淺析汽輪機超速保護冗余配置改造

石現壘

摘 要：本文介紹了東南沿海某電廠，為提高汽輪機超速保護的可靠性，采用日本新川MP系列監測儀表，增加一套完全獨立的電超速保護裝置，與原電超速保護裝置互為冗余，保證當一套超速保護出現故障時不會出現超速保護拒動。

關鍵詞： 汽輪機；超速；保護；冗余

中圖分類號：TH17 文獻標志碼：A

0 引言

汽輪機超速保護是火電廠汽輪機安全運行的重要保護，其可靠性直接影響電廠的安全生產。目前運行機組的汽輪機超速保護大多是由電超速保護和機械超速保護組成，機械超速保護作為電超速保護的后備超速保護，當電超速保護因故障不能正常動作時，機械超速保護飛錘動作打開安全油和脈沖油的泄油口，關閉主汽門和調速汽門，實現緊急停機。

1 汽輪機原有超速保護簡介

東南沿海某電廠7號機組汽輪機超速保護只有一套電超速保護裝置，主要存在以下不足：

（1） 運行人員無法在DCS畫面看到電超速保護的轉速測量值和跳機動作狀態。

（2）無機械超速保護，也無冗余電超速保護，不符合二十五項反措“汽輪發電機組軸系應安裝兩套轉速監測裝置并分別裝設在不同的轉子上”的要求。

2 汽輪機超速保護優化

2.1 汽輪機超速保護可靠性優化方案

綜合考慮該電廠#7機組汽輪機超速保護現狀，為提高汽輪機超速保護的可靠性，決定新增一套獨立的電超速保護裝置，采用日本新川公司的MP-1S系列電超速保護監視器和轉速測量傳感器。增設AO和DO輸出至DCS顯示報警。

2.2 新增汽輪機電超速保護工作原理

新增電超速保護裝置，工作原理簡圖如圖1所示：主要由電超速保護監視器儀表和轉速測量傳感器組成。其中轉速測量傳感器采用日本新川公司最先進的FK-202F系列電渦流傳感器，安裝于汽輪機2號軸承上。監視器儀表設置3個MP-1S超速模塊，每個超速模塊都接受獨立的轉速測量信號，做超速判斷后輸出各自的超速保護信號，含轉速探頭異常信號1個，跳閘信號3個， 報警信號1個，Not-OK信號1個，4mA～20mA模擬量顯示信號1個。

2.3 新增汽輪機超速保護跳閘輸出

MP-1S模塊帶有DPDT跳閘繼電器，當測量轉速達到跳閘設定值時，MP-1S卡的3副跳閘觸點均同時動作。本新增超速保護選取每個MP-1S模塊的第1副和第2副跳閘觸點，通過MP背端硬接線直接三取二形成超速跳機信號，通過跳機繼電器串入汽輪機跳機回路實現超速跳機保護功能，如圖2超速硬接線跳機原理圖所示。

2.4 新增超速保護轉速顯示及跳閘報警

MP-1S（1）、MP-1S（2）、MP-1S（3）的轉速模擬量分別經I/I信號隔離模塊輸出4mA～20mA至DCS顯示。選取每個MP-1S模塊的第3副跳閘觸點，通過中間繼電器R3、R4、R5、R6、R7、R8三取二輸出跳機信號分別至DCS、SOE及電氣回路，如圖3的超速跳機報警回路所示。

2.5 傳感器輸入異常報警

當MP-1S模塊的輸入傳感器異常時，相應的MP-1S卡的OK繼電器發出報警至DCS，同時該MP-1S卡的前面板的OK燈閃爍。

2.6 新增電超速保護電源冗余

新增超速保護裝置采用雙電源冗余供電，取自直流段的DC110V供給MP直流電源模塊，取自UPS的AC220V電源供給MP交流電源模塊，任一路電源故障均會觸發電源異常報警至DCS，不會因一路供電故障跳機。

2.7 新增電超速保護系統跳機動作試驗

新增電超速保護跳機信號串入原汽輪機跳機保護回路，分別在3個MP-1S超速模塊模擬加入轉速信號至3300rpm，按模擬超速試驗組合表1組合所示進行模擬超速試驗，確認新增超速保護回路動作正常。汽機沖轉至額定轉速后，將原超速保護解除以驗證新增超速保護實動正常，由運行人員操作，將汽機轉速緩慢升至3300rpm，觀察新增超速保護繼電器動作，汽輪機跳閘，CRT聲光報警提示正常。

結語

單一超速保護拒動時，對汽輪機的安全穩定運行有致命的影響，經請示原汽輪機生產商，在汽機原超速保護基礎上新增一套獨立的電超速保護系統，串入原汽機跳閘保護回路，經超速實動試驗驗證超速動作可靠。通過這次新增超速控制裝置改造，使汽輪超速保護的可靠性和安全性得以大大的提高。

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