保護(hù)系統(tǒng)等問(wèn)題。因?yàn)榇笮蜋C(jī)械的穩(wěn)定、正常運(yùn)行是保證國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、人民幸福的關(guān)鍵所在，對(duì)人民早日過(guò)上小康生活密切相關(guān)。本文主要根據(jù)汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中保護(hù)系統(tǒng)跳閘情況，分析了各個(gè)回路保護(hù)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，提出了修改方案，給設(shè)計(jì)者和電氣設(shè)計(jì)工程師提出了相關(guān)建議，以提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;汽輪機(jī);跳閘保護(hù);保護(hù)系統(tǒng)

0引言

現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備種類(lèi)越來(lái)越多，價(jià)格越來(lái)越昂貴，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，早在上個(gè)世紀(jì)九十年代初，西方國(guó)家就已經(jīng)開(kāi)始重視故障檢修，并且積極探討后續(xù)防范對(duì)策，這些研究對(duì)于大型設(shè)備穩(wěn)定性維護(hù)作用非常明顯。舉例來(lái)說(shuō)，發(fā)電廠當(dāng)中汽輪機(jī)屬于一種非常重要的設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行維護(hù)可以直接保證整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行壽命、提高設(shè)備的穩(wěn)定可靠性，另外也可以降低由于維修所產(chǎn)生的費(fèi)用，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)先前投入使用的很多設(shè)備由于熱工原因，機(jī)組跳閘故障越來(lái)越多，所以在熱工系統(tǒng)可靠性上仍然存在著明顯不足，這就要求我們對(duì)這個(gè)問(wèn)題重視起來(lái)，積極提高跳閘保護(hù)水平。我國(guó)投入到這項(xiàng)研究當(dāng)中起步較晚，前期是以引進(jìn)國(guó)外技術(shù)為主，并且已經(jīng)起到一定的積極作用，這項(xiàng)技術(shù)不斷和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成融合，工作效率提高的同時(shí)準(zhǔn)確率也得到了提升，在近年來(lái)已經(jīng)得到了很多企業(yè)的認(rèn)可和青睞。

1.ETS設(shè)計(jì)的基本要求

汽輪機(jī)危急跳閘系統(tǒng)ETS（EMERGE NCYTRIPSYSTEM）的主要任務(wù)是監(jiān)督

對(duì)機(jī)組安全有重大影響的某些參數(shù)，當(dāng)這些參數(shù)超過(guò)安全限定值時(shí)，該系統(tǒng)就通過(guò)AST電磁閥失電泄去汽機(jī)危急遮斷油，關(guān)閉汽機(jī)全部蒸汽進(jìn)汽閥門(mén)，緊急停機(jī)。因此，對(duì)于ETS設(shè)計(jì)的基本要求就是高可靠性。DCS系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)階段，雖然越來(lái)越多的廠家對(duì)DCS系統(tǒng)本身的可靠性并不持十分懷疑態(tài)度，但鑒于ETS的特殊地位，對(duì)EST設(shè)計(jì)提出的高要求也是應(yīng)該和合理的。

2.ETS系統(tǒng)概述

ETS是在緊急情況下，迅速關(guān)閉汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門(mén)，切斷汽輪機(jī)所有進(jìn)汽的保護(hù)系統(tǒng)。ETS設(shè)計(jì)一般包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，因此其可靠性設(shè)計(jì)也體現(xiàn)在這兩個(gè)方面。ETS硬件設(shè)計(jì)主要包括ETS監(jiān)視的參數(shù)類(lèi)型和數(shù)量（即哪些參數(shù)會(huì)危急到機(jī)組安全并需要立即停機(jī)）、跳閘控制塊、試驗(yàn)塊的設(shè)計(jì)，以及ETS在DCS系統(tǒng)中控制器和I/0模件的分配設(shè)計(jì)等。ETS軟件一般由汽輪機(jī)廠家配套供應(yīng)，設(shè)計(jì)主要包括對(duì)ETS監(jiān)視參數(shù)（即輸入信號(hào)）的處理回路、跳閘回路、試驗(yàn)回路和跳閘首出回路以及報(bào)警回路的設(shè)計(jì)等。ETS的可靠性設(shè)計(jì)也從上述兩方面進(jìn)行考慮，但各個(gè)廠家或設(shè)計(jì)院或工程實(shí)施方考慮的方面也不盡相同。ETS監(jiān)視的參數(shù)一般有：潤(rùn)滑油壓低跳閘、真空低跳閘、EH油壓低跳閘、軸向位移大跳閘、振動(dòng)大跳閘、脹差大跳閘、DEH超速跳閘、發(fā)電機(jī)跳閘、鍋爐MFT跳閘、DEH故障停機(jī)、高排壓比低停機(jī)、主汽溫度低跳閘、高壓缸排汽溫度高高、發(fā)電機(jī)定子冷卻水?dāng)嗨⑹謩?dòng)停機(jī)等。

3發(fā)電廠汽輪機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)改進(jìn)技術(shù)

發(fā)電廠汽輪機(jī)的故障多種多樣，對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法與要點(diǎn)也具有對(duì)應(yīng)性。如汽輪機(jī)異常振動(dòng)這種情況發(fā)生時(shí)，相應(yīng)的要采取不斷調(diào)節(jié)機(jī)組給水量、高壓調(diào)速氣門(mén)等機(jī)構(gòu)，使得這些機(jī)構(gòu)控制流體速度、流量等處于平衡狀態(tài)。這些方法都是一些保護(hù)改進(jìn)系統(tǒng)，為了汽輪機(jī)正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1狀態(tài)檢修保護(hù)技術(shù)

