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      汽輪發(fā)電機定冷水斷流保護優(yōu)化

      2017-11-28 15:24:27高起棟
      山東工業(yè)技術 2017年23期
      關鍵詞:發(fā)電機

      摘 要:本文介紹了哈爾濱電機廠生產(chǎn)的QFSN-660-2型發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)斷流保護的測點取樣方式和保護邏輯關系,分析了發(fā)電機定冷水斷流保護存在的隱患,通過在發(fā)電機定冷水進水母管管道上加裝多孔取樣標準孔板和保護邏輯優(yōu)化消除了發(fā)電機斷流保護存在的安全隱患。

      關鍵詞:發(fā)電機;斷流保護;邏輯優(yōu)化

      DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.016

      1 概述

      寧夏某電廠一期2×600MW工程安裝兩臺哈爾濱電機廠設計制造的QFSN-660-2型,三相同步汽輪發(fā)電機,發(fā)電機采用水氫氫冷卻方式,即定子繞組內(nèi)水冷,轉(zhuǎn)子繞組氣隙取氣氫內(nèi)冷,定子鐵芯和定、轉(zhuǎn)子表面及端部結(jié)構件氫氣表面冷卻。

      發(fā)電機的定子冷卻水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)方式,使連續(xù)的除鹽水通過定子線圈空心導線,帶走線圈損耗產(chǎn)生的熱量。補入水箱的化水除鹽水通過電磁閥、過濾器,最后進入水箱。啟機前管道、閥門、集裝所有元件和設備要多次沖洗排污,直至水質(zhì)取樣化驗合格后方可向發(fā)電機定子線圈充化學除鹽水。水箱內(nèi)的水通過定冷水泵升壓后經(jīng)過定冷水器、過濾器,然后再進入發(fā)電機定子線圈的回流管,將發(fā)電機定子線圈的熱量帶出來再回到水箱,完成一個閉式循環(huán)。為了改善進入發(fā)電機定子線圈的水質(zhì),將進入發(fā)電機總水量的5-10%的水不斷經(jīng)過離子交換器進行處理,然后回到水箱。

      發(fā)電機的定子冷卻水斷流保護設置方式是考慮讓發(fā)電機在定子線圈冷卻水突然中斷后暫時繼續(xù)運行一個較短的時間(例如30秒),以便通過啟動備用泵等措施來恢復供水,如在設定的時間內(nèi)發(fā)電機的水系統(tǒng)不能恢復供水,發(fā)電機將立即解列跳閘停機。 發(fā)電機在定子線圈冷卻水突然中斷后暫時繼續(xù)運行一個較短的時間(發(fā)電機定冷水斷流的時間長短根據(jù)負荷、環(huán)境溫度、等因素決定0.5-2分鐘),為此我廠發(fā)電機定冷水斷流的保護是定冷水流量小于52±2T/H延時30秒動作。

      2 設備現(xiàn)狀

      2.1 保護測點布置

      發(fā)電機斷流保護測點取樣母管安裝在發(fā)電機定子冷卻水進、回水母管上,取樣母管上再安裝四個定冷水流量低開關;開關信號分別獨立送至DCS系統(tǒng),其中差壓開關4作為軟光字報警,提醒運行人員,另外三個信號采用“三取二”邏輯方式判斷發(fā)電機斷流,延時30秒后將定冷水斷流信號送至電氣發(fā)變組保護柜,發(fā)電機解列。

      2.2 保護邏輯設置

      哈爾濱電機廠的QFSN-660-2型發(fā)電機的斷流保護的流量定值為52±2T/H,當發(fā)電機定冷水流量小于52±2T/H時,延時30秒后向發(fā)電機保護裝置發(fā)送發(fā)電機定冷水流量低Ⅱ值信號,請求發(fā)電機解列,發(fā)電機保護裝置解列發(fā)電機。

      2.3 可靠性分析

      孔板流量計理論流量計算公式為:

      式中,qf為工況下的體積流量,m3/s;c為流出系數(shù),無量綱;β=d/D,無量鋼;d為工況下孔板內(nèi)徑,mm;D為工況下上游管道內(nèi)徑,mm;ε為可膨脹系數(shù),無量綱;Δp為孔板前后的差壓值,Pa;ρ1為工況下流體的密度,kg/m3。

