上海自動化儀表股份有限公司
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閱讀：681發(fā)布時間：2022-1-17
摘 要：低真空保護是汽輪機的一項重要保護，而國內引進型機組低真空保護大多采用單或雙管路由凝汽器引入在線試驗塊的方式，后通過壓力控制器進入ETS系統(tǒng)，不僅不符合重要保護可靠性設置要求，且該方式真空漏泄故障點多，保護誤動的機率*，有必要對此保護系統(tǒng)進行改造。通過對原有的低真控系統(tǒng)壓力控制器取樣方式及功能進行調整，便可使機組低真空保護滿足二十五項反措中相關重要保護設置要求，保證機組低真空保護的可靠性。
引言
白山熱電有限責任公司（以下稱“白熱電”）兩臺300MW機組產自上汽集團，是兩臺比較典型的引進型機組，機組采用三缸兩排汽布置，DEH為上海新華6.0系統(tǒng)，主汽輪機保護為上汽提供技術支持的羅克維爾A－B雙冗余PLC+PROFACE2500觸摸屏支持在線試驗功能獨立的ETS系統(tǒng)。由于這種引進型機組的低真空保護大多采用雙儀表管路或單儀表管路方式，由凝汽器引入在線試驗塊，接入4個壓力控制器（并、串聯(lián)方式），壓力控制器信號再進入ETS系統(tǒng)，以實現(xiàn)機組低真空保護的在線試驗及保護功能 [1] 。實際運行表明，這種設計導致低真空保護誤動的機率升高，大大降低了機組保護的可靠性。本文針對這一問題，從提高該保護可靠性出發(fā)提出解決方案，供同類機組的專業(yè)人。
1 真空系統(tǒng)保護問題
1.1 真空保護系統(tǒng)設置
白熱電凝汽器真空低壓力控制器共有8個，停機保護有4個壓力控制器，真空低報警壓力控制器有4個。其中低真空保護停機4個壓力控制器分別是：63-1/LV、63-2/LV、63-3/LV、63-4/LV與實驗塊連接，然后由單獨的一根儀表管取至凝汽器。測點取樣管路就地設備布置圖與示意圖分別如圖1、圖2所示。
低真空保護保護邏輯設置為：4個壓力控制器“兩兩相并兩兩相或”邏輯關系。如圖3 [2] 所示，真空低報警壓力控制器有4個，取樣管路布置如圖4所示。
ETS控制系統(tǒng)設備羅克維爾A－B雙冗余PLC，如圖5所示，左上3個轉速二次儀表為超速保護，右下為PROFACE2500觸摸屏支持在線試驗功能，右上為本特利3500振動保護。
1.2 真空保護系統(tǒng)存在問題
真空過低，會造成排汽溫度過高，不僅會影響汽輪機的出力和降低熱經濟性，而且真空降低過多還會因排汽溫度過高和軸向推力，導致機組振動，當機組進汽量突然增加時也會造成真空快速降低甚至使低壓缸內負壓變正壓，導致設備嚴重損壞，所以汽輪機低真空保護是影響機組安全的一項重要保護。
但本系統(tǒng)凝汽器的真空取樣管路是單獨的一根儀表管引至低真空保護實驗塊，連接多個壓力開關，取顯然不滿足“二十五項反措中（9.4.3防止熱工保護失靈：保護信號應遵循從取樣點到輸入模件全程相對獨立的原則） [1] ”的要求，此外由于低真空保護實驗塊上的接點較多（不僅要有各支路的手動截止門、試驗門、壓力表、盤根等，試驗塊還要整合壓接在機前箱上），當發(fā)生取樣管堵塞或管路中任一接點泄露（負壓漏泄檢查較困難）的情況，都將導致真空保護誤動作，降低了機組運行的安全性。
1.3 真空保護系統(tǒng)故障案例
凝汽器真空取樣及試驗塊連接多個儀表設備的設計方式，已導致保護誤動（國內已多發(fā)）故障多次發(fā)生，如：
1）2007年6月28日，某廠4號機組跳閘，汽輪機ETS首出“凝汽器真空低”。經仔細檢查，發(fā)現(xiàn)為旁路用真空壓力開關鎖緊螺母松動所致。該真空壓力開關與主保護用真空壓力開關安裝于同一個測量管路上，事后確認，檢修人員在安裝壓力開關時，空氣由鎖緊螺母墊片處被抽入處于真空狀態(tài)的測量管路中，使得測量管路真空急劇下降，真空保護動作，汽輪機跳閘。
2）某600MW機組的一組真空低測點為3個，但均由一個取樣管采集而來，只是變送器配置3個，然后完成三取二邏輯運算。某次取樣管堵塞，導致3個變送器同時動作，直接跳機。
3）2011年5月17日13時,某廠#4機發(fā)電機負荷199MW，B小機真空84.1kPa，指示偏低，檢修處理小機真空低缺陷時，B小機跳閘,首出“低真空保護動作”，RB動作，后因汽包水位控制異常，機組停運。檢查發(fā)現(xiàn)B小機真空變送器二次門活接緊力不夠、密封不嚴，檢修人員在操作閥門時導致漏泄增大，導致與其相連的測量系統(tǒng)真空下降，達到B小機真空低保護動作值，是B小機跳閘的原因。這樣的例子很多，現(xiàn)場查看圖1所示的真空保護就地設備連接回路，發(fā)現(xiàn)易漏處多達30余處，而引入管又為單管，很難保護真空保護的可靠性，誤動的機率很高，這對于檢修、運行及維護均十分不利，為此需進行改造。