狀態(tài)檢修保護(hù)技術(shù)是一種優(yōu)越的、高性能的整套系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)。發(fā)電廠的汽輪機(jī)實(shí)時(shí)開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修的目的是節(jié)約、預(yù)測(cè)成本開(kāi)支，維持或改善設(shè)備的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可調(diào)性及可控性。火力發(fā)電汽輪機(jī)設(shè)備是整套系統(tǒng)中很重要的一部分，這就在檢測(cè)過(guò)程中不能單一簡(jiǎn)單的檢測(cè)某一部分而確定結(jié)果。從工廠利潤(rùn)角度來(lái)說(shuō)，對(duì)發(fā)電廠汽輪機(jī)的采用單一的檢修方式是不合理的、不經(jīng)濟(jì)的。

3.2跳閘系統(tǒng)壽命評(píng)估技術(shù)

壽命評(píng)定技術(shù)也是一種汽輪機(jī)故障保護(hù)的技術(shù)，它是利用汽輪器運(yùn)行保護(hù)系統(tǒng)壽命來(lái)逐步評(píng)估故障原因。該技術(shù)是發(fā)電廠主設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。由于磨損、腐蝕、蠕變、疲勞等原因，發(fā)電廠主設(shè)備部件的壽命是有限的。發(fā)電廠主設(shè)備的耐用件有汽缸、轉(zhuǎn)干、閥殼，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和護(hù)環(huán)、主蒸汽管道等。這些發(fā)電廠主設(shè)備的耐用件的壽命評(píng)定可以利用ANsYs有限元分析軟件模擬分析它的熱運(yùn)動(dòng)、變形、應(yīng)力以及壽命等參數(shù)。

3.3汽輪機(jī)的超速保護(hù)

汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速為3000r/min，在正常運(yùn)行時(shí)，由于受到電網(wǎng)頻率及負(fù)荷的影響，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)較小。但在突然發(fā)生機(jī)組甩負(fù)荷等事故時(shí)，如果調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)作失效，關(guān)閉較慢或不嚴(yán)，則汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)迅速上升，造成汽輪機(jī)超速。這時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片脫落擊穿汽缸等事故，甚至掙脫汽缸蓋造成整機(jī)解體，即通常所說(shuō)的"飛車(chē)"事故。由此可知，汽輪機(jī)超速事故輕則會(huì)損壞設(shè)備，重則將傷及人身或其他設(shè)備，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

為此，就汽輪機(jī)保護(hù)而言，首先必須考慮的就是防止汽輪機(jī)的超速。為了防止汽輪機(jī)超速，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升高到異常值時(shí)，應(yīng)立即切斷進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽。汽輪機(jī)的主汽門(mén)是利用調(diào)速系統(tǒng)中的高壓油動(dòng)機(jī)開(kāi)啟使蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的，控制主汽門(mén)的油是由主油泵出口經(jīng)節(jié)流孔板提供，控制主汽門(mén)的油路被稱為安全油系統(tǒng)。危急保安器的剎車(chē)油門(mén)開(kāi)啟時(shí)，可以泄去安全油路的油壓，使主汽門(mén)迅速關(guān)閉。

4汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)跳閘邏輯優(yōu)化

汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)控制焚燒發(fā)電廠汽輪機(jī)的啟動(dòng)、沖轉(zhuǎn)、帶負(fù)荷運(yùn)行，汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性影響機(jī)組的安全。汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)跳閘邏輯應(yīng)包含以下條件：（1）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)故障;（2）汽輪機(jī)超速;（3）汽輪機(jī)保安油壓力低;（4）汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)故障;（5）汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)跳閘;（6）手動(dòng)停機(jī)。汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)跳閘信號(hào)通過(guò)三個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出模塊，輸出三個(gè)信號(hào)至汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的三個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入模塊，在汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)三取二跳閘。為了實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)失電跳閘功能，汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)三個(gè)跳閘輸出信號(hào)應(yīng)取輸出繼電器的常閉點(diǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的完善與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷進(jìn)步，人民日益增長(zhǎng)的物質(zhì)與精神文化需求對(duì)新時(shí)期發(fā)電廠的整體運(yùn)行性能提出了更為嚴(yán)格要求。如何在確保電廠自動(dòng)化水平的基礎(chǔ)上，利用各種先進(jìn)技術(shù)與手段，對(duì)其安全性能進(jìn)行逐步的健全與完善已成為當(dāng)前業(yè)內(nèi)人士最亟待解決的問(wèn)題之一。本文通過(guò)對(duì)發(fā)電廠汽輪機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行探究，希望可以給同行提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]李倩，王哲明，徐辛酉，等.650MW汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組跳閘保護(hù)系統(tǒng)性能分析及優(yōu)化[J].通訊世界，2016（5）：122-123.

[2]黨建華，甄世宏，張軍.一起電壓波動(dòng)引發(fā)汽輪機(jī)跳閘事件的分析[J].電力安全技術(shù)，2017，19（5）：23-25.

[3]崔永江.一起機(jī)組汽輪機(jī)振動(dòng)大機(jī)組跳閘非停事件的原因分析及防范措施[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（9）：42-42.

[4]韓廣東.汽輪機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)在熱電站工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)機(jī)械，2015（8）：40-41.

[5]韓秋，汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)改進(jìn)[J]，齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（04）