660MW超超临界机组给水泵汽轮机保护系统电源可靠性分析优化

王晶岩

国家能源集团陈家港发电有限公司，江苏盐城，224631

0 引言

国家能源集团陈家港发电有限公司2×660MW机组汽轮机为超超临界机组，每台机组配备两台汽动锅炉给水泵。港电锅炉给水泵小汽机由杭州汽轮机厂生产，其液压系统配有速关阀一个、高调门一个、低调门一个，系统配置停机电磁阀打闸装置，METS（锅炉给水泵小汽机紧急跳闸系统）动作时停机电磁阀带电动作，速关阀全关，小汽轮机跳闸。高、低压调门分别通过一个油动机带动配汽机构来控制。正常运行时，速关阀全开，通过控制高、低压调门开度来控制小汽机的进汽量，进而控制小汽机的转速[1]。

目前港电METS采用AB 1200系列的PLC作为控制系统。一台METS控制柜共四台PLC，分别控制2台锅炉给水泵小汽轮机，且两台小机的保护系统各自完全独立设置，每台锅炉给水泵小汽轮机由两台PLC控制两个停机电磁阀，即一台小机由两套保护系统控制，当任一小机跳闸条件满足时，METS发出停机指令，其中任一套保护系统动作小汽机就会跳闸。

1 锅炉给水泵METS硬回路及跳闸条件介绍

1.1 METS挂闸

METS采用远方控制ETS系统复位动作的挂闸方式，同时METS机柜有复位按钮，当METS无跳闸条件时可复位挂闸。港电METS系统配置两个跳闸电磁阀，当任一电磁阀线圈带电动作时，系统保安油失去，主汽门和调速汽门全部关闭，小汽机跳闸。当两个跳闸电磁阀线圈失电时，METS系统复位后，通过速关油、启动油电磁阀带电，使保安油压建立，同时通过调节油自动打开速关阀[2]。速关阀全开后，运行人员按动启机按钮，系统准备进入升速控制阶段。

1.2 跳闸电磁阀硬回路

METS机柜电源为两路220VAC电源输入，取自炉控电子间电源柜，双路电源输入后在柜内硬回路切换，切换后电源用于PLC电源、停机电磁阀电源、转速博朗卡电源[3]。

停机电磁阀带电停机，由1PLC控制的25继电器和2PLC控制的26继电器常开点控制，16号继电器为操作员盘前手动紧急停机按钮信号。三个继电器任一带电电磁阀带电，速关阀关闭，小汽机跳闸（如图1所示）。

