西门子SGT-4000F型燃气轮机保护控制系统分析

许 淼，李含琼，周长德，吴尚泽

(辽宁东科电力有限公司，辽宁 沈阳 110179)

孟加拉国古拉绍电厂7号机组燃气—蒸汽联合循环300～450 MW工程采用多轴联合循环机组，燃机既可单循环运行，也可联合循环运行，燃机主燃料是天然气，备用燃料是轻柴油。燃机采用西门子SGT-4000F型重型燃气轮机，余热锅炉由韩国斗山(DOOSAN)锅炉厂生产，蒸汽轮机为东方汽轮机有限公司生产的LN126.9-11.11/565/565型(合缸)三压、一次中间再热、双缸双排汽、双抽凝汽式联合循环用汽轮机。燃气轮机操作所需的控制、监控、保护、诊断和报警功能由过程控制系统 SPPA-T3000 提供，T3000主要由自动化处理器(AP)和故障安全自动化处理器(FS-AP)组成[1]。

1 燃机保护控制系统

本工程燃机保护控制系统由T3000内部逻辑跳闸条件、紧急停机系统和顺控停机系统三部分组成。紧急停机系统是通过硬接线跳闸系统实现燃机的遮断，有一些非常重要的信号直接送至硬接线跳闸系统中，如转速超速、火检保护和天然气泄漏检测信号等。顺控停机系统是通过T3000内部逻辑判断，触发停机顺控SGC中的保护信号，使燃气轮机进入停机步序，当故障消失后，恢复到之前状态[2]。T3000内部逻辑跳闸是通过逻辑判断直接关闭紧急跳闸阀(ESV)，不通过硬接线跳闸系统。

2 紧急停机系统

2.1 跳闸原理

紧急停机系统由2个硬接线跳闸系统组成，每个硬接线跳闸系统分别监控3个转速，实现燃机保护控制系统的安全可靠。紧急停机系统都是建立在3取2逻辑结构上的，3个监控模块(E1668)中的每个监控模块都对转速进行三通道监测，并设计有硬接线保护电路，把所有的保护电路组合在每个监控模块中，经过3取2判断输出3个跳闸回路[3]。紧急停机系统的硬接线跳闸系统1和硬接线跳闸系统2原理简图如图1、图2所示。

图1 硬接线跳闸系统1原理简图

图1为硬接线跳闸系统1监控模块A的原理图，燃机轴承上的转速探头直接接至硬接线跳闸系统中，分别为转速1、转速2和转速3，并通过各保护电路的判断最后输出跳闸回路1，监控模块B和C分别输出跳闸回路2和3，送至阀控回路来关闭ESV等阀门。由图1可知，跳闸回路包含了火检保护、FS-AP跳闸回路、AP跳闸回路、硬接线跳闸系统2、天然气泄漏检测和喘振保护，每个跳闸回路都经过3取2的逻辑判断。整个监控模块通过测试模块(E1698)对保护回路进行循环测试，测试过程中发现回路故障时会把故障报警送至T3000报警系统中。

图2为硬接线跳闸系统2监控模块A的原理图，主要监测转速4、转速5和转速6，通过对监控模块A、B和C的3取2逻辑判断，经过火检保护、测试模块和发电机保护，把跳闸回路1、2和3输出到硬接线跳闸系统1中。

图2 硬接线跳闸系统2原理简图

硬接线跳闸系统1中的3个跳闸回路输出到阀控回路中，关闭紧急跳闸阀(ESV)、预混阀和值班阀。阀控回路原理图如图3所示。

图3 阀控回路原理图

由图3可知，对阀控回路中跳闸回路和打开指令进行了3取2判断，带电打开，失电跳闸。

2.2 跳闸条件

2.2.1 超速保护

由跳闸原理可知，6个转速探头分别接至2个硬接线跳闸系统中，任1个探头超速保护动作，都会触发燃机跳闸。

2.2.2 火检保护

此保护为火检二次遮断保护，通过FS-AP逻辑判断输出3个信号至2个硬接线跳闸系统来触发燃机跳闸，具体逻辑为ESV阀关闭9 s后，2个火检信号任意1个存在时，二次跳闸燃机。

2.2.3 FS-AP跳闸回路

FS-AP是故障安全自动化处理器，是燃机紧急停机系统的重要组成部分，一些比较重要的信号直接接至FS-AP控制器中，通过逻辑判断输出3个开关量信号到硬接线跳闸系统中。FS-AP保护项目和动作条件如表1所示。

表1 FS-AP保护项目和动作条件

2.2.4 发电机保护

燃机发电机保护屏A和B任1个故障动作时，燃机跳闸。

2.2.5 AP跳闸回路

AP跳闸回路中的保护项目通过T3000的内部逻辑进行判断，输出2个开关量信号至硬接线跳闸系统中。AP保护项目和动作条件如表2所示。

表2 AP保护项目和动作条件

2.2.6 天然气泄漏检测保护

天然气泄漏检测传感器安装在燃机的不同位置，输出3个开关量信号到硬接线跳闸系统1中，当有2个开关量信号动作时燃机跳闸。

2.2.7 喘振保护

压气机入口处装设3个喘振保护差压开关，定值为3 kPa，用以检测压气机的喘振情况，3个差压开关接至硬接线跳闸系统1中，当有2个差压开关动作时燃机跳闸。

3 结束语

孟加拉国古拉绍电厂7号机组的西门子SGT-4000F型燃气轮机保护控制系统在保证安全可靠的基础上，避免了误跳情况发生，为燃机能够长期稳定运行奠定了坚实基础。