(摘 要〕簡要介紹華能福州電廠二期2×350MW汽輪發(fā)電機(jī)組熱工保護(hù)的特點(diǎn)，論述了機(jī)組投產(chǎn)后熱工部分存在的主要問題及解決辦法，使機(jī)組從不穩(wěn)定逐步走向穩(wěn)定。
(關(guān)鍵詞〕汽輪發(fā)電機(jī)組；熱工保護(hù)；存在問題；改進(jìn)措施
華能福州電廠二期2×350 MW汽輪發(fā)電機(jī)組的分散控制系統(tǒng)采用德國西門子公司的TELEPERM XP控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括AS620B基本型自動子系統(tǒng)、AS620F故障安全型自動子系統(tǒng)，SIMADYN D快速控制子系統(tǒng)、S5-95F汽機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)、OM650操作與監(jiān)視子系統(tǒng)、SINEC通訊總線和ES680工程設(shè)計(jì)與調(diào)試子系統(tǒng)。這幾大部分共同實(shí)現(xiàn)了機(jī)組數(shù)據(jù)采集、主輔機(jī)啟停、保護(hù)、聯(lián)鎖、開環(huán)和閉環(huán)控制等。
機(jī)組主輔機(jī)保護(hù)突出了“保證設(shè)備安全”的設(shè)計(jì)思想，這在硬件配置及控制邏輯上充分體現(xiàn)了出來。鍋爐主輔保護(hù)如 送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、給煤機(jī)、鍋爐汽動給水泵等在配置上采用二取一的保護(hù)方式，即兩個保護(hù)回路中任意一個回路發(fā)出跳閘信號設(shè)備就跳閘，而且采用“失電跳閘”的故障安全型保護(hù)；鍋爐主保護(hù)均采用開關(guān)量三取二方式；汽機(jī)主保護(hù)幾乎都采用模擬量三取二方式，在硬件上冗余配置了兩套95F保護(hù)系統(tǒng)，任意一套系統(tǒng)無故障即可保證機(jī)組安全運(yùn)行；汽機(jī)主要輔機(jī)也采用冗余配置。與一期三菱機(jī)組相比，機(jī)組的主輔機(jī)保護(hù)項(xiàng)目多，如主機(jī)保護(hù)達(dá)32套，鍋爐汽動給水泵保護(hù)達(dá)26套，主要輔機(jī)的軸承及繞組溫度保護(hù)均采用單點(diǎn)保護(hù)，而且設(shè)備間的聯(lián)鎖復(fù)雜，幾乎所有的聯(lián)鎖保護(hù)均采用軟件邏輯設(shè)計(jì)而未采用傳統(tǒng)的繼電器。
1、存在問題與改進(jìn)措施
由于機(jī)組的主輔機(jī)保護(hù)套數(shù)多，而且設(shè)備間的聯(lián)鎖復(fù)雜，一臺設(shè)備的故障可能引起一系列設(shè)備的跳閘，最終導(dǎo)致機(jī)組跳閘，再加上安裝和調(diào)試遺留的大量不安全隱患，造成投產(chǎn)后機(jī)組頻繁跳閘，2000年機(jī)組跳閘18次，其中屬于熱工原因的8次。電廠投入了大量精力進(jìn)行一系列改造，熱工方面則以整治現(xiàn)場一次元件為本，另一方面組織力量理順設(shè)備聯(lián)鎖關(guān)系，在保證設(shè)備安全前提下對邏輯進(jìn)行大量修改，同時優(yōu)化自動調(diào)節(jié)性能，提高機(jī)組抗干擾能力。
1.1 輔機(jī)軸承溫度保護(hù)
