发电厂汽轮机跳闸保护系统

陈大为

摘要：如今，各个大国快速发展的大背景下，我国科学技术、科技成果也在不断地发展，更新换代。纵观全国，工业生产基础规模在大力提升，各个企业、各个领域需要的各类机械设备的要求也在不断提高，越来越多的科研工作者、工程师等也开始研究机械设备的故障与它在运行过程中的检修方式，以及如何设置更好地保护系统等问题。因为大型机械的稳定、正常运行是保证国家经济建设、人民幸福的关键所在，对人民早日过上小康生活密切相关。本文主要根据汽轮机在运行过程中保护系统跳闸情况，分析了各个回路保护系统中存在的问题，提出了修改方案，给设计者和电气设计工程师提出了相关建议，以提高机组的经济性。

关键词：发电厂;汽轮机;跳闸保护;保护系统

0引言

现在工业生产当中应用的机械设备种类越来越多，价格越来越昂贵，结构也越来越复杂，早在上个世纪九十年代初，西方国家就已经开始重视故障检修，并且积极探讨后续防范对策，这些研究对于大型设备稳定性维护作用非常明显。举例来说，发电厂当中汽轮机属于一种非常重要的设备，对其进行维护可以直接保证整个设备的运行寿命、提高设备的稳定可靠性，另外也可以降低由于维修所产生的费用，进而提高经济效益。近年来先前投入使用的很多设备由于热工原因，机组跳闸故障越来越多，所以在热工系统可靠性上仍然存在着明显不足，这就要求我们对这个问题重视起来，积极提高跳闸保护水平。我国投入到这项研究当中起步较晚，前期是以引进国外技术为主，并且已经起到一定的积极作用，这项技术不断和现代网络技术完成融合，工作效率提高的同时准确率也得到了提升，在近年来已经得到了很多企业的认可和青睐。

1.ETS设计的基本要求

汽轮机危急跳闸系统ETS（EMERGE NCYTRIPSYSTEM）的主要任务是监督

对机组安全有重大影响的某些参数，当这些参数超过安全限定值时，该系统就通过AST电磁阀失电泄去汽机危急遮断油，关闭汽机全部蒸汽进汽阀门，紧急停机。因此，对于ETS设计的基本要求就是高可靠性。DCS系统发展到现阶段，虽然越来越多的厂家对DCS系统本身的可靠性并不持十分怀疑态度，但鉴于ETS的特殊地位，对EST设计提出的高要求也是应该和合理的。

2.ETS系统概述

ETS是在紧急情况下，迅速关闭汽轮机进汽阀门，切断汽轮机所有进汽的保护系统。ETS设计一般包括硬件设计和软件设计两个方面，因此其可靠性设计也体现在这两个方面。ETS硬件设计主要包括ETS监视的参数类型和数量（即哪些参数会危急到机组安全并需要立即停机）、跳闸控制块、试验块的设计，以及ETS在DCS系统中控制器和I/0模件的分配设计等。ETS软件一般由汽轮机厂家配套供应，设计主要包括对ETS监视参数（即输入信号）的处理回路、跳闸回路、试验回路和跳闸首出回路以及报警回路的设计等。ETS的可靠性设计也从上述两方面进行考虑，但各个厂家或设计院或工程实施方考虑的方面也不尽相同。ETS监视的参数一般有：润滑油压低跳闸、真空低跳闸、EH油压低跳闸、轴向位移大跳闸、振动大跳闸、胀差大跳闸、DEH超速跳闸、发电机跳闸、锅炉MFT跳闸、DEH故障停机、高排压比低停机、主汽温度低跳闸、高压缸排汽温度高高、发电机定子冷却水断水、手动停机等。

3发电厂汽轮机跳闸保护系统改进技术

发电厂汽轮机的故障多种多样，对应的检测方法与要点也具有对应性。如汽轮机异常振动这种情况发生时，相应的要采取不断调节机组给水量、高压调速气门等机构，使得这些机构控制流体速度、流量等处于平衡状态。这些方法都是一些保护改进系统，为了汽轮机正常、稳定运行。

3.1状态检修保护技术

状态检修保护技术是一种优越的、高性能的整套系统保护技术。发电厂的汽轮机实时开展状态检修的目的是节约、预测成本开支，维持或改善设备的可靠性、经济性、可调性及可控性。火力发电汽轮机设备是整套系统中很重要的一部分，这就在检测过程中不能单一简单的检测某一部分而确定结果。从工厂利润角度来说，对发电厂汽轮机的采用单一的检修方式是不合理的、不经济的。

3.2跳闸系统寿命评估技术

寿命评定技术也是一种汽轮机故障保护的技术，它是利用汽轮器运行保护系统寿命来逐步评估故障原因。该技术是发电厂主设备保护系统的核心技术之一。由于磨损、腐蚀、蠕变、疲劳等原因，发电厂主设备部件的寿命是有限的。发电厂主设备的耐用件有汽缸、转干、阀壳，发电机转子和护环、主蒸汽管道等。这些发电厂主设备的耐用件的寿命评定可以利用ANsYs有限元分析软件模拟分析它的热运动、变形、应力以及寿命等参数。

3.3汽轮机的超速保护

汽轮机正常运行时转速为3000r/min，在正常运行时，由于受到电网频率及负荷的影响，汽轮机的转速波动较小。但在突然发生机组甩负荷等事故时，如果调速系统的动作失效，关闭较慢或不严，则汽轮机转速会迅速上升，造成汽轮机超速。这时，往往会出现转子叶片脱落击穿汽缸等事故，甚至挣脱汽缸盖造成整机解体，即通常所说的"飞车"事故。由此可知，汽轮机超速事故轻则会损坏设备，重则将伤及人身或其他设备，造成重大经济损失。

为此，就汽轮机保护而言，首先必须考虑的就是防止汽轮机的超速。为了防止汽轮机超速，当汽轮机转速升高到异常值时，应立即切断进入汽轮机的蒸汽。汽轮机的主汽门是利用调速系统中的高压油动机开启使蒸汽进入汽轮机的，控制主汽门的油是由主油泵出口经节流孔板提供，控制主汽门的油路被称为安全油系统。危急保安器的刹车油门开启时，可以泄去安全油路的油压，使主汽门迅速关闭。

4汽轮机电液控制系统跳闸逻辑优化

汽轮机电液控制系统控制焚烧发电厂汽轮机的启动、冲转、带负荷运行，汽轮机电液控制系统的稳定性和可靠性影响机组的安全。汽轮机电液控制系统跳闸逻辑应包含以下条件：（1）汽轮机转速信号故障;（2）汽轮机超速;（3）汽轮机保安油压力低;（4）汽轮机电液控制系统故障;（5）汽轮机保护系统跳闸;（6）手动停机。汽轮机电液控制系统跳闸信号通过三个开关量输出模块，输出三个信号至汽轮机保护系统的三个开关量输入模块，在汽轮机保护系统内三取二跳闸。为了实现汽轮机电液控制系统失电跳闸功能，汽轮机电液控制系统三个跳闸输出信号应取输出继电器的常闭点。

结束语

伴随着现代科学技术的完善与经济社会的不断进步，人民日益增长的物质与精神文化需求对新时期发电厂的整体运行性能提出了更为严格要求。如何在确保电厂自动化水平的基础上，利用各种先进技术与手段，对其安全性能进行逐步的健全与完善已成为当前业内人士最亟待解决的问题之一。本文通过对发电厂汽轮机跳闸保护系统进行探究，希望可以给同行提供参考。

参考文献

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