600MW火电机组汽轮机嘶动逻辑改造.pdf

第l 4 卷 2 0 1 2 年 第n 期 电力安全技术 J 6 0 0 M W 火电机组汽轮机 动逻辑改造 陶 震 ，柏 杨。 ，汪杰斌 ，穆斌 1 ． 国投 宣城 发电有限责任公 司，安徽 宣城2 4 2 0 5 2 ； 2 ． 中电国际 芜湖 发 电有限责任公 司，安徽 芜湖 2 4 1 0 0 9 [ 摘要]介绍 了某发 电公 司6 0 0 MW 机组汽轮机振动保护功能及其实际应用情况。针对调试 检修过程中存在的问题 ，提 出了改进措施 ，实践证明改造效果 良好。指 出现代化大型机组不仅需要 功 能完善 的保 护 系统 ，还 需要 可靠的保 护功 能。 [ 关键词]T S I； 振动 ；汽轮机 ；改造 某发 电公司 1 号机组为哈尔滨汽轮机厂生产的 C L N6 0 - --2 4 ． 2 ／ 5 6 6 ／ 5 6 6型超临界参数、一次中间 再热、单轴 、三缸、四排气反动式双背压凝汽式汽 轮机。高中压部分采用三菱公司技术 ，低压缸采用 哈汽厂 自主开发的新一代超临界 6 0 0 Mw 汽轮机 技术。然而，机组的热工逻辑和热工保护信号的取 信方式和配置还不完善，特别是汽轮机 T S I 系统的 振动逻辑 ，因其单点信号的不可靠性 ，导致运行机 组跳闸情况时有发生。 1 T S I 结构 l 号机组配套使用德 国 e p r o提供的 MMS 6 0 0 0 系列保护测量监测装置，由主机和就地设备组成。 1 主机包括 转速、健相模块 MMS 6 3 1 2 ， 轴 向 位 移 模 块 MMS 6 2 l 0 ， 偏 心 模 块 MMS 6 2 2 0 ， 高压 相 对 膨 胀模 块 MMS 6 2 l 0 ， 低压 相 对 膨 胀模 块 MMS 6 4 1 0 ，轴 振 模 块 MMS 6 1 1 0 ，瓦 振 模 块 MMS 6 1 2 0 ， 热 膨 胀 模 块 MMS 6 4 l 0 ， 总 线 班 框 架 MV6 0 0 ， 组态软件 MMS 6 9 1 0 ， 通讯模块 MMS 6 8 2 3 和 电源模块 QUI NT P S 。 2 就地设备包括速度传感器、电涡流传感 器 探头 、延伸电缆和前置器 。 2 T S I 功能 通过监测模件测量 汽轮机运行 时的相应参数 ， 当被测参数达到设定的报警值或危险值时 ，模件相 应的报警指示灯亮， 相应的报警或危险继电器动作 ， 以达到保护转动机械安全运行的目的。此外，模件 还输 出模 拟量信 号到 DC S，通过振动数据 采集 系 统分析汽轮机的运行状态和振动原因。 3 T S I 电涡流传感器工作原理 T S I 电涡流传感器用于静态和动态位移量的非 接触式测量 ，通过传感器端部线圈与被测物体 导 电体 的间隙变化来测量物体振动的相对位移和静 态位移 ，与被测物不发生直接 的机械接触 ，具有很 宽的使用频率范围 0～1 0 H z 。 电涡流传感器 的工作原理如下。在传感器的端 部有一线圈，通 以频率较高 一般为 l ～2 MHz 的交变 电压 ，如图 l 所示。当线圈平面靠近某一导 体面时，由于线圈磁通链穿过导体，使导体的表面 层感应 出一涡流厶，而 厶所形成的磁通链又穿过原 线圈，这样原线圈与涡流 “ 线圈”形成有一定耦合 的互感 ，最终原线圈反馈一等效 电感。而耦合系数 的大小又与二者间的距离及导体的材料有关。当材 料一定时 ，耦合系数与距离 d有关，d增加时，耦 合减弱 ，等效电感增加。