汽轮机通流保护误动的分析与处理

汽轮机通流保护误动的分析与处理

母湾发电厂一级及二级汽轮发电sd系统采用美国bailey公司的infi-90分散管理系统，二级及以下300mw汽轮发电sd系统采用瑞士abb公司的procontrol-p分散管理系统。自动化程度较高。但自1993年6月第一台机组投产运行以来,妈湾电厂发生了多次因热工保护误动造成的跳机事故。分析误动原因,主要是一次测量回路及测量元件可靠性较差,同时控制系统保护逻辑亦有不合理之处。针对上述情况,电厂技术人员对4台机组的热工保护系统进行了全面的优化改造。改造遵循的原则是:最大限度的消除可能的误动及拒动。根据这一原则并结合国内其它同类型机组的运行情况对各机组的热工保护做了许多合理的变更,大大降低了机组的误动率。下面主要介绍我厂汽机保护改造的一些经验和方法。1引起温度跳变的因素通过对汽机温度保护误动跳机的情况进行分析,发现误动主要是由于温度测量回路及测量元件发生跳变使测量温度超过跳机值而引起。而引起温度跳变的因素是多方面的,如DCS系统测温模件故障、现场油污多、振动大、环境恶劣容易使接线松动、短路等各种原因引起温度跳变,从而使保护误动。针对这些原因我们除了对现场环境、温度测量回路等进行了认真的整治外,重点对温度保护逻辑进行了有效的技术改造。1.1同一工作面的另一温度测点参数汽机推力瓦安装了4个温度测点:工作面2个T1、T2,非工作面2个T3、T4。在原保护逻辑中设计为简单的或逻辑,即只要有一个温度测点达到高二值107℃就产生跳机信号。因此,我们对4个推力瓦湿的保护逻辑做了一些改动,引入同一工作面的另一温度测点高一值报警信号来辅助判断,决定测点温度是否真高,从而决定是否发出跳机指令。因为同一工作面的两个温度测量元件工作环境基本相同,因此,如果某一推力瓦温度测点温度升高,则同一工作面的另一测点也会有所升高。考虑到测温元件的特性不可能一模一样,即:同一工作面的两个温度测点不一定会在同一时刻到达高二值,为了减少保护拒动,将另一测点的高一值作为辅助判断,从而决定是否跳机。引入辅助判断测点的坏质量信号是为了防止当辅助判断测点损坏时屏蔽另一测点保护正常动作。由于同一工作面两个测量元件同时跳变的可能性很小,因此上述改造大大减少了推力瓦瓦温保护误动的机会,同时减少了拒动的可能。改造后的保护逻辑如图1所示。T3、T4的保护逻辑与T1、T2相同。1.2机组在启/停机过程中,温度信号和差值随机组运行时间的变化在原设计中有以下三组汽机上/下缸温差大于保护,定值为大于56℃跳机:(1)中压缸抽汽口上/下缸温差大于56℃(2)中压缸排汽口上/下缸温差大于56℃(3)高压缸排汽端上/下缸温差大于56℃以上三组保护中,当其中任一组大于56℃则跳机。在以往的运行中曾多次发生因温度信号跳变,引起温差大于保护误动跳机的故障。根据机组的实际运行情况,机组一般在启/停机过程中和在较低负荷工况下由于疏水系统及蒸汽品质等原因汽机上/下缸温差的变化相对较大,而在较高负荷运行时,汽机上/下缸温差的变化相对较小。据此我们在原上/下缸温差保护中引入了负荷比较信号,即当机组在较小负荷运行时该保护正常投入,而当负荷高于一定值时(现设定为150MW)暂时屏蔽该保护。这样有效的减少了在高负荷工况下因测量信号跳变引起的汽机保护误动跳机。改造后的温差保护逻辑图如图2所示。1.3测温元件的保护妈湾电厂4台机组均安装有8个支撑瓦,1～4瓦为汽轮机侧高、中、低压缸的支撑瓦,测温元件为热电偶。5～8瓦为发电机和励磁机的支撑瓦,测温元件为铜电阻(Cu50)。在原保护逻辑中设计为简单的或逻辑。