發電廠汽輪機交直流潤滑油泵電氣回路改造分析

李哲璽

（山西京能呂臨發電有限公司，山西 呂梁 033299）

1 前言

汽輪機潤滑油系統對汽輪機安全穩定運行起著重要的作用。汽輪機交直流潤滑泵控制回路安全可靠，將對汽輪機在異常運行時安全停止起著至關重要的作用。由于火電廠大部分電機采用DCS集中控制，當DCS系統出現嚴重故障時，只有到就地控制箱進行操作啟停電機。而當機組出現異常需要停機，DCS系統又由于故障不能操作，只有到就地操作交直流潤滑及密封油泵，勢必造成時間的延誤，威脅汽輪機安全。

發電廠汽輪機交直流潤滑油泵電源選擇是否可靠、控制系統設計是否合理，直接關系著交直流潤滑油泵系統的可靠運行，特別是近幾年直流潤滑油泵控制系統設計通常為軟啟動或PLC智能啟動柜，但是，直流潤滑油泵通過軟啟動裝置或PLC控制啟動，當軟啟動裝置或PLC故障時，直流油泵將無法啟動，直接影響發電機組的安全運行，甚至會造成斷油燒瓦的重大事故。

2 公司汽輪機潤滑油電氣控制柜現狀分析

公司汽輪機工作時，潤滑油系統分別由一臺交流潤滑油泵和一臺直流潤滑油泵提供潤滑油，交流潤滑油泵電氣部分為一臺45kW交流潤滑油泵電動機，電源電壓為三相380VAC供電；直流潤滑油泵為一臺22kW直流事故油泵電動機，電源電壓為220VDC供電，作為交流潤滑油泵備用油泵。

為了確保汽輪機交、直流潤滑油泵可靠運行，避免回路存在不合理的問題導致關鍵時候交直流潤滑油泵不能正常啟動導致發電機斷油燒瓦，為此特組織電氣、熱控檢修及運行人員對機組的交直流潤滑油泵從電源到控制柜、控制柜的設計圖紙、DCS邏輯、就地壓力表進行全面梳理。

2.1 交、直流潤滑油泵的運行分析

交流潤滑油泵動力電源采用兩段電源供電，兩段電源互為備用，即Ⅰ段電源供電時，Ⅱ段電源備用；當Ⅰ段電源故障時，Ⅱ段電源立即自動投入運行。若Ⅰ段電源恢復后，只作為備用電源，只有當Ⅱ段電源故障時，Ⅰ段才再次投入運行，Ⅱ段亦然。

交流潤滑油泵提供主機運行時所需潤滑油保證主機正常運行。見圖1（交流潤滑油泵控制圖）。合上QF1，交流潤滑油泵主回路通電。啟動交流潤滑油泵應在油溫正常時進行。按下啟動按鈕SB2，主接觸器KM101吸合，KMY101吸合。經Y-△啟動延時完成后，KMY101釋放，KMS101吸合，此時，運行指示燈HL1亮，停止時按下停止按鈕SB1，交流潤滑油泵停止工作，HL1熄，啟動信號由KMS101送入DCS系統，停止信號由KMY101與KMS101共同送入DCS系統，可反映啟動Y-△轉換過程。當DCS1控制交流潤滑油泵時，HL2亮，但要停止交流潤滑油泵運行，只有在DCS4允許手動，由手動才能停止。停止后，HL1熄，交流潤滑油泵的工作狀態與故障信號則由變送器TA1、FR101送入DCS系統。

直流事故油泵作為交流潤滑油泵的備用油泵，見圖2（直流事故油泵控制圖）直流事故油泵可在本柜手動啟動。啟動時按啟動按鈕SB10，DCS5將直流事故油泵啟動指示傳入本柜，HL10亮，停止時，按下SB9停止按鈕，直流事故油泵停止運行HL10熄。當直流事故油泵故障時，由DCS系統送來故障信號，HL14亮。直流事故油泵亦可條件自啟動。HL10亮，但只能手動停止，停止時，HL10熄。

2.2 交、直流潤滑油泵運行存在的問題分析

經過專業排查發現現有的交直流潤滑油泵電源及控制回路存在以下問題：

（1）交流潤滑油泵雖然是雙電源，分別取自汽機PC和鍋爐PC，當出現全廠停電時，汽機PC和鍋爐PC也將失電，交流潤滑油泵無法可靠啟動運動，只能靠直流潤滑油泵來運行，交流電源設計的可靠性存在問題。

