机组跳闸汽轮机ETS 无跳闸首出原因分析

1、机组跳闸汽轮机ETS 无跳闸首出原因分析摘要 某厂汽轮机组在紧急跳闸系统无任何跳闸首出的情况下主汽门关闭，导致发电机跳闸，锅炉主燃料跳闸保护动作。分析了可引起该问题的几种可能原因：就地手动打闸停机，危急遮断器动作，热工控制系统故障等，同时给出了预防、改进措施。关键词 汽轮机组；跳闸首出；危急遮断装置；调节系统；挂闸系统简介某厂1 号汽轮机组（300 MW）数字电液调节系统（以下简称DEH）采用ABB 公司生产的Symphony系统，ETS（紧急跳闸系统）采用该厂随机组配供的控制系统， 内部逻辑采用了MODICON 系列可编程控制器，跳闸首出记忆信号送入新华DCS 系统。机组于2006-12 投

2、入商业运行。汽轮机组危急遮断系统。2 故障过程及现象（1） 2010-06-07T09：34：30 机组负荷198.5 MW，汽轮机转速3 000 r/min， 抗燃油压力14.5 MPa，机组运行正常；（2） 09：34：31 汽轮机主汽门关闭，机组负荷突然降至0 MW，主汽压力升高，汽轮机转速下降；发电机逆功率保护动作，机组跳闸，跳闸历史记录曲线如图2。机组跳闸时，汽轮机ETS 跳闸画面无任何跳闸首出；（3） 09：34：32 锅炉MFT 动作。锅炉MFT 跳闸首出“汽轮机跳闸”。经过调取历史曲线，“汽轮机跳闸1、2、3” 没有动作历史，而主汽门关闭反馈有反转信号，从而确认汽轮机跳闸信号是

3、主汽门关闭所致；高压主汽门、中压主汽门确定已经关闭，即抗燃油系统油压消失。汽轮机跳闸后，紧急跳闸系统无任何跳闸首出。3 原因分析该机组的挂闸过程为：远方DEH 系统给出挂闸指令复位电磁阀1YV 带电，将0.2 MPa 左右的透平油注入到危急遮断装置的第1 个压力腔室在压力腔室内活塞的带动下， 连杆带动第2 个腔室活塞运行， 同时带动遮断隔离阀组动作阻断油路建立油压第1 个腔室中的顶杆达到行程开关ZS1 位置ZS1 由闭合状态变为断开状态， 同时EH 油压力开关PS1、PS2、PS3 三取二动作（压力开关动作定值为7.8 MPa）撑钩在旋转弹簧的作用下复位（如图1 中所示位置）压力信号及行程开关

4、ZS1 闭合信号存在后，该信号使复位电磁阀1YV 失电排除第1 个腔室中的压力透平油， 活塞在弹簧力的作用下恢复原位置第2 个腔室中的活塞在弹簧力的作用下也向原位置移动，但由于撑钩已经复位，顶住了第2 个腔室中的右侧顶杆机组机械挂闸完成，行程开关ZS1 再次由断开状态变为闭合状态，控制组态判断汽轮机挂闸成功。机组无跳闸首出记忆存在以下几种可能。3.1 就地手动打闸停机即人为操作手动停机机构使汽轮机跳闸。手动停机操作将直接导致汽轮机危急遮断器撑钩动作，使隔离阀组动作，直接卸掉高压抗燃油压力，主汽门关闭， 汽轮机跳闸。该过程无信号送入DCS 系统。3.2 危急遮断器动作危急遮断器（汽轮机飞环）动作

5、将自动打掉危急遮断器撑钩导致EH 油泄压。可能原因：（1） 机械超速，危急遮断器飞出。故障时汽轮机转速平稳维持在（3 000±2） r/min，可排除此原因。（2） 喷油试验电磁阀漏油。如果机组运行中喷油试验电磁阀存在渗漏， 将导致机组在稳定转速工况下跳闸，并且无跳闸首出记忆。3.3 热工控制系统故障汽轮机跳闸联跳锅炉控制组态见图3，DEH 系统保护电气原理见图4。组态说明如下：“主汽门关闭反馈（由DEH 来）”：由DEH 系统通过逻辑判断后硬接线送入DCS 系统，DEH 组态中判断条件为高压主汽门任意1 个关闭同时中压主汽门任意1 个关闭，触发“主汽门关闭”信号；“汽机跳闸1、2、

6、3”：为热工ETS 保护判断后的汽轮机跳闸信号。控制系统故障无跳闸首出可能原因：（1） 汽轮机ETS 及DCS 的SOE （Sequence ofEvent，事件序列记录）系统故障。通过跳闸后的相关试验， 证明热工ETS 及DCS 的SOE 系统工作状态正常，排除了该原因。（2） 汽轮机保护系统故障，试验用继电器误动，导致机组跳闸无首出记忆。汽轮机保护系统（TPS）由3 块TPS02 模件及以电缆连接的1 个TPSTU02端子单元组成， 所有与电子超速保护有关的功能皆由模件及端子单元监测和完成， 保护功能独立于控制系统的数据总线和多功能处理器。汽轮机保护系统采用3 冗余输入方式、3 选2 保护

7、逻辑，具有在线试验的能力。3 项保护功能都有4 个继电器输出至液压集成块，主要实现超速保护（OSP）、汽轮机跳闸低压遮断保护（TRIP）、高压遮断保护（EHC）及功率不平衡保护（PLI）功能。机组运行稳定性、可靠性明显提高TRIP 可取代或与原厂家配置的电动跳闸（一般为汽轮机控制油油路中的1 个电磁卸荷阀）并行操作，以快速关闭汽轮机阀门。此项保护的动作转速一般设定为额定转速的110。EHC 与TRIP 配合操作， 激励高压遮断集成块以泄掉所有阀门油动机油压。动作转速同样设定为额定转速的110。EHC、TRIP 保护动作的条件为汽轮机转速达到额定转速的110%，同时3 块TPS02 转速板至少有

8、2块已经动作， 但是故障时机组实际转速在3000 r/min 左右且较稳定，因此该信号动作的可能性不大。但根据电气原理图， 如果TRIP 保护试验继电器4（图4 中2-7A-TB9-（56）发生误动作，将出现以下动作过程：TPSTU02 板中TRIP 保护继电器4 误动作AST 电磁阀失电及停机电磁铁带电（3YV）汽轮机EH 油泄压压力监视开关PS1、2、3 动作汽轮机复位信号消失ZS2 在正常位（危急遮断器在掉闸位）汽轮机已遮断触发高压遮断1、2、3、4信号，该过程无跳闸首出记忆。4 改进措施（1） 加强运行管理，一般情况下禁止操作现场手动打闸机构，确保机组的安全运行；（2） 机组启动前必须检查喷油试验电磁阀，确保电磁阀及油路中润滑油的清洁度， 保证喷油试验电磁阀工作的可靠性；（3） 联系设备生产厂家将汽TPSTU02 端子单元升级为TPSTU12 端子单元，排除试验继电器误动作的可能性。5 结语保护