660MW超超臨界機組給水泵汽輪機保護系統電源可靠性分析優化

王晶巖

國家能源集團陳家港發電有限公司，江蘇鹽城，224631

0 引言

國家能源集團陳家港發電有限公司2×660MW機組汽輪機為超超臨界機組，每臺機組配備兩臺汽動鍋爐給水泵。港電鍋爐給水泵小汽機由杭州汽輪機廠生產，其液壓系統配有速關閥一個、高調門一個、低調門一個，系統配置停機電磁閥打閘裝置，METS（鍋爐給水泵小汽機緊急跳閘系統）動作時停機電磁閥帶電動作，速關閥全關，小汽輪機跳閘。高、低壓調門分別通過一個油動機帶動配汽機構來控制。正常運行時，速關閥全開，通過控制高、低壓調門開度來控制小汽機的進汽量，進而控制小汽機的轉速[1]。

目前港電METS采用AB 1200系列的PLC作為控制系統。一臺METS控制柜共四臺PLC，分別控制2臺鍋爐給水泵小汽輪機，且兩臺小機的保護系統各自完全獨立設置，每臺鍋爐給水泵小汽輪機由兩臺PLC控制兩個停機電磁閥，即一臺小機由兩套保護系統控制，當任一小機跳閘條件滿足時，METS發出停機指令，其中任一套保護系統動作小汽機就會跳閘。

1 鍋爐給水泵METS硬回路及跳閘條件介紹

1.1 METS掛閘

METS采用遠方控制ETS系統復位動作的掛閘方式，同時METS機柜有復位按鈕，當METS無跳閘條件時可復位掛閘。港電METS系統配置兩個跳閘電磁閥，當任一電磁閥線圈帶電動作時，系統保安油失去，主汽門和調速汽門全部關閉，小汽機跳閘。當兩個跳閘電磁閥線圈失電時，METS系統復位后，通過速關油、啟動油電磁閥帶電，使保安油壓建立，同時通過調節油自動打開速關閥[2]。速關閥全開后，運行人員按動啟機按鈕，系統準備進入升速控制階段。

1.2 跳閘電磁閥硬回路

METS機柜電源為兩路220VAC電源輸入，取自爐控電子間電源柜，雙路電源輸入后在柜內硬回路切換，切換后電源用于PLC電源、停機電磁閥電源、轉速博朗卡電源[3]。

停機電磁閥帶電停機，由1PLC控制的25繼電器和2PLC控制的26繼電器常開點控制，16號繼電器為操作員盤前手動緊急停機按鈕信號。三個繼電器任一帶電電磁閥帶電，速關閥關閉，小汽機跳閘（如圖1所示）。

