25mw汽轮机组保护系统可靠性分析(1)

25MW25MW 汽轮机组保护系统可靠性分析汽轮机组保护系统可靠性分析(1)(1) 汽轮机保护系统是汽轮机的一个重要组成部分，它对 汽轮机组的安全运行影响很大，任何误动或拒动都将导致 严重后果。我厂 1 号机就曾发生一起磁力断路油门卡滞保 护不能复归、四起因保护误动、一起因电磁阀误动、二抽 止回阀杆折断而超速的故障，从所发生的故障和影响看， 虽然非计划停运时间较短，但已严重威胁了机组的安全运 行。因此，尽快消除保护系统缺陷，对原汽轮机保护系统 进行部分更新、改造和完善是十分必要的。在对 1999 年以 来影响 1 号机热工保护系统可靠性的因素进行归纳分析的 基础上，按照汽轮机热工保护改造要根据“保护系统必须 最大限度地消除可能出现的误动作和完全消除可能出现的 拒动作”的原则，结合公司实际情况，提高每一路保护信 号的检测、保护回路及执行机构的可靠性，进而保证整个 保护系统的可靠，达到消除保护缺陷，保证机组运行安全 的目的。在上述原则的指导下，提出了改进方案，经过反 复论证，从投资、现场条件、可靠性等多方面综合考虑， 形成了比较稳妥的设计，并于 XX 年 8 月在 1 号机组大修期 间实施。 2 汽轮机保护系统故障回顾我厂 2 台 25MW 汽轮发电机 组系长江动力集团公司武汉汽轮发电机厂设计制造，型号 为 C2535/3，汽轮机用油为 30 号防透平油，控制系统为 全液压调节系统，保安系统操作箱内装有磁力断路油门、 超速限制电磁阀等保护机组安全的关键部件。近两年来， 汽轮机保护系统曾发生过几次较典型的故障。 保护执行机构拒动 1999 年 12 月 24 日 17 时 05 分 1 号 机自动主汽门、调速汽门、旋转隔板突然关闭，负荷降至 零，锅炉安全门动作。事故前 1、2 号机带抽汽并列运行。 事故发生后检查保护继电器时，电超速保护中间继电器 （6ZJ）动作（3360r/min） ，转速表记忆最高转速达 3526r/min，经分析认为是 1 号机二抽止回阀没有全关，2 号机抽汽倒流引起。事故后检查电磁滑阀没有复位。后经 现场拆验清洗电磁阀，暂时消除了卡滞，20 时 45 分 1 号机 并列。在后来小修抽汽阀解体检查中发现阀杆断裂，执行 机构拒动，止回阀没有全关。 磁力断路油门卡滞 XX 年 2 月 5 日 17 时 16 分因磁力断 路油门误动停机，只是因为采取了预防超速的临时措施 （故障后快速关闭抽汽齿轮阀门，再手拉油开关与系统解 列） ，机组才没有再次超速。事故后检查热工、电气保护继 电器没有动作，磁力断路油门没有复位，判断与上次事故 原因相同。由于有上次的经验，本次事故处理顺利，19 时 33 分机组并列。经分析磁力断路油门卡滞的原因认为是由 于电磁阀机械和液压部分引起的。 保护继电器误动 XX 年 2 月 20 日 8 时 50 分 1 号机因低油压保护动作 （8ZJ 继电器接点闭合）而停机。停机后进行了低油压保护 传动试验动作正常，于 10 时 55 分并列；14 时 22 分电动油 泵自启动（12ZJ 接点闭合） ，为保证机组安全运行，把低油 压保护退出。经分析此次停机事故原因是压力控制器性能 差，抗振能力弱，因振动引起误动造成的停机。 XX 年 3 月 12 日 16 时 42 分 1 号机停机，停机后未见异 常，于 17 时 53 分并列。事后分析有可能是停机继电器 35ZJ 误动引起。但因 35ZJ 不带自保持，深层次原因有待进 一步分析。 XX 年 3 月 17 日 12 时 08 分 1 号机停机，停机后也未见 异常，于 12 时 39 分并列。本次事故后加装了 36ZJ 用以监 视 35ZJ 动作，加装了 3ZJ 自锁装置以监视发电机主保护动 作。 XX 年 4 月 37 日 1 号机小修，进行了热工保护系统传 动，并更换了磁力断路油门。 XX 年 5 月 6 日 20 时 31 分 1 号机因轴向位移保护动作 （9ZJ 继电器接点闭合）而停机。21 时 03 分并列。这次停 机也是热工保护误动引起的。分析动作原因认为是保护装 置元件抗干扰能力差，受外界干扰（振动、电压波动等） 误动等原因。 以上六次事故具体情节虽不尽相同，但不外乎保护执 行机构拒动、电磁阀卡滞、热工保护继电器误动等原因。 3 影响保护系统可靠性的因素分析 磁力断路油门电磁阀卡滞 电磁阀的机械部分在 1999 年 10 月的小修启动试验中， 曾发生磁力断路油门电磁阀卡滞现象。即热工保护动作后， 按动保护复归按钮，自动主汽门、调速汽门打不开，滑阀 不能复位。后经拆验清洗滑阀后，按标准进行组装，电磁 阀动作正常。12 月 24 日事故后，又出现同样情况。分析是 弹簧失效、预紧力不足，弹簧端面不平整及组装电磁阀时 各螺栓紧力不均匀造成的动静间隙不均等机械原因引起的 滑阀卡滞。 电磁阀的液压部分 1999 年大修后没有进行可靠的油循 环，就进行电磁阀传动试验，造成油中机械颗粒杂质进入 滑阀与套筒（壳体）的间隙内，引起滑阀卡滞。 设计考虑不周公司汽轮机热工保护在系统设计、保护 信号的选用、检测仪表的安装位置及保护用继电器等方面 均不同程度地存在一些问题，影响了系统的可靠性。原热 工保护系统设计中，润滑油压过低保护仅由一个压力控制 器采用“一取一”方式，且动作于停机，可靠性差。真空 过低保护采用二次表接点带保护的方式，也动作于停机， 可靠性差。1 号机的润滑油压检测信号各压力控制器均安装 在振动较大的地点，易发生误动作。 产品质量不良保护用的 45 个中间继电器，所有接点外 露，易受灰尘污染，出现拒动。接点间隙较小，有振动时， 可能出现误动。导线与继电器直接焊接，继电器无法拆下 校验，是整个保护系统最大的缺陷之一。 摘要：根据“保护系统必须最大限度地消除可能出现的 误动作和完全消除可能出现的拒动作“的原则，从解决磁力 断路油门卡滞保护不能复归事故出发，结合电厂实际情况， 分析影响汽轮机保护系统可靠性的因素，提出了具体的改 进措施，并付诸实施。 关键词：汽轮机保护系统可靠性分析 4 提高保护系统可靠性的改进措施针对以上问题，我厂 组织了几次研究论证一致认为，完善和提高保护系统的可 靠性、稳定性是实现机组安全稳定运行的保障。提出了充 分利用现有设备淘汰所有不可靠继电器，进行检测信号及 继电器可靠性改造。 提高磁力断路油门电磁阀动作的可靠性 加强油系统管理和监督 要定期化验油质，进行油液磨屑颗粒度检测，同时加 强油液进货渠道管理，补油时要采用专用滤油机。大修期 间必须对油系统进行彻底清洁，清除油泥和其他沉积物， 机