因此 ，可通过测定等效 电 感的变化来间接测定 d的变化。 4 T S I 系统故障原因分析与处理 4 ． 1 T S I 测量部分、机柜接地不规范引起的跳机 1 火电机组汽轮机振动逻辑在 出厂时大多设 一 一 J 电 力安 全 技 术 第14 卷 2 0 1 2 年 第l 1 期 计为单点跳闸。在机组运行或停机期间 ，振动测量 信号常有突变 相对振动 现象 ，其原 因多为传感 器与延伸 电缆接头接触不 良、绝缘没有处理好等。 若将汽轮机振动逻辑设计为单点跳闸， 易导致跳机。 图 1 电涡流传感器工作原理 2 T S I 系统 中的每个 电涡流传感器对应 l 根 延伸 电缆和 1 个前置器，三者构成测量整体 ，如图 2所示。T S I 系统有相应的阻抗和特性 曲线，一旦 测量系统的曲线发生变化 ，会引起信号异常。传感 器头部有 1 个线圈，当前置器 中高频振动电流通过 延伸 电缆输入该线圈时，会产生 1 个轴 向磁场。当 被测金属体靠近此磁场时，会切割磁力线产生电涡 流 ，该 电涡流的大小随传感器与被测体表面的距离 大小而变化，并经过延伸电缆送至前置器检波 、放 大 ，转化成 电压信号 ，即间隙电压。当有外部磁场 影响该线圈时，振动间隙电压就会产生异常变化， 引起汽轮机振动测量信号异常 ，造成跳机。 汽轮机轴承 图2 同一轴承使用 2 套振动监测设备 3 振动传感器延伸 电缆接头与前置器 因检修 后紧固程度不够、机组长时间运行及气候变化 ，可 一 一 造成振动传感器与延伸电缆接头处出现氧化等，会 导致汽轮机振动测量信号发生波动，这常发生在电 涡流传感器 中。此外，在检修安装时 ，电涡流传感 器的接头容易夹杂杂质或油污 ，使振动传感器的电 阻值发生变化，从而改变测量系统的特陛，引起振 动信号波动。 4 测量 回路 中信号 电缆的老化将造成测量信 号的波动。传感器的 电缆应远离高温区域。将 电缆 穿人金属蛇形软管 ，可避免电缆高温对测量信号稳 定性的影响，同时也可避免因轻微踩踏造成 电缆破 损引起的测量信号波动。 5 振动 电缆接地必须正确、可靠。要求每套 振动信号采用 1 根信号 电缆 ，且振动信号 电缆的屏 蔽层在就地接线端应绝缘浮空，接入机柜的振动信 号 电缆应将屏蔽线接入 T S I 机柜接地母排上。 4 ． 2 T S I 振动安全可靠性技术要求 1 汽轮机 T S I 系统应采用双路冗 余 电源供 电 ， 并配置 2块 电源模块，以实现该 电源装置无隙 切换。确保在失去任一路 电源时，MMS 6 0 0 0系统 均不需要初始化。初始化时，所有 T S I 信号输出将 达到最大值 。 2 由于 MMS 6 0 0 0系列 电涡流传感器与延伸 电缆的中间接头 为插拔件 存在设计缺陷，应逐 步将汽轮机 T S I 系统原带有 中间接头的振动传感器 及延伸电缆更换为没有 中间接头的振动传感器 ，避 免因振动传感器中间接头接触不良、绝缘性能不好 而引起的振动信号异常。 4 ． 3 保护逻辑优化 1 汽轮机振动信号跳闸继 电器采用 2路 逻 辑相 “ 或” 输出， 当任一继电器动作时， 接点闭合， 输出跳 闸信号，防止保护拒动。 2 由于现场环境的影响，测量汽轮机的瓦振 易受到外界信号干扰 ，造成测量信号失真。瓦振与 相对振动的矢量和称为汽轮机绝对振动 ，建议不使 用汽轮机绝对振动作为跳 闸输出，只将汽轮机瓦振 信号作为 D C S显示及报警使用。单独使用汽轮机 的相对振动信号作为跳闸输出更加可靠。 