汽輪機超速保護裝置故障分析

郝永利 梁萬庫

摘要：內(nèi)蒙古岱海發(fā)電有限責任公司一期兩臺機組進行了綜合改造，改造后取消了機械超速保護裝置，改為布朗卡轉(zhuǎn)速測量保護裝置。本文通過對岱海電廠一號機組布朗卡測速裝置故障分析，對布朗卡的設置進行了簡單分析，并提出優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：汽輪機;轉(zhuǎn)速測量 保護 布朗卡

1. 概述

內(nèi)蒙古岱海發(fā)電有限責任公司一期2×630MW亞臨界機組，鍋爐型號為巴威B&WB-2028/17.5-M自然循環(huán)、前后墻對沖式;汽輪機由上海汽輪機有限公司改造，其型號為N630-16.7/596/596，型式為亞臨界、單軸、四缸四排汽、一次中間再熱、凝汽式汽輪機。

改造后汽輪機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)為改造后的Ovation3.6.0控制系統(tǒng)，超速保護系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的機械式危急遮斷器，由兩套電子式超速保護裝置構(gòu)成。汽輪機轉(zhuǎn)速測量保護裝置為6套轉(zhuǎn)速探頭（機頭和盤車各三套）搭配兩套德國BRAUN公司的E16三通道布朗卡，每套布朗卡由3個轉(zhuǎn)速模塊E1667和一個測試接口模塊E1691。兩套超速保護裝置控制汽輪機進氣閥上的快關(guān)電磁閥的電源供應，當其中任一套裝置動作后，所有油動機的一個快關(guān)電磁閥將失電，閥門在油動機關(guān)閉彈簧的作用下快速關(guān)閉，使汽輪機組停機。

2. 事件分析

2.1 事件經(jīng)過

2019年6月9日，22：27：41一號機組負荷417MW，轉(zhuǎn)速2998rpm。22：27：52汽輪機跳閘，首出為電超速保護一;22：27：53，鍋爐MFT;22：27：55，發(fā)電機解列。熱控人員開始檢查汽輪機保護觸發(fā)邏輯及設備動作情況。確認為超速保護卡送至ETS作為保護信號的三個開關(guān)量信號全部觸發(fā)：22：27：51.221，C卡動作;22：27：52.000，A卡動作;22：27：53.209，B卡動作。檢查三塊超速保護卡時，發(fā)現(xiàn)全部報警，故障代碼為E4，E4保護代表“7天沒有執(zhí)行系統(tǒng)自檢”。

2.2 故障原因分析

1）結(jié)合DCS系統(tǒng)曲線判斷，汽輪機跳閘時，三個DEH轉(zhuǎn)速測點均在2998rpm，并未實際超速。

2）檢查超速保護卡保護送ETS輸出通道動作，均處于觸發(fā)狀態(tài)（結(jié)點斷開），但硬回路未動作且TRIP報警燈未亮，與機組實際超速時現(xiàn)象不符。實際觸發(fā)超速保護時，軟回路和硬回路動作T且RIP報警燈會常亮，不通過柜內(nèi)復位按鈕，無法將TRIP燈復位。

3）解線排查三個轉(zhuǎn)速信號，對地絕緣合格，屏蔽線絕緣合格，接線未松動。柜內(nèi)24V供電模塊共2塊，各輸出兩路24V后通過二極管模塊后供至ETS及DEH的各三塊超速保護卡。持續(xù)測量模塊電壓為24.5V，未出現(xiàn)波動情況，并且同源供電的 ETS三塊超速卡并未出現(xiàn)異常，隨后做斷電試驗，單獨斷開一塊超速卡的電源，超速信號觸發(fā)，再次送電后，卡件TRIP燈常亮，并只能通過復位按鈕進行復位，所以排除電源故障的原因。

4）檢查機頭3塊超速卡報警為E4，盤車3塊超速卡未出現(xiàn)報警，對比機頭和盤車2套超速保護卡設置，均一致。E4報警會觸發(fā)報警跳機信號，此信號僅送ETS軟邏輯，不動作硬回路。

綜上分析后確定事故直接原因：導致本次事故的直接原因為機頭三塊布朗卡自檢故障（故障代碼E4），由于超速保護卡送至ETS的保護動作信號設計時采用的是“測速模塊故障報警輸出”通道，并不是“超速跳機”輸出通道。盡管該通道同樣可以輸出超速跳機信號，但當卡件檢測到E4故障后，該通道也會向ETS發(fā)出跳機信號，見圖1。

3. 存在的問題

本次保護誤動事件的一個重要原因是E16型轉(zhuǎn)速處理單元參數(shù)設置不夠合理， E1691管理模塊會定期對單元內(nèi)的E1667測速模塊進行自檢， 一旦自檢到2塊E1667不成功，即會滿足單通道“三取二”保護動作條件。如果能夠?qū)16 型轉(zhuǎn)速處理單元參數(shù)進行合理設置， 本次保護誤動事故就能夠避。

4. 優(yōu)化方案

1）將送至ETS的保護信號送出通道由“測速模塊故障報警輸出”通道改為“轉(zhuǎn)速報警SP3”通道。通過設置SP3定值，實現(xiàn)超速保護信號輸出。同時將原“測速模塊故障報警輸出”信號送至ETS作為報警。

2）優(yōu)化后每塊超速保護卡的動作及報警輸出條件為：

3）更換機頭三塊布朗卡，對照設置參數(shù)，進行SP1超速試驗、SP3超速試驗，并記錄軟邏輯和硬回路動作情況。

4）1號機組沖車后，600轉(zhuǎn)時對2套電超速保護進行試驗，每套保護只做一次試驗，通過SOE記錄甄別硬回路及軟回路動作情況。

6.結(jié)語

一號機組兩套E16型布朗卡參數(shù)和通道輸出經(jīng)過優(yōu)化，將軟邏輯和硬回路動作分離，同時將原“測速模塊故障報警輸出”信號送至ETS作為報警。既防止了轉(zhuǎn)速測量保護裝置拒動，又能有效的避免由于轉(zhuǎn)速測量保護裝置內(nèi)部故障導致機組誤跳機。

參考文獻：

（1）西門子1 000 MW 汽輪機DEH 控制邏輯優(yōu)化 ? ?王會 ? ?中國電力

（2）OVATION 系統(tǒng)在超超臨界機組控制中的應用 ? 楊炯

（3）石灰石-石膏濕法煙氣脫硫的水平衡問題探討 ? 王輝 王少權(quán) 陳英旭 環(huán)境污染與保護