發(fā)電廠汽輪機跳閘保護系統(tǒng)

陳大為

摘要：如今，各個大國快速發(fā)展的大背景下，我國科學技術、科技成果也在不斷地發(fā)展，更新?lián)Q代。縱觀全國，工業(yè)生產基礎規(guī)模在大力提升，各個企業(yè)、各個領域需要的各類機械設備的要求也在不斷提高，越來越多的科研工作者、工程師等也開始研究機械設備的故障與它在運行過程中的檢修方式，以及如何設置更好地保護系統(tǒng)等問題。因為大型機械的穩(wěn)定、正常運行是保證國家經濟建設、人民幸福的關鍵所在，對人民早日過上小康生活密切相關。本文主要根據(jù)汽輪機在運行過程中保護系統(tǒng)跳閘情況，分析了各個回路保護系統(tǒng)中存在的問題，提出了修改方案，給設計者和電氣設計工程師提出了相關建議，以提高機組的經濟性。

關鍵詞：發(fā)電廠;汽輪機;跳閘保護;保護系統(tǒng)

0引言

現(xiàn)在工業(yè)生產當中應用的機械設備種類越來越多，價格越來越昂貴，結構也越來越復雜，早在上個世紀九十年代初，西方國家就已經開始重視故障檢修，并且積極探討后續(xù)防范對策，這些研究對于大型設備穩(wěn)定性維護作用非常明顯。舉例來說，發(fā)電廠當中汽輪機屬于一種非常重要的設備，對其進行維護可以直接保證整個設備的運行壽命、提高設備的穩(wěn)定可靠性，另外也可以降低由于維修所產生的費用，進而提高經濟效益。近年來先前投入使用的很多設備由于熱工原因，機組跳閘故障越來越多，所以在熱工系統(tǒng)可靠性上仍然存在著明顯不足，這就要求我們對這個問題重視起來，積極提高跳閘保護水平。我國投入到這項研究當中起步較晚，前期是以引進國外技術為主，并且已經起到一定的積極作用，這項技術不斷和現(xiàn)代網絡技術完成融合，工作效率提高的同時準確率也得到了提升，在近年來已經得到了很多企業(yè)的認可和青睞。

1.ETS設計的基本要求

汽輪機危急跳閘系統(tǒng)ETS（EMERGE NCYTRIPSYSTEM）的主要任務是監(jiān)督

對機組安全有重大影響的某些參數(shù)，當這些參數(shù)超過安全限定值時，該系統(tǒng)就通過AST電磁閥失電泄去汽機危急遮斷油，關閉汽機全部蒸汽進汽閥門，緊急停機。因此，對于ETS設計的基本要求就是高可靠性。DCS系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)階段，雖然越來越多的廠家對DCS系統(tǒng)本身的可靠性并不持十分懷疑態(tài)度，但鑒于ETS的特殊地位，對EST設計提出的高要求也是應該和合理的。

2.ETS系統(tǒng)概述

ETS是在緊急情況下，迅速關閉汽輪機進汽閥門，切斷汽輪機所有進汽的保護系統(tǒng)。ETS設計一般包括硬件設計和軟件設計兩個方面，因此其可靠性設計也體現(xiàn)在這兩個方面。ETS硬件設計主要包括ETS監(jiān)視的參數(shù)類型和數(shù)量（即哪些參數(shù)會危急到機組安全并需要立即停機）、跳閘控制塊、試驗塊的設計，以及ETS在DCS系統(tǒng)中控制器和I/0模件的分配設計等。ETS軟件一般由汽輪機廠家配套供應，設計主要包括對ETS監(jiān)視參數(shù)（即輸入信號）的處理回路、跳閘回路、試驗回路和跳閘首出回路以及報警回路的設計等。ETS的可靠性設計也從上述兩方面進行考慮，但各個廠家或設計院或工程實施方考慮的方面也不盡相同。ETS監(jiān)視的參數(shù)一般有：潤滑油壓低跳閘、真空低跳閘、EH油壓低跳閘、軸向位移大跳閘、振動大跳閘、脹差大跳閘、DEH超速跳閘、發(fā)電機跳閘、鍋爐MFT跳閘、DEH故障停機、高排壓比低停機、主汽溫度低跳閘、高壓缸排汽溫度高高、發(fā)電機定子冷卻水斷水、手動停機等。