軸承及繞組溫度均采用單點(diǎn)保護(hù)，采用熱電阻測溫，常有接線接觸不良、線路斷路等引起溫度急劇上升保護(hù)動作。曾多次發(fā)生重要溫度測點(diǎn)誤動，主要輔機(jī)跳閘，導(dǎo)致機(jī)組減負(fù)荷或最終機(jī)組跳閘等事故。軸承及繞組溫度的上升應(yīng)該是一個連續(xù)變化的過程，不應(yīng)是突變的，即升至保護(hù)定值-10℃的時間應(yīng)大于3 s。根據(jù)這個規(guī)律，并利用溫度值超過量程10%或測量回路斷線出現(xiàn)“壞質(zhì)量”現(xiàn)象，提出如下解決辦法：(1)對所有接線端子緊固；(2)在溫度保護(hù)邏輯中加上“壞質(zhì)量”閉鎖功能。這樣既消除了誤動，又保證了保護(hù)的無延遲。該項(xiàng)措施在2000年7月實(shí)施后，至今沒有發(fā)生過接線接觸不良而可能引起的事故。
1.2 磨煤機(jī)火焰喪失保護(hù)
二期1臺磨煤機(jī)有6個燃燒器，原設(shè)計(jì)1臺磨煤機(jī)6個火焰喪失1個，磨煤機(jī)跳閘。而實(shí)際上6個火焰喪失1個的可能性太大，在調(diào)試初期根本無法運(yùn)行，通過與制造廠家探討，該保護(hù)由“6個火焰喪失1個保護(hù)動作”改為“6個火焰喪失3個保護(hù)動作”。該項(xiàng)保護(hù)的更改，大大減少了磨煤機(jī)的跳閘，但仍不時出現(xiàn)磨煤機(jī)火焰喪失保護(hù)動作。通過觀察發(fā)現(xiàn)火焰檢測探頭的安裝存在一定死角，無法真實(shí)監(jiān)視到燃燒器的主要火焰區(qū)，通過逐一改變安裝位置，并在火焰檢測探頭前加裝光纖后，情況得到明顯改善。
1.3 磨煤機(jī)出口門“開”反饋保護(hù)
磨煤機(jī)6個出口門由1個雙線圈電磁閥控制對應(yīng)的6個兩位式氣缸來控制其開關(guān)，且該電磁閥屬于失電閉鎖型，由于磨煤機(jī)的振動等，氣缸接頭存在微漏，氣缸內(nèi)氣壓就會逐漸下降，得不到補(bǔ)充，磨煤機(jī)振動會引起氣缸縮回現(xiàn)象，致使出口門開反饋脫離，開信號丟失。而當(dāng)6個出口門開反饋失去3個時磨煤機(jī)保護(hù)跳閘。針對實(shí)際情況，采取了改進(jìn)措施：(1)做好定期檢查工作，盡量減少氣缸接頭漏氣量；(2)當(dāng)給煤機(jī)運(yùn)行且有煤時，若沒有狀態(tài)偏差，而磨煤機(jī)出口門6個開反饋中有1個丟失，則電磁閥自動帶電補(bǔ)氣，同時當(dāng)開反饋丟失時，給運(yùn)行人員報警提示，以便通知熱工人員檢查。
1.4 磨煤機(jī)一次風(fēng)流量測量改造
磨煤機(jī)一次風(fēng)流量測量原采用歐羅巴差壓取樣，取樣端的開孔尺寸僅1 mm，很容易堵塞，需經(jīng)常吹掃取樣管路，而且多次導(dǎo)致風(fēng)量低于18 m3/s，引起給煤機(jī)跳閘。為徹底解決問題，于2001年底全部更換為國產(chǎn)文丘利測風(fēng)裝置，并結(jié)合實(shí)際情況，參照一期一次風(fēng)流量保護(hù)，更改為：磨煤機(jī)出口與爐膛差壓低于1 kPa且磨煤機(jī)一次風(fēng)流量低于18 m3/s保護(hù)跳閘給煤機(jī)。改造后不易堵塞，沒有再發(fā)生過一次風(fēng)測量問題引起的給煤機(jī)跳閘。
1.5 汽機(jī)“通風(fēng)閥”保護(hù)改造
二期設(shè)備與一期有個不同的地方：高壓缸排汽有個“通風(fēng)閥”直通凝汽器，主要用于汽機(jī)沖轉(zhuǎn)至并網(wǎng)帶初負(fù)荷期間，高壓缸進(jìn)汽量小，高壓缸排汽溫度高時排汽至凝汽器，增加高壓缸進(jìn)汽量，保護(hù)汽輪機(jī)。由于其行程開關(guān)多，動作不到位，從汽機(jī)沖轉(zhuǎn)至并網(wǎng)帶初負(fù)荷期間，常有行程開關(guān)誤動、減溫水流量不足而引起汽機(jī)跳閘，調(diào)試期間西門子專家曾經(jīng)做過多次試驗(yàn)，定值多次修改都無法解決。通過分析研究，提出了在“通風(fēng)閥”出口加裝兩個溫度測點(diǎn)，并引入保護(hù)回路，在“通風(fēng)閥”動作時若“通風(fēng)閥”出口溫度均未達(dá)70℃而不需跳閘汽機(jī)，這樣難題迎刃而解。