图1 METS跳闸电磁阀电源回路图

1.3 跳闸硬回路继电器状态

跳闸硬回路继电器状态指示图如图2所示。

图2 跳闸硬回路继电器状态指示图

0J：正常情况下，继电器亮表示继电器带电，电源选择A路电源；继电器灭表示继电器失电，A路电源失电，电源选择B路电源。

25J：继电器灭，1PLC保护未动作；继电器亮，1PLC保护动作。

26J：继电器灭，2PLC保护未动作；继电器亮，2PLC保护动作。

27J：继电器灭，1PLC停机状态指示未输出；继电器亮，1PLC停机状态指示已输出。

28J：继电器灭，2PLC停机状态指示未输出；继电器亮，2PLC停机状态指示已输出。

29J：继电器亮，表示继电器带电A路电源有电；继电器灭，A路电源失电。

30J：继电器亮，表示继电器带电B路电源有电；继电器，灭A路电源失电。

1.4 METS跳闸条件介绍

METS逻辑图如图3所示，MEH超速逻辑图如图4所示。

图3 METS逻辑图

图4 MEH超速逻辑图

（1）给水泵DCS停机信号。此信号由DCS系统判断汇总后DO点分别送至METS系统2个PLC，包括9个信号：

除氧器水位低（小于-1500mm，三取二）；

汽泵前置泵停运；

汽泵再循环阀未全开且泵出口流量低（小于300T/H三取二）；

汽泵传动端径向轴承温度高（大于100℃）；

汽泵自由端径向轴承温度高（大于100℃）；

汽泵推力轴承（内侧）温度高保护（大于110℃）；

汽泵推力轴承（外侧）温度高保护（大于110℃）；

汽泵前置泵运行，汽泵入口压力低（小于1.3MPa，三取二）；

MFT（此信号另有硬接线接至METS）。

（2）小汽机MTSI（给水泵汽轮机监视系统）送至METS跳闸信号：

小汽机轴向位移大（大于0.8mm或小于-0.8mm）；

小汽机前轴承振动大（大于120μm）；

小汽机后轴承振动大（大于120μm）。

（3）就地压力开关送至METS的跳闸信号：

小汽机润滑油压力低（小于0.08MPa，三取二）；

小汽机排汽缸压力高（大于0.07MPa，三取二）。

（4）小汽轮机超速跳闸信号。

小汽轮机超速停机（大于6159r/min，三取二）信号由METS柜内博朗卡判断后送METS。

（5）操作员手动停机（硬手操停机）。

（6）小汽机轴瓦温度高跳闸信号由DCS系统判断汇总后DO点送至METS系统，包括8个信号：

A小汽机前径向轴承温度高保护（大于120℃）；

A小汽机后径向轴承温度高保护（大于120℃）；

A小汽机推力轴承温度1高保护（大于120℃）；

A小汽机推力轴承温度2高保护（大于120℃）；

A小汽机推力轴承温度3高保护（大于120℃）；

A小汽机推力轴承温度4高保护（大于120℃）；

A小汽机推力轴承温度5高保护（大于120℃）；

A小汽机推力轴承温度6高保护（大于120℃）。

（7）小汽机MEH超速信号：MEH超速停机（DCS转速信号三取中间值大于6159r/min）。

（8）小汽机MEH手动停机（软手操MEH紧急停机按钮）。

2 锅炉给水泵METS系统电源隐患分析

机控班在对所辖设备电源可靠性梳理过程中，发现锅炉给水泵小机METS机柜电源系统存在以下安全隐患。

（1）每台小机各有三个转速博朗卡（1SM，2SM，3SM），其电源都接至PX-A1端子排的27/29端子上，共用S5空开，因此任一博朗卡电源系统故障就会导致S5空开跳闸、单台小机博朗卡全部停电、超速保护失去的安全隐患，转速博朗卡供电接线示意图如图5所示。

图5 原转速博朗卡接线示意图

（2）空开S4为两个停机电磁阀供电，且S4空开无失电报警，由于小机为跳机电磁阀，得电就跳闸，当S4空开故障跳开无法得到提示、小机需要停机时，跳机电磁阀无法得电，小机存在拒动风险[4]。原METS跳闸回路如图6所示。

图6 原METS跳闸回路

（3）由图7可知P1/P2互为备用的电源转换器，P1、P2输出直接并联（P1--/P1-+接至P2端子），输出给2台PLC供电，中间无隔离措施，当一个电源转换器损坏或输出回路故障时有导致PLC供电失去的风险。

图7 原电源转换器接线

3 改造任务目标

此次改造目的：消除因单个博朗卡电源故障造成小机METS机柜转速保护控制回路失去的隐患；降低小机需要停机时，跳机电磁阀无法得电，小机存在的拒动风险；降低因电源转换器故障造成的小机PLC失电风险[5]。

同时，此次改造通过增加报警功能，降低了因日常巡检空开状态打开柜门造成误碰其他设备的风险，降低了人工成本，且通过电源改造，提升了小机METS控制系统的可靠性，提高了机组运行的安全性。

4 锅炉给水泵METS系统电源回路优化方案

（1）取消原供电总空开S5，将每个博朗卡分别安装一个上口空开，供电电源独立，将原空开S5更换为小容量空开S7给1SM博朗卡供电，S7上口接线为端子排PX-A1 0/7端子，下口至1SM接线为27/29端子；另再增加两个空开S8、S9分别给2SM、3SM供电，分别从PX-A1接线端子排的2/3/4/5端子处取电，下口分别接线至28/30/14/16端子[6]。改造后详情如图8所示。

图8 博朗卡电源改造后接线

（2）在S4空开下口增加失电报警继电器，空开下口接线送至继电器线圈，继电器触点引出接线至DCS控制系统25号DPU柜B2卡11、12通道，并在DCS画面的METS页面做相应组态及报警，修改后如图9所示。

图9 跳闸电磁阀电源失电报警改造后接线

（3）在P1/P2两个电源转换器接线中间增加整流管模块，将P1-+/P2-+分别引线至新加整流管模块1/3端子，将整流管模块端子2作为公共输出端，接线至小机PLC通道的ETS-A4-45通道，防止一个电源转换器故障造成PLC供电故障[7]，整改后如图10所示。

图10 电源转换器电源改造后接线

5 结语

锅炉给水泵汽轮机在电厂运行中作为一个重要的辅机，是不可缺少的一部分，任何的故障都可能导致机组RB（快速甩负荷）甚至跳机事件的发生，本篇论文主要介绍两个部分：小机METS跳闸控制方式、电源回路的优化。通过对小机METS控制方式的了解，掌握跳闸逻辑的概念，加强对小机运行方式的了解，增强小机事故的分析能力。对小机METS电源回路的优化，减少设备故障的可能，增加了设备的可靠性，保障了机组的安全稳定运行。