圖1 METS跳閘電磁閥電源回路圖

1.3 跳閘硬回路繼電器狀態

跳閘硬回路繼電器狀態指示圖如圖2所示。

圖2 跳閘硬回路繼電器狀態指示圖

0J：正常情況下，繼電器亮表示繼電器帶電，電源選擇A路電源；繼電器滅表示繼電器失電，A路電源失電，電源選擇B路電源。

25J：繼電器滅，1PLC保護未動作；繼電器亮，1PLC保護動作。

26J：繼電器滅，2PLC保護未動作；繼電器亮，2PLC保護動作。

27J：繼電器滅，1PLC停機狀態指示未輸出；繼電器亮，1PLC停機狀態指示已輸出。

28J：繼電器滅，2PLC停機狀態指示未輸出；繼電器亮，2PLC停機狀態指示已輸出。

29J：繼電器亮，表示繼電器帶電A路電源有電；繼電器滅，A路電源失電。

30J：繼電器亮，表示繼電器帶電B路電源有電；繼電器，滅A路電源失電。

1.4 METS跳閘條件介紹

METS邏輯圖如圖3所示，MEH超速邏輯圖如圖4所示。

圖3 METS邏輯圖

圖4 MEH超速邏輯圖

（1）給水泵DCS停機信號。此信號由DCS系統判斷匯總后DO點分別送至METS系統2個PLC，包括9個信號：

除氧器水位低（小于-1500mm，三取二）；

汽泵前置泵停運；

汽泵再循環閥未全開且泵出口流量低（小于300T/H三取二）；

汽泵傳動端徑向軸承溫度高（大于100℃）；

汽泵自由端徑向軸承溫度高（大于100℃）；

汽泵推力軸承（內側）溫度高保護（大于110℃）；

汽泵推力軸承（外側）溫度高保護（大于110℃）；

汽泵前置泵運行，汽泵入口壓力低（小于1.3MPa，三取二）；

MFT（此信號另有硬接線接至METS）。

（2）小汽機MTSI（給水泵汽輪機監視系統）送至METS跳閘信號：

小汽機軸向位移大（大于0.8mm或小于-0.8mm）；

小汽機前軸承振動大（大于120μm）；

小汽機后軸承振動大（大于120μm）。

（3）就地壓力開關送至METS的跳閘信號：

小汽機潤滑油壓力低（小于0.08MPa，三取二）；

小汽機排汽缸壓力高（大于0.07MPa，三取二）。

（4）小汽輪機超速跳閘信號。

小汽輪機超速停機（大于6159r/min，三取二）信號由METS柜內博朗卡判斷后送METS。

（5）操作員手動停機（硬手操停機）。

（6）小汽機軸瓦溫度高跳閘信號由DCS系統判斷匯總后DO點送至METS系統，包括8個信號：

A小汽機前徑向軸承溫度高保護（大于120℃）；

A小汽機后徑向軸承溫度高保護（大于120℃）；

A小汽機推力軸承溫度1高保護（大于120℃）；

A小汽機推力軸承溫度2高保護（大于120℃）；

A小汽機推力軸承溫度3高保護（大于120℃）；

A小汽機推力軸承溫度4高保護（大于120℃）；

A小汽機推力軸承溫度5高保護（大于120℃）；

A小汽機推力軸承溫度6高保護（大于120℃）。

（7）小汽機MEH超速信號：MEH超速停機（DCS轉速信號三取中間值大于6159r/min）。

（8）小汽機MEH手動停機（軟手操MEH緊急停機按鈕）。

2 鍋爐給水泵METS系統電源隱患分析

機控班在對所轄設備電源可靠性梳理過程中，發現鍋爐給水泵小機METS機柜電源系統存在以下安全隱患。

（1）每臺小機各有三個轉速博朗卡（1SM，2SM，3SM），其電源都接至PX-A1端子排的27/29端子上，共用S5空開，因此任一博朗卡電源系統故障就會導致S5空開跳閘、單臺小機博朗卡全部停電、超速保護失去的安全隱患，轉速博朗卡供電接線示意圖如圖5所示。

圖5 原轉速博朗卡接線示意圖

（2）空開S4為兩個停機電磁閥供電，且S4空開無失電報警，由于小機為跳機電磁閥，得電就跳閘，當S4空開故障跳開無法得到提示、小機需要停機時，跳機電磁閥無法得電，小機存在拒動風險[4]。原METS跳閘回路如圖6所示。

圖6 原METS跳閘回路

（3）由圖7可知P1/P2互為備用的電源轉換器，P1、P2輸出直接并聯（P1--/P1-+接至P2端子），輸出給2臺PLC供電，中間無隔離措施，當一個電源轉換器損壞或輸出回路故障時有導致PLC供電失去的風險。

圖7 原電源轉換器接線

3 改造任務目標

此次改造目的：消除因單個博朗卡電源故障造成小機METS機柜轉速保護控制回路失去的隱患；降低小機需要停機時，跳機電磁閥無法得電，小機存在的拒動風險；降低因電源轉換器故障造成的小機PLC失電風險[5]。

同時，此次改造通過增加報警功能，降低了因日常巡檢空開狀態打開柜門造成誤碰其他設備的風險，降低了人工成本，且通過電源改造，提升了小機METS控制系統的可靠性，提高了機組運行的安全性。

4 鍋爐給水泵METS系統電源回路優化方案

（1）取消原供電總空開S5，將每個博朗卡分別安裝一個上口空開，供電電源獨立，將原空開S5更換為小容量空開S7給1SM博朗卡供電，S7上口接線為端子排PX-A1 0/7端子，下口至1SM接線為27/29端子；另再增加兩個空開S8、S9分別給2SM、3SM供電，分別從PX-A1接線端子排的2/3/4/5端子處取電，下口分別接線至28/30/14/16端子[6]。改造后詳情如圖8所示。

圖8 博朗卡電源改造后接線

（2）在S4空開下口增加失電報警繼電器，空開下口接線送至繼電器線圈，繼電器觸點引出接線至DCS控制系統25號DPU柜B2卡11、12通道，并在DCS畫面的METS頁面做相應組態及報警，修改后如圖9所示。

圖9 跳閘電磁閥電源失電報警改造后接線

（3）在P1/P2兩個電源轉換器接線中間增加整流管模塊，將P1-+/P2-+分別引線至新加整流管模塊1/3端子，將整流管模塊端子2作為公共輸出端，接線至小機PLC通道的ETS-A4-45通道，防止一個電源轉換器故障造成PLC供電故障[7]，整改后如圖10所示。

圖10 電源轉換器電源改造后接線

5 結語

鍋爐給水泵汽輪機在電廠運行中作為一個重要的輔機，是不可缺少的一部分，任何的故障都可能導致機組RB（快速甩負荷）甚至跳機事件的發生，本篇論文主要介紹兩個部分：小機METS跳閘控制方式、電源回路的優化。通過對小機METS控制方式的了解，掌握跳閘邏輯的概念，加強對小機運行方式的了解，增強小機事故的分析能力。對小機METS電源回路的優化，減少設備故障的可能，增加了設備的可靠性，保障了機組的安全穩定運行。