N660-25/600/600汽輪機超速保護優化與實施

彭博偉

(安徽華電六安電廠有限公司，安徽 六安 237126)

N660-25/600/600汽輪機超速保護優化與實施

彭博偉

(安徽華電六安電廠有限公司，安徽 六安 237126)

N660-25/600/600汽輪機的超速保護與常規機組有較大的區別。通過對現場故障的判斷和處理，分析超速保護的設計原理，提出優化思路并進行實施，提高了超速保護的可靠性，可為其他同類型機組提供參考。

汽輪機；超速保護；跳閘回路；優化

0 引言

某電廠2臺660 MW機組，采用超超臨界、一次中間再熱、四缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機，該汽輪機引進西門子技術，具有8級非調整回熱抽汽，型號為N660-25/600/600。DCS采用國電南自美卓公司生產的MAXDNA系統。

該機組超速保護取消了傳統的機械危急遮斷器，由2套電子式的超速保護裝置構成。每套保護裝置由3個轉速監測設備和1塊自檢卡組成，轉速監測采用德國BRAUN公司的E16轉速監測卡，3個轉速監視設備通過接觸器回路構成“三取二”超速保護。

任一套超速保護動作均會觸發ETS(Emergency trip system，汽輪機跳閘保護系統)執行停機。超速模塊帶定時自檢功能，自檢時依次將各轉速監測設備輸入信號自動模擬為3 350 r/min，檢測對應跳閘繼電器是否動作；再自動模擬為3 250 r/min，檢測跳閘繼電器是否復位。

1 超速保護設計原理

超速保護設計原理如圖1所示。以第1套跳閘回路為例，每個轉速測量裝置對應BRAUN卡輸出一副干接點(常閉接點)串入跳閘回路5，6端子間。測量轉速正常時，該接點閉合；測量轉速故障或者達到跳閘值時，該接點斷開。當系統帶電

后，K01A，K03A，K05A接觸器處于閉合狀態，K07A，K08A，K09A接觸器吸合，此時K07A，K08A，K09A接觸器的輔助觸點均閉合，同時構成“三取二”回路。跳閘回路構建的“三取二”原理如圖2所示。將電源引至各跳閘電磁閥后，跳閘電磁閥將會帶電。整個超速回路在BRUAN卡串入的干接點有2個同時斷開時，跳閘電磁閥才會失電，機組跳閘。

2 現場風險分析

2015-06-23，3號機超速保護第2套裝置通道1出現故障，故障代碼為SE-1，故障說明為傳感器電源故障：短路或開路。就地對接線盒和控制柜的接線檢查，未發現有接線松動現象。在控制柜內測量探頭供電電壓為直流11 V(供電正常)，反饋信號電壓直流9 V(正常)，交流0 V(正常情況下交流電壓應為4 V左右)，可以判定探頭測量回路發生故障。

該測速探頭為BRAUN公司的霍爾式A5S型探頭，安裝于2號軸承座靠近中壓缸側。由于該探頭測量回路故障，導致卡件檢測到故障信號，對應的超速保護接觸器(K07B)已經處于返回(釋放)狀態。如果其余的2個BRAUN1655卡件任意一個出現故障，導致對應的接觸器釋放，機組超速保護“三取二”條件成立，超速保護立即動作，將導致機組跳閘。

圖1 第1套超速保護跳閘回路原理

圖2 跳閘回路構建的“三取二”原理

3 優化方案及實施

由于超速保護回路屬于硬回路，無法進行軟投切。當測量回路出現故障時，現場檢查工作風險提高。因此，對回路的優化工作，既要提高就地測量回路的可靠性，又要考慮對硬回路增加后備手段。

3.1 回路優化方案

當測量回路出現故障時，跳閘接觸器會自動釋放，因此需要增加接觸器強制吸合的手段，其回路如圖3所示。以單個跳閘回路為例，從電源L+2并聯引出3路電源，經每一路增加的1個空開接至跳閘接觸器線圈。正常運行期間，空開斷開。當有故障需要處理時，合上該空開，使接觸器強制吸合，從而方便對測量回路進行處理。取消超速模塊帶定時自檢功能。如果某一測量回路故障導致跳閘接觸器釋放，恰好此時定時自檢開始，將會導致下一個接觸器釋放，滿足“三取二”條件，保護將誤動。因此，將超速保護裝置BRAUN1696模塊所設置的自檢時間由720 min適當延長(可調范圍：1—9 999 min)；但是一旦最大值設置為9 999 min，自檢功能將被屏蔽，模塊在手動、自動模式下均不會進行自檢。這并不影響正常超速跳閘動作，可以避免偶然事件的發生。每個轉速卡的故障信號均引至DCS畫面，增加3個開關量狀態不一致的報警信號，即有1塊卡的狀態與另外2個卡狀態不一致就報警，從而能提前發現設備異常。

3.2 就地測量裝置優化

測速支架留有備用探頭孔，安裝備用探頭并接線至端子盒。當有探頭故障時，可以先將故障探頭接線拆除，再將備用探頭接到該轉速卡輸入上。

由于汽輪機結構緊湊，安裝測速裝置的地方空間很小，缸體保溫后空氣流動受阻，冷卻效果較差，并且此處汽缸的熱輻射很大，造成測速裝置周圍溫度很高，嚴重影響測速裝置運行的可靠性。為此，引入壓縮空氣至測量支架處吹掃，以保證冷卻效果。

圖3 增加強制吸合的回路

4 結束語

通過優化保護回路，使得整個保護系統在某一測量回路異常時仍然可以安全可靠地進行檢查，有效地防止機組保護誤動。同時，在就地的測量裝置上增加了備用探頭，在單一探頭出現故障后，可以通過替換探頭的手段正常投入“三取二”保護。上述優化思路可供同類型機組借鑒實施。

2016-11-23。

彭博偉(1984—)，男，工程師，主要從事熱控技術管理工作，email：pengbowei@163.com。