（2）就地、控制室交流潤滑油泵啟動手動按鈕經過DCS4允許手動控制閉鎖，當出現DCS系統故障時，就地、遠方無法啟動交流潤滑油泵（見圖1）。

（3）熱控DCS的信號電纜出現接地時導致潤滑油泵控制回路失電，交流潤滑油泵無法啟動。

（4）主機轉速、主油泵油壓低、潤滑油路油壓低經過DCS1啟停控制，在手動狀態時無法實現自動啟動（見圖1）。

（5）DCS1自動投入，但是，自動回路控制KA1線圈吸合，對KA1的接點接觸可靠性要求高，運行中對接點的可靠性無法進行檢查確認；DCS4允許手動控制投入，DCS4允許手動指示燈HL13亮，允許手動控制回路控制KA2線圈吸合，KA2的接點接觸可靠性要求高，運行中對接點的可靠性無法進行檢查確認（見圖1）。

（6）DCS只有交直流潤滑油泵運行的的狀態信號，單純依靠運行狀態信號判斷油泵電機是否運行，判斷手段單一。

（7）直流潤滑油泵采用軟啟動PLC智能JY-SPM控制柜（見圖2），但是，直流潤滑油泵通過軟啟動PLC控制啟動，當軟啟動裝置或PLC故障時，直流油泵將無法啟動，直接影響發電機組的安全運行，甚至會造成斷油燒瓦的重大事故。

（8）改造前圖紙詳見圖1發電廠交流潤滑油泵控制系統圖、圖2直流潤滑油泵智能控制系統圖。

圖1 發電廠交流潤滑油泵控制系統圖

圖2 直流潤滑油泵智能控制系統圖

3 交流潤滑油泵電源及交、直流潤滑油泵控制回路改進

（1）將1#機交流潤滑油泵電源1#鍋爐PC1A段1#汽輪機本體郵箱儀表控制柜（10BFC02GS002）間隔，改接至1#機保安備用（10BMA06GS001）間隔；將2#機交流潤滑油泵電源2#鍋爐PC2A段2#汽輪機本體郵箱儀表控制柜（20BFC02GS002）間隔，改接至2#機保安備用（20BMA06GS001）間隔。這樣可以避免全廠停電時，柴油發電機給保安段供電從而保證交流潤滑油泵可靠運行2#機交流潤滑油泵電源同樣進行改進）。

（2）為了避免就地、控制室交流潤滑油泵啟動手動按鈕經過DCS4允許手動控制閉鎖，當出現DCS系統故障時，無法啟動潤滑油泵的問題，將交流潤滑油泵手動啟、停控制回路的DCS4允許手動控制閉鎖接點KA2輔助接點短接（即圖1中的B04和B07之間的KA2接點取消，直接連接）取消和程控停止按鈕“SP外”短接，實現就地和集控室手動可以直接啟動的要求。

（3）為了避免熱控DCS的信號電纜出現接地時導致潤滑油泵控制回路失電，交流潤滑油泵無法啟動的問題，將控制盤柜內熱控DCS的信號電纜的D3端子更換為帶氖燈指示燈的保險型端子，品牌：WAGO；型號：281-611、281-417，適用于G型保險管5X20mm， 使用0.5A保險管；這樣、當控制信號線有接地或觸殼情況時，只會斷開此信號的線路，不會導致整個控制回路保險燒斷而引起保持回路中接觸器斷開使油泵停運。

（4）為了避免主機轉速、主油泵油壓低、潤滑油路油壓低經過DCS1啟停控制，在手動狀態時無法實現自動啟動問題，從汽輪機機頭增加一塊壓力表，引出壓力低（PS1）接點直接接入交流潤滑油泵啟動回路，設置PS1合理的啟動壓力值，當潤滑油系統出現任何情況的壓力低達到PS1壓力值時，交流潤滑油泵將直接啟動。

（5）為了避免KA1和KA2的接點不可靠的問題，將DCS1控制啟、停的自動回路KA1和KA2接點并接單相空開QF11、QF12，運行中將空開投入，可以實現自動控制不投入的情況，如果出現轉速、油壓達到定值自動啟動的要求；檢修時將空開斷開，從而避免KA1、KA2接點不可靠的情況出現，同時，滿足檢修調試的需求。

