9E燃?xì)廨啓C(jī)MarkⅥe控制系統(tǒng)緊急保護(hù)存在的問題和對策

李玉杰，黃雪成

(1.上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院，上海　200240; 2.惠州深能源豐達(dá)電力有限公司，廣東　惠州　516025)

9E燃?xì)廨啓C(jī)MarkⅥe控制系統(tǒng)緊急保護(hù)存在的問題和對策

李玉杰1，黃雪成2

(1.上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院，上海200240; 2.惠州深能源豐達(dá)電力有限公司，廣東惠州516025)

介紹MarkⅥe控制系統(tǒng)緊急保護(hù)的組成，分析其存在的漏洞和不足。通過優(yōu)化緊急保護(hù)的配置，降低緊急保護(hù)誤動風(fēng)險(xiǎn)，以提高機(jī)組運(yùn)行的安全性。

燃?xì)廨啓C(jī);MarkⅥe控制系統(tǒng);緊急保護(hù);硬接線保護(hù)

某電廠有兩套PG9171E燃?xì)廨啓C(jī)(簡稱燃機(jī))聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，裝機(jī)容量為2×180 MW。為降低NOx的排放，機(jī)組先后進(jìn)行低氮燃燒(DLN1.0)改造，將原有控制系統(tǒng)MarkⅤ升級為MarkⅥe。

相比較MarkⅤ控制系統(tǒng)，MarkⅥe控制系統(tǒng)緊急保護(hù)的范圍和內(nèi)容有很大擴(kuò)展，保護(hù)功能更加完善，安全性能也有很大提升;但是，緊急保護(hù)的設(shè)置仍存在一些不足，不利于機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。筆者對MarkⅥe系統(tǒng)的緊急保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行介紹，分析其存在的問題。

1　MarkⅥe控制系統(tǒng)緊急保護(hù)

1.1硬件組成

MarkⅥe控制系統(tǒng)緊急保護(hù)硬件部分由3個設(shè)備構(gòu)成(見圖1):

(1)TREG，燃機(jī)緊急跳閘端子板。緊急跳閘信號輸入該端子板，通過電纜JX/JY/JZ并接收來自PPRO包的跳閘信號，通過該端子板的跳閘繼電器執(zhí)行緊急跳閘和保護(hù)。

(2)TPRO，燃機(jī)緊急保護(hù)端子板。接收燃機(jī)轉(zhuǎn)速信號和用于同期并網(wǎng)的PT信號。

(3)PPRO，I/O包(3塊)。用于緊急保護(hù)信號處理、邏輯運(yùn)算和與主控制器通信。

1.2緊急保護(hù)構(gòu)成

該控制系統(tǒng)的緊急保護(hù)有硬件接線保護(hù)和程序保護(hù)兩個部分［1］。

1.2.1硬接線保護(hù)

硬接線保護(hù)主要由緊急停機(jī)按鈕及控制回路、中間繼電器構(gòu)成。通過緊急停機(jī)按鈕控制中間繼電器KX4、KY4和KZ4的得失電，然后通過中間繼電器來控制跳閘繼電器KX、KY和KZ的得失電，再經(jīng)過電路三選二表決冗余控制跳閘油電磁閥，以實(shí)現(xiàn)硬接線保護(hù)。另外該中間繼電器回路反饋信號經(jīng)過PPRO包表決后輸入主控制器，通過程序?qū)崿F(xiàn)其跳閘保護(hù)。緊急保護(hù)硬接線控制簡圖見圖2。

1.2.2程序保護(hù)

I/O包PPRO對輸入的速度信號、緊急跳閘信號進(jìn)行處理，對速度探頭壞點(diǎn)和通信狀況進(jìn)行監(jiān)測，最后通過固化程序(見圖3)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組緊急跳閘保護(hù)。

緊急保護(hù)信號和固化程序功能如下:

(1)OS1_Trip，固件超速跳閘保護(hù)，對應(yīng)跳閘信號為L12HP。在轉(zhuǎn)速探頭77HT-1/2/3超過設(shè)定值(110%)時，L12HP信號為“1”，機(jī)組超速跳閘。

(2)Dec1_Trip，負(fù)加速度超限跳閘保護(hù)，對應(yīng)跳閘信號為L12HP_DEC，該保護(hù)未投入。

(3)L5CFG1_Trip，固件超速設(shè)定配置錯誤跳閘保護(hù)。在機(jī)組零轉(zhuǎn)速時，來自控制器超速設(shè)定值與固件超速設(shè)定值的偏差超過1 r/min時，該L5CFG1_Trip為“1”，機(jī)組跳閘。

(4)Acc1_Trip，正加速度超限跳閘保護(hù)，該保護(hù)未投入。

(5)L5Cont_Trip，外接入跳閘信號。最多可以接入7個跳閘信號，每個跳閘信號均可進(jìn)行機(jī)組跳閘保護(hù)。目前接入跳閘保護(hù)信號有發(fā)電機(jī)差動保護(hù)和火災(zāi)保護(hù)。

(6)SpeedDiff_Trip，對應(yīng)信號為L4SPDDT。該信號在控制器與PPRO包所測轉(zhuǎn)速值之差超過5%時，該保護(hù)動作，機(jī)組跳閘。

