汽轮机超速保护装置故障分析

2020-12-24郝永利梁万库

装备维修技术 2020年16期

郝永利梁万库

摘要：内蒙古岱海发电有限责任公司一期两台机组进行了综合改造，改造后取消了机械超速保护装置，改为布朗卡转速测量保护装置。本文通过对岱海电厂一号机组布朗卡测速装置故障分析，对布朗卡的设置进行了简单分析，并提出优化方案。

关键词：汽轮机;转速测量保护布朗卡

1. 概述

内蒙古岱海发电有限责任公司一期2×630MW亚临界机组，锅炉型号为巴威B&WB-2028/17.5-M自然循环、前后墙对冲式;汽轮机由上海汽轮机有限公司改造，其型号为N630-16.7/596/596，型式为亚临界、单轴、四缸四排汽、一次中间再热、凝汽式汽轮机。

改造后汽轮机电液调节系统为改造后的Ovation3.6.0控制系统，超速保护系统取消了传统的机械式危急遮断器，由两套电子式超速保护装置构成。汽轮机转速测量保护装置为6套转速探头（机头和盘车各三套）搭配两套德国BRAUN公司的E16三通道布朗卡，每套布朗卡由3个转速模块E1667和一个测试接口模块E1691。两套超速保护装置控制汽轮机进气阀上的快关电磁阀的电源供应，当其中任一套装置动作后，所有油动机的一个快关电磁阀将失电，阀门在油动机关闭弹簧的作用下快速关闭，使汽轮机组停机。

2. 事件分析

2.1 事件经过

2019年6月9日，22：27：41一号机组负荷417MW，转速2998rpm。22：27：52汽轮机跳闸，首出为电超速保护一;22：27：53，锅炉MFT;22：27：55，发电机解列。热控人员开始检查汽轮机保护触发逻辑及设备动作情况。确认为超速保护卡送至ETS作为保护信号的三个开关量信号全部触发：22：27：51.221，C卡动作;22：27：52.000，A卡动作;22：27：53.209，B卡动作。检查三块超速保护卡时，发现全部报警，故障代码为E4，E4保护代表“7天没有执行系统自检”。

2.2 故障原因分析

1）结合DCS系统曲线判断，汽轮机跳閘时，三个DEH转速测点均在2998rpm，并未实际超速。

2）检查超速保护卡保护送ETS输出通道动作，均处于触发状态（结点断开），但硬回路未动作且TRIP报警灯未亮，与机组实际超速时现象不符。实际触发超速保护时，软回路和硬回路动作T且RIP报警灯会常亮，不通过柜内复位按钮，无法将TRIP灯复位。

3）解线排查三个转速信号，对地绝缘合格，屏蔽线绝缘合格，接线未松动。柜内24V供电模块共2块，各输出两路24V后通过二极管模块后供至ETS及DEH的各三块超速保护卡。持续测量模块电压为24.5V，未出现波动情况，并且同源供电的 ETS三块超速卡并未出现异常，随后做断电试验，单独断开一块超速卡的电源，超速信号触发，再次送电后，卡件TRIP灯常亮，并只能通过复位按钮进行复位，所以排除电源故障的原因。

4）检查机头3块超速卡报警为E4，盘车3块超速卡未出现报警，对比机头和盘车2套超速保护卡设置，均一致。E4报警会触发报警跳机信号，此信号仅送ETS软逻辑，不动作硬回路。

综上分析后确定事故直接原因：导致本次事故的直接原因为机头三块布朗卡自检故障（故障代码E4），由于超速保护卡送至ETS的保护动作信号设计时采用的是“测速模块故障报警输出”通道，并不是“超速跳机”输出通道。尽管该通道同样可以输出超速跳机信号，但当卡件检测到E4故障后，该通道也会向ETS发出跳机信号，见图1。

3. 存在的问题

本次保护误动事件的一个重要原因是E16型转速处理单元参数设置不够合理， E1691管理模块会定期对单元内的E1667测速模块进行自检，一旦自检到2块E1667不成功，即会满足单通道“三取二”保护动作条件。如果能够对E16 型转速处理单元参数进行合理设置，本次保护误动事故就能够避。

4. 优化方案

1）将送至ETS的保护信号送出通道由“测速模块故障报警输出”通道改为“转速报警SP3”通道。通过设置SP3定值，实现超速保护信号输出。同时将原“测速模块故障报警输出”信号送至ETS作为报警。

2）优化后每块超速保护卡的动作及报警输出条件为：

3）更换机头三块布朗卡，对照设置参数，进行SP1超速试验、SP3超速试验，并记录软逻辑和硬回路动作情况。

4）1号机组冲车后，600转时对2套电超速保护进行试验，每套保护只做一次试验，通过SOE记录甄别硬回路及软回路动作情况。

6.结语

一号机组两套E16型布朗卡参数和通道输出经过优化，将软逻辑和硬回路动作分离，同时将原“测速模块故障报警输出”信号送至ETS作为报警。既防止了转速测量保护装置拒动，又能有效的避免由于转速测量保护装置内部故障导致机组误跳机。

参考文献：

（1）西门子1 000 MW 汽轮机DEH 控制逻辑优化王会中国电力

（2）OVATION 系统在超超临界机组控制中的应用杨炯