1.6 鍋爐給水泵相關(guān)邏輯改造
鍋爐給水泵方面存在的問題也較多，多次造成鍋爐汽包水位MFT。主要問題有：(1)汽動給水泵轉(zhuǎn)速控制分散在AS620B、SIMADYN兩子系統(tǒng)中完成，AS620B作為運(yùn)行人員操作接口并給出轉(zhuǎn)速指令，SIMADYN中設(shè)計(jì)了汽缸上下溫差大閉鎖升速等控制功能，而升速被閉鎖時沒有給出相應(yīng)報警。采取措施：從SIMADYN子系統(tǒng)引一閉鎖信號至AS620B中報警，并增設(shè)轉(zhuǎn)速指令與實(shí)際轉(zhuǎn)速偏差報警。(2)汽動給水泵故障跳閘時聯(lián)鎖啟動電動給水泵，但電動給水泵啟動瞬間，入口流量劇增，造成入口濾網(wǎng)差壓瞬間達(dá)到保護(hù)定值60 kPa以上(濾網(wǎng)未臟)，電動給水泵一啟動立即又跳閘，鍋爐汽包補(bǔ)水不及，多次汽包低水位MFT。采取措施：在電動給水泵啟動的前3 s閉鎖該保護(hù)。(3)給水調(diào)節(jié)切“手動”時，稍有不慎，就會觸發(fā)鍋爐給水泵的轉(zhuǎn)速與流量保護(hù)、出口壓力與流量保護(hù)動作。針對該保護(hù)增設(shè)了3臺給水泵的特性曲線畫面，代表給水泵特性的光標(biāo)超出特性曲線邊緣時保護(hù)動作，這樣很直觀，便于運(yùn)行人員調(diào)整轉(zhuǎn)速時使光標(biāo)不超出特性曲線邊緣，減少給水泵跳閘。
1.7 操作畫面優(yōu)化，增強(qiáng)報警功能
二期機(jī)組除了保留幾個事故按鈕外，全部實(shí)現(xiàn)軟手操。由于操作畫面多，不利監(jiān)視，在事故處理時也一定程度上制約了運(yùn)行人員的處理。通過對主要操作畫面合并優(yōu)化以及增加報警信息，如凝汽器水位控制、除氧器水位控制、汽包水位控制3個畫面合并成1個畫面；過熱汽溫調(diào)節(jié)、再熱汽溫調(diào)節(jié)3個畫面并成1個畫面；送風(fēng)調(diào)節(jié)、引風(fēng)調(diào)節(jié)2個畫面并成1個畫面；機(jī)組負(fù)荷控制畫面上增加煤量、汽包水位、主蒸汽壓力等相關(guān)監(jiān)視信號等，方便了運(yùn)行人員監(jiān)視與處理，使得事故得到進(jìn)一步降低。
1.8 機(jī)組啟動過程邏輯修改
機(jī)組跳閘后重新啟動時間長，通過對啟動過程有關(guān)數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)鍋爐吹掃過程占用了大量時間，原吹掃邏輯中要求風(fēng)煙系統(tǒng)中所有風(fēng)門、檔板、二次風(fēng)檔板全開、全關(guān)反饋(開關(guān)量)必須能檢測到，要求過于苛刻，實(shí)際上很難做到這一點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況，對邏輯做了修改，即全開反饋采用開行程限位或模擬量開度≥90%、全關(guān)反饋采用關(guān)行程限位或模擬量開度≤2%。修改后吹掃風(fēng)量仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足>30%的吹掃要求，這樣既不影響安全，問題又得到解決，現(xiàn)在從MFT到重新并網(wǎng)時間從5～6 h縮短至2 h左右。
