GE 9FA机组轴系TSI探头保护逻辑优化

樊斌

（福建晋江天然气发电有限公司　福建　晋江　362251）

GE 9FA机组轴系TSI探头保护逻辑优化

樊斌

（福建晋江天然气发电有限公司福建晋江362251）

简述某电厂对S109FA燃气-蒸汽联合循环机组的TSI探头保护逻辑进行优化的情况，通过增加质量点判断逻辑，消除在轴振探头单点保护逻辑下探头故障引起的机组误跳闸。

燃气轮机发电厂；轴振单点保护；质量判断；逻辑优化

引言

GE 9FA燃气轮机联合循环发电厂采用单轴布置燃气轮机、汽轮机及发电机，轴系TSI保护逻辑是单点保护逻辑，即轴系轴振探头任意一个达到保护值则发出跳闸指令；某电厂2014年1 月20日20：04：33，#4机组由于3Y探头故障引起信号波动，3Y振动值从0波动至0.33mm，机组跳闸；为了防止此类误跳闸的事件，电厂对GE 9FA机组轴系TSI探头保护逻辑进行优化。

1　设备概述

福建晋江天然气发电有限公司建设容量为4×390MW燃气轮机单轴联合循环机组，在每个轴承处都以与水平成45°夹角正交安装两个位移型振动传感器（39VS-n）。它的轴振测量装置采用的是BENTLY品牌的探头、延长线及前置器，在GE MARK VI控制盘上，这些信号的输入和激励信号的输出都是通过TVIB端子板再分别送到（R）（S）（T）的VVIB处理卡。轴振探头具体配置及保护逻辑情况如下：

1.1轴系轴振探头配置

轴系轴振探头共有16个：

燃机1号、2号轴承X，Y方向各1个；

汽机3号、4号、5号、6号轴承：X，Y方向各1个；

发电机7号、8号轴承：X，Y方向各1个。

1.2燃机轴振

任意一个轴振信号达到6mil（0.1524mm），发报警信号；

任意一个轴振信号达到8.5mil（0.2159mm），延时1s，自动停机保护动作。

1.3汽轮机、发电机轴振

任意一个轴振信号达到0.1524mm（6mils），发报警信号；

任意一个轴振信号达到0.2159mm（8.5mils），延时1s，自动停机保护动作；

任意一个轴振信号达到0.2286mm（9mils），延时1s，跳闸保护动作。

2　轴系TSI探头逻辑的优化

2.1轴系TSI探头逻辑的优化前期方案准备

从9FA燃气轮机单轴联合循环机组轴系轴振探头配置和单点保护来看，自动停机和跳闸保护误动机率非常高，因此对逻辑进行必要的优化。

方案1：增加信号质量判断、信号故障、速率限制闭锁保护动作。

MARKVI逻辑块如图1所示。

图1

XVIBM00逻辑块具有HLTH1信号质量判断功能，当信号为0时，逻辑块闭锁VIBTRP跳闸信号；当信号恢复时，VIBTRP功能激活，此时信号波动到跳闸值，保护会误动作。逻辑块无FLT2信号故障检测功能，FLT2默认为0。

（1）当信号质量判断HLTH1为0时或信号故障检测FLT2为1时，闭锁自动停机和跳闸保护。保护闭锁后，故障处理完成后，人工进行测点保护投入。同时画面增加“轴振保护闭锁”声光报警进行提示。

（2）增加信号升降速率限制，闭锁自动停机和跳闸保护。必须设置合理的速率定值，避免实际振动高导致保护拒动。

（3）增加本特利3500系统“NOT OK”或“BYBASS”信号至MARKVI，闭锁自动停机和跳闸保护。

此项逻辑优化，必须进行相关的试验来验证可行性。同时验证功能：①是否已包含功能；②功能1是否与功能3重复。

方案2：增加轴振保护退出按钮。

增加轴振保护点对点退出按钮，并增加“轴振保护退出”声光报警进行提示。按钮供运行人员和热控人员进行应急处理。

方案3：单点保护逻辑优化

（1）调研了省内各大电厂轴系振动保护逻辑情况：

厦门东部天然气发电厂：轴系振动作为监视手段，不进入保护。

莆田天然气发电厂：本轴承X，Y方向同时达到跳闸值时，保护动作。

大唐宁德电厂：本轴承X，Y方向其中1个达到报警值，另1个达到跳闸值，保护动作。

华电可门电厂：相邻任一轴承报警值与本轴承跳闸值相与判断。

福能鸿山热电厂：任一轴承X，Y方向报警值与任一轴承X，Y方向跳闸值相与判断。

（2）电力行业热工自动化技术委员会2010年7月10日印发的《火电厂热控系统可靠性配置与事故预控》，单点信号保护联锁系统可靠性优化中，第21项汽轮机轴振高信号原单点跳闸建议改为下列信号中任一项满足时，将触发紧急跳闸系统（ETS）：