2 問題整改處理
2.1 焊接處理
首先，對取樣管路中的三通及部份接頭進行了焊接處理，如圖6所示。
由圖6可見，只對原三通及部分接頭進行焊接處理，并不能從根本上消除易漏點，且仍未能解決不滿足二十五項反措要求的問題。為此利用機組檢修的機會對低真空保護系統(tǒng)進行了較為*的改造。
2.2 改造方案
改造方案要克服原取樣系統(tǒng)中的問題，但仍要保持原真空保護系統(tǒng)實現(xiàn)在線實驗功能，同時，要滿足二十五項反措中重要保護單獨取樣的原則、減少易漏泄點，還要實現(xiàn)運行中可對壓力控制器進行檢查或校驗。為保證保護系統(tǒng)可靠性，經專業(yè)人員討論，最終確定了如下方案：
1）將凝汽器真空低停機保護4個壓力開關63-1,/,LV、63-2,/,LV、63-3,/,LV、63-4,/,LV取樣管路與真空低報警開關互換，用最小的改造解決獨立取樣的問題。
2）在原開關二次門后增加試驗接頭，以保證保護開關在線檢查、試驗的功能。
3）所有的接頭閥門改用真空用焊接閥門，消除易漏泄點數(shù)。
4）試驗接頭用絲堵堵住，非試驗時禁止開啟，減少運行中漏泄的可能性。
2.3 改造后效果
改造后凝汽器真空低停機保護測點取樣管路布置示意圖如圖9，現(xiàn)場實際安裝圖如圖8所示
改造后的保護取樣，不但滿足“二十五項反措”要求“重要保護獨立取樣”的原則，上減少了易漏泄點、故障點，還實現(xiàn)了真空低保護在線試驗功能和壓力控制器在線檢查校驗功能。系統(tǒng)投入運行后的效果證明，有效地提高了凝汽器真空低停保護系統(tǒng)的可靠性。
2.4 改造前、后在線試驗簡介
1）改造前介紹
圖9、圖10 [2] 為ETS通道試驗示意圖，通過操作真空保護試驗塊中的1號渦街閥動作，實現(xiàn)“63-1/LV、63-3/LV”壓力控制器取樣。
管關閉后，ETS內通道1動作，同樣操作真空保護試驗塊中的2號渦街閥動作實現(xiàn)“63-2/LV、63-4/LV”壓力控制器取樣管關閉后，ETS內通道2動作。此種方法雖簡單、快速，可在實際的機組運行中用此方法做試驗多數(shù)會因真空保護取樣系統(tǒng)漏氣而（渦街閥多次動作后嚴密性下降、可靠性較低）導致真空保護可靠性下降，所以一般很少有廠采用渦街閥真空在線試驗。另外此試驗并不能檢查壓力控制器的動作點（壓力控制器作為保護的弊端）。
2）改造后介紹
① 如圖7，通過關閉“63-1/LV、63-3/LV”壓力控制器取樣管一次門實現(xiàn)ETS內“通道1”動作檢查；通過關閉“63-2/LV、63-4/LV”壓力控制器取樣管一次門實現(xiàn)ETS內“通道2”動作檢查，還可單一關閉任一回路一次門，檢查單個低真空保護回路，均實現(xiàn)可靠的機組在線試驗功能。
② 通過在試驗口加裝標準表（如圖11），可以實現(xiàn)對每個管路真空漏泄情況的檢查，還可利用標準表進行壓力控制器的在線檢定，如需在線檢查控制器也可擴展加裝監(jiān)視儀表。
根據熱工技術監(jiān)督要求，需保證EST系統(tǒng)AST渦街閥每季度動作一次（試驗記錄）；機組低真空保護需有在線試驗功能，并保證每半年一次（試驗記錄），以確保主要保護的可靠性。原有的試驗系統(tǒng)雖有功能，但因可靠性低等問題，無法滿足專業(yè)管理（大多電廠因安全考慮已放棄在線試驗，實則隱患多多）。通過改造不僅實現(xiàn)了熱工保護定期試驗的要求，滿足保護系統(tǒng)預控、預查、預警可監(jiān)督性能，更重要的是有效的保證了機組“真空保護”的可靠性。
3 結束語
引進型機組的真空保護系統(tǒng)在理論上有很多方便于生產的設計理念，如通過渦街閥實現(xiàn)在線實驗的功能，但在實際的使用中存在很多的問題，并不能滿足現(xiàn)場生產的需要。對于類似的設計，不要一味的追求方便，“標準設計不能輕易改進”的思想，要以力求符合生產需求，實事求是的態(tài)度進行設備改造，以提高保護系統(tǒng)的可靠性。
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