(關(guān)鍵詞〕汽輪發(fā)電機(jī)組；熱工保護(hù)；存在問題；改進(jìn)措施
華能福州電廠二期2×350 MW汽輪發(fā)電機(jī)組的分散控制系統(tǒng)采用德國西門子公司的TELEPERM XP控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括AS620B基本型自動子系統(tǒng)、AS620F故障安全型自動子系統(tǒng)，SIMADYN D快速控制子系統(tǒng)、S5-95F汽機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)、OM650操作與監(jiān)視子系統(tǒng)、SINEC通訊總線和ES680工程設(shè)計(jì)與調(diào)試子系統(tǒng)。這幾大部分共同實(shí)現(xiàn)了機(jī)組數(shù)據(jù)采集、主輔機(jī)啟停、保護(hù)、聯(lián)鎖、開環(huán)和閉環(huán)控制等。
機(jī)組主輔機(jī)保護(hù)突出了“保證設(shè)備安全”的設(shè)計(jì)思想，這在硬件配置及控制邏輯上充分體現(xiàn)了出來。鍋爐主輔保護(hù)如 送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、給煤機(jī)、鍋爐汽動給水泵等在配置上采用二取一的保護(hù)方式，即兩個保護(hù)回路中任意一個回路發(fā)出跳閘信號設(shè)備就跳閘，而且采用“失電跳閘”的故障安全型保護(hù)；鍋爐主保護(hù)均采用開關(guān)量三取二方式；汽機(jī)主保護(hù)幾乎都采用模擬量三取二方式，在硬件上冗余配置了兩套95F保護(hù)系統(tǒng)，任意一套系統(tǒng)無故障即可保證機(jī)組安全運(yùn)行；汽機(jī)主要輔機(jī)也采用冗余配置。與一期三菱機(jī)組相比，機(jī)組的主輔機(jī)保護(hù)項(xiàng)目多，如主機(jī)保護(hù)達(dá)32套，鍋爐汽動給水泵保護(hù)達(dá)26套，主要輔機(jī)的軸承及繞組溫度保護(hù)均采用單點(diǎn)保護(hù)，而且設(shè)備間的聯(lián)鎖復(fù)雜，幾乎所有的聯(lián)鎖保護(hù)均采用軟件邏輯設(shè)計(jì)而未采用傳統(tǒng)的繼電器。
1、存在問題與改進(jìn)措施
由于機(jī)組的主輔機(jī)保護(hù)套數(shù)多，而且設(shè)備間的聯(lián)鎖復(fù)雜，一臺設(shè)備的故障可能引起一系列設(shè)備的跳閘，最終導(dǎo)致機(jī)組跳閘，再加上安裝和調(diào)試遺留的大量不安全隱患，造成投產(chǎn)后機(jī)組頻繁跳閘，2000年機(jī)組跳閘18次，其中屬于熱工原因的8次。電廠投入了大量精力進(jìn)行一系列改造，熱工方面則以整治現(xiàn)場一次元件為本，另一方面組織力量理順設(shè)備聯(lián)鎖關(guān)系，在保證設(shè)備安全前提下對邏輯進(jìn)行大量修改，同時優(yōu)化自動調(diào)節(jié)性能，提高機(jī)組抗干擾能力。
1.1 輔機(jī)軸承溫度保護(hù)
