西門子9F級燃機主保護優(yōu)化設想與落實

韓春　李昕

摘 要：西門子9F燃機氣動模塊壓力低保護和燃機緊急跳閘按鈕是西門子燃機主保護的重要組成部分，這兩套保護的可靠性直接關系著燃機運行的可靠性和穩(wěn)定性，然而西門子9F燃機的常規(guī)設計中，這兩套保護都存在較高的誤動風險。

關鍵詞：燃機氣動模塊;緊急跳閘按鈕

前言：浙江浙能天然氣熱電有限公司兩臺燃機為 430MW SIEMENS- SCC5-4000F單軸聯合循環(huán)機組，由 SGT5-4000F（X）型燃氣輪機、TCF1型三壓再熱系統(tǒng)的雙缸雙流式汽輪機、THDF108/53 型氫冷發(fā)電機、和SG-273.1（61.3）（53.8）/12.91（3.28）（0.29）-Q8102型三壓再熱無補燃臥式的自然循環(huán)余熱鍋爐組成。分別于2013年7月28日和12月30日投產運行。機組商業(yè)運行后，本廠熱工專業(yè)對兩臺燃機進行了全面的熱工可靠性分析與優(yōu)化。

一、燃機氣動模塊保護優(yōu)化

為保證機組安全、可靠啟停和正常運行，防喘放氣閥的動作可靠性尤為重要。燃機氣動模塊作為防喘放氣閥的氣源，其性能的可靠與否直接關系到機組的安全性。本次燃機空壓機保護優(yōu)化工作在提升燃機氣動模塊運行穩(wěn)定性、易于監(jiān)視參數、降低跳機事故概率等方面有著至關重要的作用。

本廠燃機氣動模塊，內設兩條壓縮空氣工藝線，按一開一備的冗余方案設計（2×100%），每條工藝線均包括有壓縮機、冷卻式干燥器和過濾器。每條線均具有 100%的生產能力來確保燃機防喘放氣閥具有充足的儀用壓縮空氣供應，且每條空氣壓縮工藝線均單獨配置 1 只就地控制箱，用于對該條線上設備運行的控制以及與燃機控制系統(tǒng)的通訊聯系。

燃機氣動模塊一共有五個壓力開關，分別用于對燃機空壓機儲氣罐壓力低報警、跳機和啟停空壓機。其中壓力開關 MBX24CP003和 MBX24CP004 分別用于兩臺壓縮機的啟動和停機，這兩個壓力開關具有相同的設定值（8.5bar）。壓力開關 MBX24CP001/002/008用于監(jiān)控儲氣罐壓力。當儲氣罐壓力低于壓力開關 MBX24CP001的壓力設定值（7.0bar）時，則產生 “壓力低”報警信號。如果緩沖罐壓力繼續(xù)降低，低于壓力開關 MBX24CP002 和 MBX24CP008 的壓力設定值（6.7bar）時，則產生 “壓力低低”報警信號，此三個壓力開關信號三取二后進跳機保護邏輯。

本廠自基建以來，在多年實際運行過程中，通過本專業(yè)隱患排查工作以及相關資料分析研究，總結了本廠燃機氣動模塊存在以下幾個方面的問題：

1、DCS畫面無燃機空壓機儲氣罐壓力指示，運行人員在實際操作過程中可能因無法實時監(jiān)測儲氣罐壓力而導致誤判斷甚至誤操作。

2、用于儲氣罐壓力低報警、跳機的三只壓力開關與啟?？諌簷C的兩只壓力開關取樣管均為同一根壓縮空氣管道，一旦發(fā)生取樣管路發(fā)生泄露， 則可能產生誤報警信號甚至誤跳機信號。