3發(fā)電廠汽輪機跳閘保護系統(tǒng)改進技術

發(fā)電廠汽輪機的故障多種多樣，對應的檢測方法與要點也具有對應性。如汽輪機異常振動這種情況發(fā)生時，相應的要采取不斷調節(jié)機組給水量、高壓調速氣門等機構，使得這些機構控制流體速度、流量等處于平衡狀態(tài)。這些方法都是一些保護改進系統(tǒng)，為了汽輪機正常、穩(wěn)定運行。

3.1狀態(tài)檢修保護技術

狀態(tài)檢修保護技術是一種優(yōu)越的、高性能的整套系統(tǒng)保護技術。發(fā)電廠的汽輪機實時開展狀態(tài)檢修的目的是節(jié)約、預測成本開支，維持或改善設備的可靠性、經濟性、可調性及可控性。火力發(fā)電汽輪機設備是整套系統(tǒng)中很重要的一部分，這就在檢測過程中不能單一簡單的檢測某一部分而確定結果。從工廠利潤角度來說，對發(fā)電廠汽輪機的采用單一的檢修方式是不合理的、不經濟的。

3.2跳閘系統(tǒng)壽命評估技術

壽命評定技術也是一種汽輪機故障保護的技術，它是利用汽輪器運行保護系統(tǒng)壽命來逐步評估故障原因。該技術是發(fā)電廠主設備保護系統(tǒng)的核心技術之一。由于磨損、腐蝕、蠕變、疲勞等原因，發(fā)電廠主設備部件的壽命是有限的。發(fā)電廠主設備的耐用件有汽缸、轉干、閥殼，發(fā)電機轉子和護環(huán)、主蒸汽管道等。這些發(fā)電廠主設備的耐用件的壽命評定可以利用ANsYs有限元分析軟件模擬分析它的熱運動、變形、應力以及壽命等參數(shù)。

3.3汽輪機的超速保護

汽輪機正常運行時轉速為3000r/min，在正常運行時，由于受到電網頻率及負荷的影響，汽輪機的轉速波動較小。但在突然發(fā)生機組甩負荷等事故時，如果調速系統(tǒng)的動作失效，關閉較慢或不嚴，則汽輪機轉速會迅速上升，造成汽輪機超速。這時，往往會出現(xiàn)轉子葉片脫落擊穿汽缸等事故，甚至掙脫汽缸蓋造成整機解體，即通常所說的"飛車"事故。由此可知，汽輪機超速事故輕則會損壞設備，重則將傷及人身或其他設備，造成重大經濟損失。

為此，就汽輪機保護而言，首先必須考慮的就是防止汽輪機的超速。為了防止汽輪機超速，當汽輪機轉速升高到異常值時，應立即切斷進入汽輪機的蒸汽。汽輪機的主汽門是利用調速系統(tǒng)中的高壓油動機開啟使蒸汽進入汽輪機的，控制主汽門的油是由主油泵出口經節(jié)流孔板提供，控制主汽門的油路被稱為安全油系統(tǒng)。危急保安器的剎車油門開啟時，可以泄去安全油路的油壓，使主汽門迅速關閉。

4汽輪機電液控制系統(tǒng)跳閘邏輯優(yōu)化

汽輪機電液控制系統(tǒng)控制焚燒發(fā)電廠汽輪機的啟動、沖轉、帶負荷運行，汽輪機電液控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性影響機組的安全。汽輪機電液控制系統(tǒng)跳閘邏輯應包含以下條件：（1）汽輪機轉速信號故障;（2）汽輪機超速;（3）汽輪機保安油壓力低;（4）汽輪機電液控制系統(tǒng)故障;（5）汽輪機保護系統(tǒng)跳閘;（6）手動停機。汽輪機電液控制系統(tǒng)跳閘信號通過三個開關量輸出模塊，輸出三個信號至汽輪機保護系統(tǒng)的三個開關量輸入模塊，在汽輪機保護系統(tǒng)內三取二跳閘。為了實現(xiàn)汽輪機電液控制系統(tǒng)失電跳閘功能，汽輪機電液控制系統(tǒng)三個跳閘輸出信號應取輸出繼電器的常閉點。

結束語

伴隨著現(xiàn)代科學技術的完善與經濟社會的不斷進步，人民日益增長的物質與精神文化需求對新時期發(fā)電廠的整體運行性能提出了更為嚴格要求。如何在確保電廠自動化水平的基礎上，利用各種先進技術與手段，對其安全性能進行逐步的健全與完善已成為當前業(yè)內人士最亟待解決的問題之一。本文通過對發(fā)電廠汽輪機跳閘保護系統(tǒng)進行探究，希望可以給同行提供參考。

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