軸承及繞組溫度均采用單點(diǎn)保護(hù)，采用熱電阻測溫，常有接線接觸不良、線路斷路等引起溫度急劇上升保護(hù)動作。曾多次發(fā)生重要溫度測點(diǎn)誤動，主要輔機(jī)跳閘，導(dǎo)致機(jī)組減負(fù)荷或最終機(jī)組跳閘等事故。軸承及繞組溫度的上升應(yīng)該是一個連續(xù)變化的過程，不應(yīng)是突變的，即升至保護(hù)定值-10℃的時間應(yīng)大于3 s。根據(jù)這個規(guī)律，并利用溫度值超過量程10%或測量回路斷線出現(xiàn)“壞質(zhì)量”現(xiàn)象，提出如下解決辦法：(1)對所有接線端子緊固；(2)在溫度保護(hù)邏輯中加上“壞質(zhì)量”閉鎖功能。這樣既消除了誤動，又保證了保護(hù)的無延遲。該項(xiàng)措施在2000年7月實(shí)施后，至今沒有發(fā)生過接線接觸不良而可能引起的事故。
1.2 磨煤機(jī)火焰喪失保護(hù)
二期1臺磨煤機(jī)有6個燃燒器，原設(shè)計(jì)1臺磨煤機(jī)6個火焰喪失1個，磨煤機(jī)跳閘。而實(shí)際上6個火焰喪失1個的可能性太大，在調(diào)試初期根本無法運(yùn)行，通過與制造廠家探討，該保護(hù)由“6個火焰喪失1個保護(hù)動作”改為“6個火焰喪失3個保護(hù)動作”。該項(xiàng)保護(hù)的更改，大大減少了磨煤機(jī)的跳閘，但仍不時出現(xiàn)磨煤機(jī)火焰喪失保護(hù)動作。通過觀察發(fā)現(xiàn)火焰檢測探頭的安裝存在一定死角，無法真實(shí)監(jiān)視到燃燒器的主要火焰區(qū)，通過逐一改變安裝位置，并在火焰檢測探頭前加裝光纖后，情況得到明顯改善。
1.3 磨煤機(jī)出口門“開”反饋保護(hù)
磨煤機(jī)6個出口門由1個雙線圈電磁閥控制對應(yīng)的6個兩位式氣缸來控制其開關(guān)，且該電磁閥屬于失電閉鎖型，由于磨煤機(jī)的振動等，氣缸接頭存在微漏，氣缸內(nèi)氣壓就會逐漸下降，得不到補(bǔ)充，磨煤機(jī)振動會引起氣缸縮回現(xiàn)象，致使出口門開反饋脫離，開信號丟失。而當(dāng)6個出口門開反饋失去3個時磨煤機(jī)保護(hù)跳閘。針對實(shí)際情況，采取了改進(jìn)措施：(1)做好定期檢查工作，盡量減少氣缸接頭漏氣量；(2)當(dāng)給煤機(jī)運(yùn)行且有煤時，若沒有狀態(tài)偏差，而磨煤機(jī)出口門6個開反饋中有1個丟失，則電磁閥自動帶電補(bǔ)氣，同時當(dāng)開反饋丟失時，給運(yùn)行人員報警提示，以便通知熱工人員檢查。
1.4 磨煤機(jī)一次風(fēng)流量測量改造
磨煤機(jī)一次風(fēng)流量測量原采用歐羅巴差壓取樣，取樣端的開孔尺寸僅1 mm，很容易堵塞，需經(jīng)常吹掃取樣管路，而且多次導(dǎo)致風(fēng)量低于18 m3/s，引起給煤機(jī)跳閘。為徹底解決問題，于2001年底全部更換為國產(chǎn)文丘利測風(fēng)裝置，并結(jié)合實(shí)際情況，參照一期一次風(fēng)流量保護(hù)，更改為：磨煤機(jī)出口與爐膛差壓低于1 kPa且磨煤機(jī)一次風(fēng)流量低于18 m3/s保護(hù)跳閘給煤機(jī)。改造后不易堵塞，沒有再發(fā)生過一次風(fēng)測量問題引起的給煤機(jī)跳閘。
1.5 汽機(jī)“通風(fēng)閥”保護(hù)改造
二期設(shè)備與一期有個不同的地方：高壓缸排汽有個“通風(fēng)閥”直通凝汽器，主要用于汽機(jī)沖轉(zhuǎn)至并網(wǎng)帶初負(fù)荷期間，高壓缸進(jìn)汽量小，高壓缸排汽溫度高時排汽至凝汽器，增加高壓缸進(jìn)汽量，保護(hù)汽輪機(jī)。由于其行程開關(guān)多，動作不到位，從汽機(jī)沖轉(zhuǎn)至并網(wǎng)帶初負(fù)荷期間，常有行程開關(guān)誤動、減溫水流量不足而引起汽機(jī)跳閘，調(diào)試期間西門子專家曾經(jīng)做過多次試驗(yàn)，定值多次修改都無法解決。通過分析研究，提出了在“通風(fēng)閥”出口加裝兩個溫度測點(diǎn)，并引入保護(hù)回路，在“通風(fēng)閥”動作時若“通風(fēng)閥”出口溫度均未達(dá)70℃而不需跳閘汽機(jī)，這樣難題迎刃而解。