3、兩只控制空壓機啟停的壓力開關校驗后存在一定的偏差（允許范圍內），兩年多來兩臺空壓機的啟動次數出差明顯的差異，其中一臺基本沒有啟動過。

針對以上問題，專業(yè)組技術人員經過反復研究分析采取以下措施進行燃機空壓機保護優(yōu)化：

1、在儲氣罐壓力表取樣管處引出一路，增加一個壓力變送器，將儲氣罐壓力值送至DCS畫面進行模擬量監(jiān)測。

2、將原本串聯連接在同一取樣回回路中的中的五個壓力開關，通過壓力表取樣口，儲氣罐備用取樣口進行分開連接，其中用于壓力“低低報警”的壓力開關MBX24CP001通過三通閥接入壓力表和壓力變送器取樣管路，啟?？諌簷C的壓力開關MBX24CP003和 “壓力低低”開關MBX24CP002采用儲氣罐備用取樣口接入同一取樣回路，而啟?？諌簷C的壓力開關MBX24CP004和 “壓力低低”開關MBX24CP008接入原先取樣管路。這樣確保了用于3取2跳機的三路壓力開關信號分別取自不同的取樣管路，從信號源頭做到了冗余配置，提高了跳機動作的準確可靠性，有效防止誤動作。

3、配合運行人員進行空壓機啟停試驗，保證兩臺空壓機可靠備用。

以上三點保護優(yōu)化措施完成后，基本能消除燃機氣動模塊以前存在的安全隱患， 對提高燃機氣動模塊運行穩(wěn)定性以及防喘放氣閥動作可靠性有著顯著作用，最大程度地保證了機組安全啟停與正常運行。

二、燃機緊急跳閘按鈕控制回路優(yōu)化設想

本廠燃機緊急跳閘按鈕共有五個，其中四個在燃機罩殼，一個在操作臺，五個按鈕以串聯的方式連接，每個按鈕有三副常閉接點，連接方式如下：

燃機緊急跳閘按鈕兩副常閉觸點回路分別使繼電器E1A27.2和E1A31.2線圈得電，與余熱鍋爐無跳閘，電氣無跳閘，燃機無跳閘，天然氣泄漏探測，火焰監(jiān)視，過燃料保護，喘振保護，壓氣機進氣擋板保護等形成燃機NO TRIP 判斷，兩個NO TRIP 回路分別接入在燃機預混閥，值班閥，ESV閥的先導閥控制回路，如圖：

當任一緊急跳閘按鈕按下后，繼電器E1A27.2和E1A31.2線圈失電，E1A27.2和E1A31.2常開觸點脫開，兩個NO TRIP 回路失電，燃機預混閥，值班閥，ESV閥的先導閥就會失電，預混閥、值班閥、ESV即關閉，機組跳閘。而實際上，機組運行過程中，任一緊急跳閘按鈕的常閉觸點斷開或者回路中任一接線端子松動，E1A27.2或E1A31.2即失電，對應 的NO TRIP 回路就失電，機組就會跳閘，此緊急跳閘回路設計以寧可誤不可拒動的理念為指導，存在較大的安全風險.

整改方法：增加三個繼電器K1，K2，K3，將跳閘按鈕備用常閉觸點以同樣的方式進行串聯連接，與原來的兩副觸點回路進行三取二判斷后送入繼電器E1A27.2和E1A31.2線圈，再進行NO TRIP 回路判斷.如圖所示（K1，K2，K3分別是繼電器K1，K2，K3的常開觸點）

此設計大大降低因緊急跳閘按鈕任一觸點故障或者接線松動引起機組跳閘的誤動風險，又降低了按鈕觸點不能脫開引起的拒動風險。

總結：根據《二十五項反措》的規(guī)定，所有主、輔保護都應采用“三取二”的邏輯判斷形式，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，而西門子燃機主保護中存在較多保護在取樣點上未獨立，共用取樣點的問題且沒有防止保護誤動的措施，需要西門子公司配合進行整改處理。

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作者簡介：

韓春：（1981-）男，熱工技師，從事電廠自動化專業(yè)工作

李昕：（1991-）女，助理工程師，從事電廠自動化專業(yè)工作