①相邻任一轴承报警值和本轴承保护动作值进行“与”逻辑判断。

②本轴承X（Y）向报警值和本轴承Y（X）向保护动作值进行“与”逻辑判断。

小结：所调研的省内各大电厂轴振保护方式各有区别，但都没有采取单点保护方式。

目前关于轴振保护方式，未查到有国家标准或规程，只有行业标准，行业标准建议对单点保护进行优化。可依据行业标准所建议的两条内容，进行单点保护逻辑优化。

2.2轴系TSI探头逻辑优化的具体方法

修改逻辑前的状态是：轴系TSI探头采用单点跳机方式（除轴向位移外），当检测到信号为坏质量时，该点保护输出被屏蔽；当信号恢复正常状态时，逻辑自动恢复保护输出功能。

修改逻辑后的状态是：机组轴系TSI依然采用单点跳机方式（除轴向位移外），当检测到信号为坏质量时，该点保护输出被屏蔽并自锁，生成一条报警信息，同时在画面上该点的状态指示灯亮起，如果需要解锁，则需要故障排除后，在逻辑中解锁。

具体逻辑优化见下：

2.2.1轴振逻辑优化

（1）优化前逻辑

当前轴振采用单点跳机方式，当检测到信号为坏质量时，该点保护输出被屏蔽；当信号恢复正常状态时，逻辑自动恢复保护输出功能。跳机逻辑（以3Y探头为例）如图2。

图2

（2）优化后逻辑

轴振依然采用单点跳机方式，当检测到信号为坏质量时，该点保护输出被屏蔽并自锁，生成一条报警信息，同时在画面上该点的状态指示灯亮起，如果需要解锁，则需要故障排除后，在逻辑中解锁。跳机逻辑（以3Y探头为例）如图3。

图3

2.2.2差胀1和差胀2逻辑优化

（1）优化前逻辑

当前差胀1和差胀2采用单点跳机方式，当检测到信号为坏质量时，该点保护输出被屏蔽；当信号恢复正常状态时，逻辑自动恢复保护输出功能。差胀1和差胀2跳机逻辑如图4。

图4

（2）优化后逻辑

差胀1和差胀2依然采用单点跳机方式，当检测到信号为坏质量时，该点保护输出被屏蔽并自锁，生成一条报警信息，同时在画面上该点的状态指示灯亮起，如果需要解锁，则需要故障排除后，在逻辑中解锁。差胀1和差胀2跳机逻辑如图5。

图5

2.2.3转子膨胀（探头补偿型）逻辑优化

（1）优化前逻辑

当前转子膨胀（探头补偿型）采用单点跳机方式，当a或b探头检测到信号为坏质量时，该点保护输出被屏蔽；当信号恢复正常状态时，逻辑自动恢复保护输出功能。转子膨胀跳机逻辑如图6。

图6

（2）优化后逻辑

转子膨胀（a和b探头补偿型）依然采用单点跳机方式，当a 或b探头检测到信号为坏质量时，该点保护输出被屏蔽并自锁，生成一条报警信息，同时在画面上该点的状态指示灯亮起，如果需要解锁，则需要故障排除后，在逻辑中解锁。转子膨胀跳机逻辑如图7。

图7

3　结语

GE9FA机组轴系探测跳闸保护系统（TSI）是S109FA燃气-蒸汽联合循环电厂中的重要保护，通过对轴系TSI探头逻辑的优化，避免了当轴系TSI探头如轴振、差胀和转子膨胀从故障状态返回至正常值后，由于信号发生阶跃变化，信号有可能出现较大幅度的变化，如果信号超过一定定值并经过延时，触发跳闸信号的发生，减少不安全事件发生。

[1]中国华电集团公司.大型燃气-蒸汽联合循环发电技术丛书-综合分册.中国电力出版社，2009.

[2]发电厂热工自动化技术丛书.燃气轮机发电机组控制系统.中国电力出版社，2013，5.

[3]GE公司内部资料GEH-6421-Vol-Ⅱ.[MARKVIControlSystemGuide] VolumeⅡ.

TM621

A

1673-0038（2015）04-0118-03

2015-1-6

樊斌（1969-），男，工程师，大专，从事燃气轮机热工控制工作。