3 大多数汽轮机在 出厂设计时将 T S I 相对振 动设计为单点跳闸，应将 T S I 相对振动改为 “ 任一 轴承相对振动 X方向达到报警值与 Y方向危险值” 或 “ 任一轴承相对振动 X方 向达到危险值与 Y方 向报警值”的跳闸逻辑 比较合适。 第 l 4 卷 2 0 1 2 年第 l l 期 电 力 安 全 技 术 5 T S I 振动逻辑修改 1 汽轮机振动原跳闸逻辑如图 3所示。汽轮 机 1～9号瓦 X、Y方 向共计 l 8套振动跳机 信号 接点。首先将就地采集的电信号送至主机卡件 ，再 由模块判断该信号是否达到跳机值 。当任一点信号 达到跳机值 ，继 电器 Z J 2 6 、Z J 2 7 动作并输 出 3副 干接点 ，其 中继 电器 Z J 2 6 、Z J 2 7各输 出 1 副接点 送至 E T S跳 闸，另 1 副接点送至 DS C报警使用。 跳闸继 电器 2 4 V a l ZJ 2 6a 2 。z z l l 1 4 。z zJ 5 6 DZ Z J 5 7 一 DZ Z J 5 8 2 d - V a l a 2 DZZJ 5 9 ．2 1 -o D z z J 6 0 2 4 0- - - --- 0 1 - X C1 - CH1 0V c 芏兰 x． 。 c 一 旦 。 _ 坠 一一旦 芏 。 C _ 旦 _ o 蔓鱼 。 C 苎 - c _ c _ - -_ 芏 c 。 。 。 c 图 3 汽轮机振动跳闸逻辑 初始设计 2 改造后的汽轮机振动跳闸逻辑如图 4所 示 。汽轮机每个轴承 X、Y方 向振动信号通过模块 输出至报警继电器和危险继电器，每个继电器输出 2副接点。再通过硬接线将每个瓦的轴承振动报警 值与危险值相 “ 与” ，即任一轴承相对振动 “ X方 向达 到报警值与 Y方 向危 险值 ”相 “ 与”或 “ X 方向达到危险值与 Y方向报警值”相 “ 与” 。 6 T 1 运行维护 1 现场应贴警示牌 严禁磁性物体靠近传感 J 器 ，严禁在靠近传感器区域使用对讲机或手机。 2 T S I 系统在大修期间时，应将成套设备送 至具有检验资格证的检定单位进行系统测试 、 检验 ， 并出具合格的检验报告 。运行期闾，应定期检查振 动等信号 的历史趋势 ，若发生信号异常波动现象 ， 应引起相关部 门高度重视，立 即开票检查处理，如 检查振动传感器接头是否松动 ，绝缘是否正常 ，杂 质是否清除干净等。 3 在机组启动前 ，应进行汽轮机 T S I 振动静 态试验 ，对每套保护信号逐一确认。 4 在安装汽轮机 T S I 振动传感器时， 做好安 装调试记录， 明确记录每个传感器的安装间隙电压 。 2 4 V／R 2 A 1 A 2 K 2 K 3 、， - 、 _ ， ’ 7 } l I n ． ． 1 4 2 1． ．2 4 图4 汽轮机振动跳闸逻辑 改造后 7 结束语 0V 根据目前大型机组振动监测运行情况，大多数 汽轮机在出厂后，已将振动逻辑修改为 X、Y方向 报警与危险值触发 E TS 。本着 “ 既要防止拒动 ，也 要防止误动”的原则，避免机组在实际运行中发生 环境等因素而引起的误动，保证 T S I 系统的可靠运 行 。通过设计合理的逻辑电路，及时对其进行检修 和维护 ，使该发 电公司取得 了一定的成效 ，确保了 安全生产。 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 4 -l 6 一 9一 毕 等 等 等 一 挚