關(guān)于燃機(jī)機(jī)組汽輪機(jī)保護(hù)問(wèn)題的研究與改進(jìn)

王偉

摘 要：隨著國(guó)內(nèi)電力生產(chǎn)的燃料構(gòu)成調(diào)整，燃油、燃天然氣的比重將逐步增大，這是環(huán)境保護(hù)提出的要求，也是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。因而燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，也逐漸成為電力系統(tǒng)中重要組成部分。尤其是燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)將是熱電聯(lián)供的發(fā)展方向之一。目前燃機(jī)主機(jī)部分仍基本為成套進(jìn)口設(shè)備，國(guó)內(nèi)企業(yè)主要進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)部分設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及制造。由于此類(lèi)機(jī)組在國(guó)內(nèi)投運(yùn)時(shí)間相對(duì)較晚，部分設(shè)計(jì)存在運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)缺乏的問(wèn)題，尤其在軸向位移和振動(dòng)保護(hù)上，已出現(xiàn)多起燃機(jī)機(jī)組汽輪機(jī)保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的案例，本文針對(duì)某已投運(yùn)燃機(jī)機(jī)組在汽輪機(jī)保護(hù)檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行深入的研究并提出改進(jìn)方案。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)保護(hù)；燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)；軸向位移；振動(dòng)保護(hù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.023

1 引言

某燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)項(xiàng)目為燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，配置為1套“二拖一”和1套“一拖一”機(jī)組，采用多軸布置。其3號(hào)、4號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)組共有8個(gè)瓦，其中汽輪機(jī)為1-6瓦，發(fā)電機(jī)為7、8瓦。汽輪機(jī)的振動(dòng)保護(hù)配置如下所述，每個(gè)軸承座的對(duì)應(yīng)軸頸位置裝有一對(duì)互成90°的8mm渦流傳感器，傳感器的信號(hào)接入汽輪機(jī)振動(dòng)監(jiān)視儀表本特利3500，直接測(cè)量轉(zhuǎn)子的振動(dòng)值，每個(gè)振動(dòng)測(cè)量有跳閘的開(kāi)關(guān)量輸出，當(dāng)任何一個(gè)振動(dòng)值大于250μm時(shí)，汽輪機(jī)振動(dòng)監(jiān)視儀表3500繼電器卡件直接發(fā)出動(dòng)作信號(hào)進(jìn)入ETS保護(hù)柜，延時(shí)1s動(dòng)作跳閘電磁閥，汽機(jī)跳閘。

軸向位移保護(hù)配置為本特利3500系統(tǒng)TSI，高、低壓側(cè)軸相位移各采用3個(gè)軸位移傳感器，邏輯判斷為3取2，即高壓側(cè)或低壓側(cè)的3個(gè)傳感器中任意兩個(gè)軸位移達(dá)到危險(xiǎn)值（danger）后，設(shè)置為1s延時(shí)發(fā)出跳機(jī)信號(hào)（HP AXIS POS TRIP/LP AXIS POS TRIP）分別送至DCS及ETS跳機(jī)。

2 存在問(wèn)題

通過(guò)對(duì)TSI、ETS系統(tǒng)的配置檢查，對(duì)大量歷史數(shù)據(jù)的調(diào)閱及分析，在機(jī)組投運(yùn)一年多的時(shí)間里，由于汽輪機(jī)軸振保護(hù)并網(wǎng)前后均為單點(diǎn)保護(hù)，且6瓦探頭存在故障，所以汽輪機(jī)振動(dòng)保護(hù)一直處于退出狀態(tài)，由人工加強(qiáng)監(jiān)視替代汽輪機(jī)振動(dòng)保護(hù)功能，對(duì)人員監(jiān)視要求較高，不利于降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，不利于機(jī)組的安全運(yùn)行。

對(duì)TSI本特利3500監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行深入檢查，對(duì)各項(xiàng)保護(hù)配置進(jìn)行梳理，由于初始設(shè)計(jì)振動(dòng)跳機(jī)保護(hù)為單點(diǎn)保護(hù)并設(shè)置1s延時(shí)，3500設(shè)置為當(dāng)測(cè)點(diǎn)故障時(shí)達(dá)到danger值跳機(jī)。

軸向位移的保護(hù)為3選2延時(shí)1s保護(hù)動(dòng)作，3500設(shè)置為當(dāng)軸向位移值故障時(shí)不具備驅(qū)動(dòng)繼電器輸出“1”的條件，當(dāng)任一測(cè)點(diǎn)故障時(shí)保護(hù)退化為2取2，而該設(shè)置下并未具備當(dāng)兩個(gè)測(cè)點(diǎn)故障時(shí)繼續(xù)退化為1取1的功能。同時(shí)依照發(fā)電機(jī)組保護(hù)可靠性配置意見(jiàn)等規(guī)范和規(guī)程，對(duì)于軸向位移保護(hù)不需要設(shè)置延時(shí)。

3 問(wèn)題分析

對(duì)于該機(jī)組的單點(diǎn)振動(dòng)保護(hù)配置，由于燃機(jī)電廠的汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、安裝及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較燃煤機(jī)組存在差異及現(xiàn)場(chǎng)安裝水平的制約，對(duì)于單點(diǎn)保護(hù)易于發(fā)生誤動(dòng)，且該燃機(jī)電廠擔(dān)負(fù)重要區(qū)域的供電供熱任務(wù)，而采用多點(diǎn)組合保護(hù)模式并結(jié)合本機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)配置合理的組合方式，可以以減小誤動(dòng)概率提高保護(hù)可靠性。