在以往运行中5～8瓦也曾多次发生因测温元件故障引起汽机保护误动跳机。分析其原因,我们发现铜电阻(Cu50)大多用电阻丝绕制并与引线焊接而制成。因而可靠性较差,经常出现元件断路、短路、绝缘损坏、接触不良等故障。为此我们将5～8瓦测温元件换成了测量精度与可靠性更高的且采用光刻工艺制作的铂电阻(Pt100),实践证明效果很好。3、4号机组5～8瓦瓦温测量与1、2机组有所不同:测温元件(已将原Cu50更换为Pt100)输入到温度变送器转换成4～20mADC信号再输入到DCS系统。但在实际运行中我们发现当测温元件发生断路时温度变送器的输出超出了量程(大于20mADC),经过DCS系统处理后变成了大于跳机值的温度信号,从而引起保护误动跳机。为此,我们在汽机保护组态中设计了一套热阻速率判断逻辑,来判断测温元件是否发生断路,如热阻断线则将断线测点的瓦温保护屏蔽,以防止热阻断线后汽机保护误动。同时在原保护中引入了辅助判断测点。以5瓦为例:逻辑图如图3、图4(6、7、8瓦瓦温保护逻辑与5瓦相同)。由图3、4可以看出,当某一瓦温在0.1秒内由高一报警值107℃升高到220℃时,软件即判断其升速率异常,认为断线,此时切除该点保护。当温度小于107℃后又自动投入瓦温保护,同时引入同一瓦块的另一测点作为辅助判断参考点。设计两套保护逻辑是为了当某一测点断线后另一测点的保护能正常起作用,从而避免拒动,同时又避免了热阻断线引起的误动,有效的克服了原温度变送器本身的不足使保护更加完善。2u3000si仪表的振动保护逻辑在原设计中汽机振动保护信号分3路送出去跳机。一路由振动监视仪表TSI发出的“振动大”高二值开关量信号送到ETS扩展柜;一路是TSI仪表产生的各轴承的振动模拟量信号送入DCS系统经逻辑判断后产生“振动大”开关量信号,与其它跳机条件一起形成一个“任意ATS条件跳闸”信号送到ETS扩展柜跳机;同时还直接驱动4个高/低跳闸电磁阀,其跳闸原理如图4所示,以#1轴承为例。图中1X、1Y表示#1轴承X、Y方向的振动测点,A、B表示TSI的两个输入通道,#2至#8轴承振动保护与#1轴承相同。根据TSI仪表的工作特性A、B两输入通道的信号只要其中一个信号达到高二值则其高二值开关量输出就为“1”。对于汽机振动保护逻辑的改造,我们主要参考了Ⅱ期现已使用的汽机振动保护逻辑,修改内容如下:首先,对输入TSI仪表的振动探头进行了重新分配。原则是:#1至#8轴承中有模拟量信号进入DCS系统的振动信号集中输入到相同的TSI仪表,同时屏蔽掉这些TSI仪表的开关量输出。这些TDI仪表共输出8个振动模拟量信号送入DCS系统,分别是#1～#8轴承的振动G1～G8。其次,把#1～#8轴承中只有开关量信号送入DCS系统的振动信号输入相同的TSI仪表,把这些TSI仪表的高一值报警输出开关量和高二值跳机输出开关量分别相或形成VIBH和VIBHH两路综合开关量信号进入DCS系统。综上所述,在修改后的振动保护逻辑中共有以下几种信号进入DCS系统:(1)#1～#8轴承振动模拟量G1～G8(2)#1～#8轴承振动高一值VIBH高二值VIBHH修改后的逻辑如图6所示。比较图5及图6可知,修改后的保护逻辑删除了“汽机振动高二值”直接送入ETS扩展柜跳机这一路,同时把原振动保护单点跳机改为当某一路轴承出现振动高二值时还要参考整个轴系上其它振动测点是否出现异常。3关于汽机振动保护的改造以上是我们对妈湾电厂汽机保护系统优化改造的主要内容,通过改造使汽机保护系统的误动率大大降低,有效的保证了机组的安全稳定运行,大大提高了电厂的经