      根據(jù)標準孔板流量計理論流量計算公式可以得到,體積流量與孔板前后的差壓值成正比例關系,與工況下流體的密度成反比關系。然而,發(fā)電機斷流保護取發(fā)電機兩端差壓值為保護信號,發(fā)電機本體定冷水管路并非標準節(jié)流裝置,故發(fā)電機兩端的定冷水差壓值無法準確反映流經(jīng)發(fā)電機內(nèi)部的定冷水流量,當發(fā)電機長期運行時,內(nèi)部結(jié)垢或堵塞會引起發(fā)電機進、回水母管之間的差壓變化,而發(fā)電機斷流保護的差壓值時在發(fā)電機檢修后內(nèi)部結(jié)構未發(fā)生結(jié)垢或堵塞之前的差壓值,這樣必然引起發(fā)電機斷流保護差壓定值與發(fā)電機實際運行工況不相符的現(xiàn)象。機組運行過程中,檢修人員無法判斷發(fā)電機內(nèi)部結(jié)構是否發(fā)生變化,更無法斷定發(fā)電機斷流保護的差壓值是否發(fā)生變化,發(fā)電機基本處于保護定值失控狀態(tài)。

      通過以上分析,定冷水斷流保護的設置上應該重新討論研究,必須做出可行方案,優(yōu)化改進,并作調(diào)試成功后才能消除隱患。

      3 優(yōu)化改進依據(jù)

      (1)發(fā)電機斷流保護測點取自定冷水進出水母管,三個差壓開關共用一對取樣管路,不符合《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》9.4.3條:所有重要的主、輔機保護都應采用“三取二”的邏輯判斷方式,保護信號應遵循從取樣點到輸入模件全程相對獨立的原則,確因系統(tǒng)原因測點數(shù)量不夠,應有防止保護誤動措施的要求。

      (2)當發(fā)電機內(nèi)部管路堵塞后發(fā)電機進出水差壓增大,當前的這種斷流保護測點取樣方式并不能真實反映發(fā)電機定冷水是否斷流。

      4 改造方案

      (1)在發(fā)電機定冷水進水流量孔板后直管段增加一臺三孔流量孔板,孔板安裝位置嚴格按照標準節(jié)流裝置的按照要求,就地安裝三臺流量變送器測量發(fā)電機進水流量,并將流量信號傳送至DCS畫面。

      (2)DCS系統(tǒng)中保留兩套發(fā)電機斷流保護,第一套為發(fā)電機廠家原設計開關量信號邏輯,將三個定冷水流量低Ⅱ值信號取“三取二”邏輯后觸發(fā)斷流保護信號;第二套邏輯為新增的模擬量信號邏輯:在DCS系統(tǒng)中將每個流量模擬量信號取低Ⅱ值(52t/h),三路流量低Ⅱ值信號采用“三取二”邏輯觸發(fā)發(fā)電機斷流信號;兩套邏輯為“或”關系,均能觸發(fā)發(fā)電機斷流保護動作,達到保護發(fā)電機的作用。

      5 結(jié)論

      通過對斷流保護測點的改造和保護邏輯的優(yōu)化,消除了發(fā)電機長期運行造成保護定值與發(fā)電機實際運行狀態(tài)不匹配的隱患,還能更精確的監(jiān)測發(fā)電機定子冷卻水流量,經(jīng)過長期的運行考驗,改造后的發(fā)電機定冷水斷流保護系統(tǒng)運行正常,從未發(fā)生過保護的誤動和拒動事故。

      參考文獻:

      [1]吳永生,方可人等.熱工測量及儀表[M].北京:中國電力出版社, 2007.

      [2]孫國彬.QFQS(QFS)系列水冷發(fā)電機斷水保護的探討[J].電氣應用,2009,28(24):60-63.

      [3]吳彥龍,陳鑫水,羅樹能.定子冷卻水系統(tǒng)保護設置存在的隱患與優(yōu)化[J].電力技術,2009(24):42-45.

      作者簡介:高起棟(1983-),男,青海樂都人,本科,從事發(fā)電廠熱工自動化檢修維護工作。endprint

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