由于軸向位移保護(hù)的特殊性，針對(duì)該機(jī)組的軸向位移保護(hù)設(shè)置，由于保護(hù)退化功能不完善，存在當(dāng)極端情況下兩個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)故障，無(wú)法觸發(fā)保護(hù)的情況，該情況極易造成主軸設(shè)備損壞的情況，因此考慮保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的后果，對(duì)該保護(hù)配置方式進(jìn)行改進(jìn)是必要的，可以有效提高故障安全概率。同時(shí)按照相關(guān)規(guī)范取消保護(hù)延時(shí)。

4 解決方案

4.1 振動(dòng)跳閘保護(hù)的改進(jìn)

（1）汽機(jī)并網(wǎng)前采用單點(diǎn)振動(dòng)保護(hù)既任意瓦任意方向軸振大于250μm汽機(jī)跳閘。

（2）汽機(jī)并網(wǎng)后采用以下振動(dòng)組合方案：

任意瓦任一方向振動(dòng)跳機(jī)值（250μm）與本瓦另一方向或相鄰?fù)叩娜我环较蛘駝?dòng)報(bào)警值汽機(jī)跳閘；

例如：1瓦任一方向振動(dòng)跳機(jī)值（250μm）與本瓦另一方向或7瓦的任一方向振動(dòng)報(bào)警值汽機(jī)跳閘；1瓦任一方向振動(dòng)跳機(jī)值（250μm）與本瓦另一方向或2瓦的任一方向振動(dòng)報(bào)警值汽機(jī)跳閘；

3瓦任一方向振動(dòng)跳機(jī)值（250μm）與本瓦另一方向振動(dòng)報(bào)警值汽機(jī)跳閘；

5瓦任一方向振動(dòng)跳機(jī)值（250μm）與本瓦另一方向或4瓦的任一方向振動(dòng)報(bào)警值汽機(jī)跳閘；

6瓦任一方向振動(dòng)跳機(jī)值（250μm）與本瓦另一方向振動(dòng)報(bào)警值汽機(jī)跳閘。

基于該機(jī)組正常運(yùn)行工況下的振動(dòng)數(shù)據(jù)，將汽機(jī)并網(wǎng)后的振動(dòng)報(bào)警值設(shè)定為在機(jī)組正常運(yùn)行振動(dòng)值基礎(chǔ)上增加50μm。同時(shí)根據(jù)每次檢修后運(yùn)行工況，對(duì)機(jī)組振動(dòng)特性進(jìn)行重新分析，對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行報(bào)警值重新確認(rèn)，保證報(bào)警值對(duì)該機(jī)組的確定性及針對(duì)性。

同時(shí)需確認(rèn)如出現(xiàn)在一組保護(hù)動(dòng)作中的兩個(gè)探頭（即觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作的帶跳機(jī)值和報(bào)警值的兩個(gè)探頭）同時(shí)故障的情況下是否觸發(fā)跳機(jī)動(dòng)作，為避免出現(xiàn)探頭干擾情況下誤動(dòng)，建議將TSI系統(tǒng)中設(shè)置為故障不觸發(fā)。

4.2 軸向位移保護(hù)設(shè)置的優(yōu)化

將原有軸向位移3取2保護(hù)動(dòng)作中，探頭故障不驅(qū)動(dòng)繼電器觸發(fā)“1”條件的設(shè)置更改為當(dāng)任一軸向位移探頭故障驅(qū)動(dòng)繼電器觸發(fā)“1”條件，保護(hù)邏輯變更為：正常情況下仍為3取2保護(hù)動(dòng)作；當(dāng)任一測(cè)點(diǎn)故障時(shí)，另外兩個(gè)軸向位移測(cè)點(diǎn)2取1 保護(hù)動(dòng)作；兩個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)故障則觸發(fā)軸向位移保護(hù)動(dòng)作。

5 實(shí)施及結(jié)論

現(xiàn)場(chǎng)在原TSI系統(tǒng)進(jìn)行卡件位置優(yōu)化，將高壓側(cè)1、2、3、7、8軸振X、Y報(bào)警值進(jìn)行組態(tài)輸出10個(gè)DO點(diǎn)進(jìn)入ETS柜，將低壓側(cè)4、5、6軸振X、Y報(bào)警值進(jìn)行組態(tài)輸出6個(gè)DO點(diǎn)進(jìn)入ETS柜。在ETS系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)保護(hù)組態(tài)。

按照本文所述方式優(yōu)化軸向位移保護(hù)設(shè)置，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行軸向位移信號(hào)斷線(xiàn)試驗(yàn)。TSI系統(tǒng)當(dāng)軸位移傳感器突然斷線(xiàn)時(shí)，該信號(hào)沒(méi)有閉鎖報(bào)警信號(hào)將此故障信號(hào)退出保護(hù)邏輯，而是默認(rèn)為此傳感器已達(dá)danger值，具備驅(qū)動(dòng)繼電器觸發(fā)“1”條件，當(dāng)兩個(gè)傳感器都出現(xiàn)故障時(shí)，則滿(mǎn)足3取2跳機(jī)條件，觸發(fā)軸向位移保護(hù)動(dòng)作，并未出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)抑制和保護(hù)拒動(dòng)的情況。同時(shí)查看TSI系統(tǒng)設(shè)置，將1s延遲修改為100ms（本特利3500最小可修改值）。

參考文獻(xiàn)：

[1]張朝陽(yáng)，李雄偉，王瀟.汽輪機(jī)TSI系統(tǒng)的測(cè)量與調(diào)試[J].華北電力技術(shù)，2008（04）：9-11.endprint