联合循环汽轮机DCS直流油泵保护缺陷处理方案

刘建国

（中油电能气电公司，黑龙江大庆 163155）

1 引言

印度尼西亚某电厂联合循环机组配备一台额定容量55 MW的凝汽式汽轮机，曾经由于直流事故油泵没能联锁启动造成汽轮机烧轴瓦。经过事故分析，对DCS 过程控制系统低油压联锁逻辑进行梳理，发现低油压保护装置没有设计直流事故油泵硬接线联锁保护，为增加设备运行可靠性，确保润滑油压低直流事故油泵能可靠联启，对现有设备进行了改造，增加了汽轮机直流事故油泵硬接线联锁启动装置，确保事故工况直流事故油泵能可靠启动，降低汽轮机断油烧轴瓦事故的风险[1]。

2 直流油泵保护设计缺陷

2.1 原低油压保护动作原理

现有DCS逻辑，当润滑油压低于0.10mpa时，交流润滑油泵通过DCS 系统保护启动，当润滑油压低于0.085mpa时，DCS对油压开关进行三取一逻辑判断后，保护启动直流事故油泵并使汽轮发电机组跳闸，当润滑油压低于0.06mpa时，保护跳盘车装置。如果DCS 系统故障则所有低油压保护功能都无法实现，只能靠人为按下启动按钮启动直流事故油泵，无法保证直流事故油泵启动的快速性和可靠性。如图1和图2所示。

图1 交流润滑油泵保护启动逻辑图

图2 直流事故油泵保护启动逻辑图

2.2 现有低油压联锁逻辑存在的问题

目前，联锁启动直流事故油泵是通过压力开关发油压低信号到DCS，进行逻辑判断后再启动直流事故油泵。在厂用电全失时交流润滑油泵因失电不能运行，此时DCS 系统发生以下任一情况：①人为操作失误解除了直流油泵保护按钮；②DCS 控制系统电源全失；③DCS 系统有关卡件故障；④DCS系统软件故障或发生其他故障，原低油压保护不能联锁启动直流事故油泵。

2.3 原电气控制回路存在的问题及改造思路

2.3.1 原电气控制回路存在的问题

直流事故油泵原设计有以下两种启动方式，控制回路如图3所示。

图3 原直流事故油泵控制回路图

①通过DCS启动直流事故油泵。如果DCS系统故障，直流事故油泵无法启动，致使汽轮发电机断油烧瓦。

②通过直流事故油泵就地控制柜按钮或控制室操作台按钮启动。如果操作员事故情况下出现操作失误，或者延误启动直流事故油泵，汽轮机都有断油烧瓦的风险。

2.3.2 电气控制回路改造思路

原电气控制回路直流事故油泵启动必须通过DCS系统发出指令或者人为按下启动按钮，为了保证直流事故油泵可靠启动，新增一路硬接点控制接入直流事故油泵合闸回路，接9-3接点。当润滑油压力低时，压力低信号无需通过DCS系统，也无需按下启动按钮，直流事故油泵可通过压力开关PS 和空开K01 回路直接启动直流油泵。如图4中硬接线部分所示。

图4 改造后直流事故油泵控制回路图

3 改造实施

在合闸回路中，新并联接入一路设定值为0.075mpa 的压力开关PS 和一组空气开关K01，其他低油压联锁保护维持原设计不变。正常运行时，K01 空开投入，当压力开关接点闭合时，直流事故油泵不通过DCS 逻辑判断直接启动。此时，如果油压低于压力开关设定值，直流事故油泵无法通过DCS停止，如果要停止直流事故油泵，必须就地断开K01空气开关。如图5和图6所示。

图5 压力开关布置

图6 新增空开布置

4 效果验证

根据现场实际，按照下列操作顺序对改造效果进行验证：

(1)启动交流润滑油泵，使润滑油压正常；

(2)在DCS 解除交流润滑油泵和直流事故油泵保护按钮，DCS系统无法控制交直流油泵的保护启动；

(3)合上直流事故油泵就地控制柜K01空开；

(4)对新增压力开关做低油压试验：逐渐降低油压，当油压为0.075mpa时，硬接线联锁启动直流事故油泵；

(5)调整油压至正常，停运交流润滑油泵，保持直流事故油泵运行，分别在DCS和就地控制柜停止直流事故油泵，油泵会再次自动启动；

通过以上试验，验证了在油压达到设定值时，新增回路能够可靠启动直流事故油泵。

改造后，如果需要油系统全停，首先解除交流润滑油泵和直流事故油泵保护按钮，拉开直流事故油泵就地控制柜内空开K01，然后停交流润滑油泵，此时，直流事故油泵不会自动启动，油系统可以全停。油系统恢复时先投入交流润滑油泵，油压正常后，再合上直流事故油泵就地控制柜内空开K01，投入交直流油泵保护及联锁按钮，直流事故油泵正常备用。

5 结束语

通过在直流事故油泵合闸回路中新增一路硬接点控制，增加了直流事故油泵启动可靠性。当油系统发生异常时，润滑油压达到硬接线压力开关设定值时，直流事故油泵可以无需人为干预，也不需要通过DCS 系统，也能实现自动联启，达到预期效果，有效保证了设备的安全运行。