1.6 鍋爐給水泵相關(guān)邏輯改造
鍋爐給水泵方面存在的問題也較多，多次造成鍋爐汽包水位MFT。主要問題有：(1)汽動給水泵轉(zhuǎn)速控制分散在AS620B、SIMADYN兩子系統(tǒng)中完成，AS620B作為運(yùn)行人員操作接口并給出轉(zhuǎn)速指令，SIMADYN中設(shè)計(jì)了汽缸上下溫差大閉鎖升速等控制功能，而升速被閉鎖時沒有給出相應(yīng)報警。采取措施：從SIMADYN子系統(tǒng)引一閉鎖信號至AS620B中報警，并增設(shè)轉(zhuǎn)速指令與實(shí)際轉(zhuǎn)速偏差報警。(2)汽動給水泵故障跳閘時聯(lián)鎖啟動電動給水泵，但電動給水泵啟動瞬間，入口流量劇增，造成入口濾網(wǎng)差壓瞬間達(dá)到保護(hù)定值60 kPa以上(濾網(wǎng)未臟)，電動給水泵一啟動立即又跳閘，鍋爐汽包補(bǔ)水不及，多次汽包低水位MFT。采取措施：在電動給水泵啟動的前3 s閉鎖該保護(hù)。(3)給水調(diào)節(jié)切“手動”時，稍有不慎，就會觸發(fā)鍋爐給水泵的轉(zhuǎn)速與流量保護(hù)、出口壓力與流量保護(hù)動作。針對該保護(hù)增設(shè)了3臺給水泵的特性曲線畫面，代表給水泵特性的光標(biāo)超出特性曲線邊緣時保護(hù)動作，這樣很直觀，便于運(yùn)行人員調(diào)整轉(zhuǎn)速時使光標(biāo)不超出特性曲線邊緣，減少給水泵跳閘。
1.7 操作畫面優(yōu)化，增強(qiáng)報警功能
二期機(jī)組除了保留幾個事故按鈕外，全部實(shí)現(xiàn)軟手操。由于操作畫面多，不利監(jiān)視，在事故處理時也一定程度上制約了運(yùn)行人員的處理。通過對主要操作畫面合并優(yōu)化以及增加報警信息，如凝汽器水位控制、除氧器水位控制、汽包水位控制3個畫面合并成1個畫面；過熱汽溫調(diào)節(jié)、再熱汽溫調(diào)節(jié)3個畫面并成1個畫面；送風(fēng)調(diào)節(jié)、引風(fēng)調(diào)節(jié)2個畫面并成1個畫面；機(jī)組負(fù)荷控制畫面上增加煤量、汽包水位、主蒸汽壓力等相關(guān)監(jiān)視信號等，方便了運(yùn)行人員監(jiān)視與處理，使得事故得到進(jìn)一步降低。
1.8 機(jī)組啟動過程邏輯修改
機(jī)組跳閘后重新啟動時間長，通過對啟動過程有關(guān)數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)鍋爐吹掃過程占用了大量時間，原吹掃邏輯中要求風(fēng)煙系統(tǒng)中所有風(fēng)門、檔板、二次風(fēng)檔板全開、全關(guān)反饋(開關(guān)量)必須能檢測到，要求過于苛刻，實(shí)際上很難做到這一點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況，對邏輯做了修改，即全開反饋采用開行程限位或模擬量開度≥90%、全關(guān)反饋采用關(guān)行程限位或模擬量開度≤2%。修改后吹掃風(fēng)量仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足>30%的吹掃要求，這樣既不影響安全，問題又得到解決，現(xiàn)在從MFT到重新并網(wǎng)時間從5～6 h縮短至2 h左右。
環(huán)保知識
職業(yè)衛(wèi)生
文檔應(yīng)用