（6）在DCS畫面增加電機運行電流顯示，方便運行人員監護交直、流潤滑油泵是否在運行狀態，不單純依靠反饋的運行狀態決策交、直流潤滑油泵是否在運行。

（7）為了避免直流潤滑油泵智控制柜智能控制模塊出現故障時不能啟動直流潤滑油泵的風險，原有直流潤滑油泵控制柜內接線不變，增加一套旁路控制系統，正常工作時，通過直流潤滑油泵進行啟動，智能控制柜JY-SPM系統發生故障時通過機頭壓力開關油壓至0.049MPa時直接啟動旁路控制柜。并且增加程控硬手操啟動按鈕，可以在遠方直接手動啟動旁路柜。在旁路柜啟動時，自動閉鎖智能控制柜JY-SPM系統，如圖4直流潤滑油泵旁路控制柜控制圖。

（8）改造原理圖詳見圖3改造后交流潤滑油泵控制系統圖、圖4直流潤滑油泵旁路控制柜系統圖。

圖3 改造后交流潤滑油泵控制系統圖

圖4 直流潤滑油泵旁路控制柜系統圖

4 改進后調試傳動試驗驗證

4.1 交流潤滑油泵電源切換試驗

交流潤滑油泵雙路電源改進后模擬故障狀態進行傳動試驗，斷開I段工作電源時，Ⅱ段電源備用自動投入運行，Ⅰ段電源恢復送電后，作為備用電源；斷開Ⅱ段電源時，Ⅰ段再次投入運行，切換試驗正常。

4.2 交流潤滑油泵控制回路傳動試驗

在交流潤滑油泵控制柜就地、集控室DCS畫面和控制臺硬手操都可以直接啟動交流潤滑油泵，人為的短接汽輪機機頭增加的壓力表壓力低（PS1）接點可以直接交流潤滑油泵，傳動試驗正常。

4.3 直流潤滑油泵智能柜和旁路柜啟動及閉鎖傳動試驗

在智能控制柜就地和DCS操作及集控操作臺硬手操都可以啟動直流潤滑油泵，旁路柜不會啟動；在旁路柜就地可以實現硬手操啟動、停止直流潤滑油泵，在集控操作臺硬手操可以通過旁路柜啟動直流潤滑油泵，整個過程智能控制柜不啟動。人為短接汽輪機機頭增加旁路柜的接入壓力表油壓壓力（0.049MPa）低接點開關，旁路柜直接啟動直流潤滑油泵，閉鎖智能柜未啟動。

4.4 油壓低壓力值設定及試驗

油壓低啟動交流潤滑油泵、直流潤滑油泵智能柜、直流潤滑油泵旁路柜的油壓開關啟動壓力值三者壓力值設定有合理順序。三者取值依照交流潤滑油泵啟動壓力值（0.070MPa）優先，直流潤滑油泵智能柜啟動壓力值次之（0.055MPa），旁路柜啟動壓力值（0.049MPa）最低。人為的降低油壓，當油壓降低到0.070MPa時交流潤滑油泵啟動，油壓繼續降低到0.055MPa時直流潤滑油泵智能柜啟動運行，

4.5 運行中突發壓力低信號驗證

機組正常運行，由于電網電壓波動，電廠廠用電系統電壓隨之波動，汽輪機潤滑油系統壓力突然降低，交流潤滑油泵啟動運行，旁路柜也啟動直流潤滑油泵運行，查看DCS曲線記錄，在旁路柜啟動直流潤滑油泵的瞬間油壓低至0.049MPa，交流潤滑油泵啟動運行的同時，直流潤滑油泵旁路柜啟動直流潤滑油泵運行閉鎖直流智能柜啟動直流油泵運行。這次油壓突然降低完美地驗證了改造的可行性。

5 結語

通過對交、直流潤滑油系統控制回路存在的問題進行分析，針對性地提出了改進方法措施，進行改造，從而滿足汽輪機交、直流潤滑油泵控制的安全可靠運行的要求，保證交、直流潤滑油泵的可靠啟動運行，避免汽輪機發生斷油燒瓦的事故。