(7)Cross_Trip，SS，對應(yīng)信號L4_XTP，來自控制器主保護(hù)，即L4取反的信號。

(8)StaleSpdTrip，轉(zhuǎn)速無效探測保護(hù)(見圖4)，對應(yīng)信號L4SSPDT。在100個掃描周期內(nèi)檢測到速度無任何變化時，該保護(hù)動作。

(9)ContWdogTrip，控制器看門狗保護(hù)(見圖5)，對應(yīng)信號為L4CWDT。當(dāng)控制器與PPRO包之間的心跳包數(shù)據(jù)無變化時，且持續(xù)5個掃描周期，看門狗保護(hù)將動作，機(jī)組跳閘。

(10)FrameSyncTrip，同步幀監(jiān)測保護(hù)(見圖6)。當(dāng)監(jiān)測到PPRO與主控器之間通信幀數(shù)未按順序遞增，則認(rèn)為通信異常，當(dāng)持續(xù)5個掃描周期后，將觸發(fā)該保護(hù)信號，機(jī)組跳閘。

(11)Sil_Diag_Trip，速度探頭無效探測保護(hù)，該保護(hù)未投入。

(12)OS1HW_Trip，硬件超速保護(hù)，對應(yīng)信號L12H_P_HW。在轉(zhuǎn)速探頭77HT-1/2/3超過設(shè)定值(110%)時，L12H_P_HW信號為“1”，機(jī)組跳閘。

2　緊急保護(hù)存在的問題和解決方案

2.1緊急保護(hù)存在的問題

根據(jù)MarkⅥe控制系統(tǒng)的設(shè)置，MarkⅥe緊急停機(jī)按鈕(E-stop)和遠(yuǎn)控緊急停機(jī)按鈕(輔機(jī)間緊急停機(jī)按鈕5E-1/2和中央控制室5E-3)通過串聯(lián)的方式構(gòu)成硬接線保護(hù)(見圖7)。

另外，該硬接線保護(hù)電源電壓為24 V直流電(0～+24 V)。

以上設(shè)置存在的問題有:

(1)硬接線保護(hù)線路過長，環(huán)境惡劣。整個控制回路過長(導(dǎo)線長度超過300 m)，導(dǎo)線和觸點(diǎn)經(jīng)過的區(qū)域環(huán)境比較惡劣(存在高溫或高振動)，當(dāng)接線存在松動或就地出現(xiàn)高幅振動時，其接觸電阻增大，就有可能導(dǎo)致KX4/KY4/KZ4繼電器失電，致使機(jī)組跳閘。

(2)電源電壓特性為0～+24 V，如硬接線保護(hù)回路存在單點(diǎn)接地的情況時，機(jī)組將出現(xiàn)誤動跳閘。

2.2解決方案

針對上述設(shè)置存在的缺陷，對硬接線保護(hù)回路作如下改進(jìn):

(1)將硬件接線保護(hù)回路分成兩部分:就地硬接線保護(hù)回路和遠(yuǎn)控硬接線保護(hù)回路。就地硬件接線保護(hù)回路僅包含就地緊急停機(jī)按鈕E-Stop及控制回路;遠(yuǎn)控硬接線保護(hù)回路包含輔機(jī)緊急停機(jī)按鈕5E-1/2和中央控制室緊急停機(jī)按鈕5E-3，及相關(guān)控制回路。

(2)就地硬接線保護(hù)回路處于控制柜內(nèi)，距離短、環(huán)境好，故仍采用原設(shè)置模式，通過硬接線方式控制K4X、K4Y和K4Z繼電器得失電，實(shí)現(xiàn)其緊急保護(hù)。

(3)遠(yuǎn)控硬接線保護(hù)回路則通過備用端子接入觸點(diǎn)跳閘信號L5cont_Trip，通過固化程序?qū)崿F(xiàn)其緊急跳閘功能。

2.3改造效果

通過以上改造，既保留燃機(jī)輔機(jī)和中央控制室緊急跳閘功能，又有效降低控制回路線路長、環(huán)境惡劣和單點(diǎn)接地等因素所帶的誤動跳機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，提高機(jī)組緊急保護(hù)的可靠性。

3　結(jié)語

通過探討9E燃機(jī)MarkⅥe控制系統(tǒng)的緊急保護(hù)構(gòu)成，認(rèn)識其優(yōu)缺點(diǎn)。針對其存在的不足和缺陷，進(jìn)行優(yōu)化，提高緊急保護(hù)的可靠性。

［1］吳革新.大型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)叢書控制系統(tǒng)分冊［M］.北京:中國電力出版社，2009.

Shortcomings Existing in Emergency Protection Module of 9E Gas Turbine's MarkⅥe Control System and the Countermeasures

Li Yujie1，Huang Xuecheng2
(1.Shanghai Power Equipment Research Institute，Shanghai 200240，China; 2.Huizhou SE Fengda Electric Power Co.，Ltd.，Huizhou 516025，Guangdong Province，China)

An introduction is presented to the emergency protection configuration in MarkⅥe control system of 9E gas turbines，together with an analysis on the shortcomings.Through optimization on the emergency protection configuration，the risk of malfunction of emergency protection can be reduced，so as to improve the stability of unit operation.

gas turbine;MarkⅥe control system;emergency protection;hardwiring protection

TK477

A

1671-086X(2016)01-0068-03

2015-07-27

李玉杰(1980—)，男，工程師，主要從事科研項(xiàng)目管理工作。

E-mail:liyujie@speri.com.cn