機(jī)組跳閘汽輪機(jī)ETS 無(wú)跳閘首出原因分析

1、機(jī)組跳閘汽輪機(jī)ETS 無(wú)跳閘首出原因分析摘要 某廠汽輪機(jī)組在緊急跳閘系統(tǒng)無(wú)任何跳閘首出的情況下主汽門關(guān)閉，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)跳閘，鍋爐主燃料跳閘保護(hù)動(dòng)作。分析了可引起該問(wèn)題的幾種可能原因：就地手動(dòng)打閘停機(jī)，危急遮斷器動(dòng)作，熱工控制系統(tǒng)故障等，同時(shí)給出了預(yù)防、改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞 汽輪機(jī)組；跳閘首出；危急遮斷裝置；調(diào)節(jié)系統(tǒng)；掛閘系統(tǒng)簡(jiǎn)介某廠1 號(hào)汽輪機(jī)組（300 MW）數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱DEH）采用ABB 公司生產(chǎn)的Symphony系統(tǒng)，ETS（緊急跳閘系統(tǒng)）采用該廠隨機(jī)組配供的控制系統(tǒng)， 內(nèi)部邏輯采用了MODICON 系列可編程控制器，跳閘首出記憶信號(hào)送入新華DCS 系統(tǒng)。機(jī)組于2006-12 投

2、入商業(yè)運(yùn)行。汽輪機(jī)組危急遮斷系統(tǒng)。2 故障過(guò)程及現(xiàn)象（1） 2010-06-07T09：34：30 機(jī)組負(fù)荷198.5 MW，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速3 000 r/min， 抗燃油壓力14.5 MPa，機(jī)組運(yùn)行正常；（2） 09：34：31 汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉，機(jī)組負(fù)荷突然降至0 MW，主汽壓力升高，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降；發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘，跳閘歷史記錄曲線如圖2。機(jī)組跳閘時(shí)，汽輪機(jī)ETS 跳閘畫(huà)面無(wú)任何跳閘首出；（3） 09：34：32 鍋爐MFT 動(dòng)作。鍋爐MFT 跳閘首出“汽輪機(jī)跳閘”。經(jīng)過(guò)調(diào)取歷史曲線，“汽輪機(jī)跳閘1、2、3” 沒(méi)有動(dòng)作歷史，而主汽門關(guān)閉反饋有反轉(zhuǎn)信號(hào)，從而確認(rèn)汽輪機(jī)跳閘信號(hào)是

3、主汽門關(guān)閉所致；高壓主汽門、中壓主汽門確定已經(jīng)關(guān)閉，即抗燃油系統(tǒng)油壓消失。汽輪機(jī)跳閘后，緊急跳閘系統(tǒng)無(wú)任何跳閘首出。3 原因分析該機(jī)組的掛閘過(guò)程為：遠(yuǎn)方DEH 系統(tǒng)給出掛閘指令復(fù)位電磁閥1YV 帶電，將0.2 MPa 左右的透平油注入到危急遮斷裝置的第1 個(gè)壓力腔室在壓力腔室內(nèi)活塞的帶動(dòng)下， 連桿帶動(dòng)第2 個(gè)腔室活塞運(yùn)行， 同時(shí)帶動(dòng)遮斷隔離閥組動(dòng)作阻斷油路建立油壓第1 個(gè)腔室中的頂桿達(dá)到行程開(kāi)關(guān)ZS1 位置ZS1 由閉合狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)， 同時(shí)EH 油壓力開(kāi)關(guān)PS1、PS2、PS3 三取二動(dòng)作（壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作定值為7.8 MPa）撐鉤在旋轉(zhuǎn)彈簧的作用下復(fù)位（如圖1 中所示位置）壓力信號(hào)及行程開(kāi)關(guān)

4、ZS1 閉合信號(hào)存在后，該信號(hào)使復(fù)位電磁閥1YV 失電排除第1 個(gè)腔室中的壓力透平油， 活塞在彈簧力的作用下恢復(fù)原位置第2 個(gè)腔室中的活塞在彈簧力的作用下也向原位置移動(dòng)，但由于撐鉤已經(jīng)復(fù)位，頂住了第2 個(gè)腔室中的右側(cè)頂桿機(jī)組機(jī)械掛閘完成，行程開(kāi)關(guān)ZS1 再次由斷開(kāi)狀態(tài)變?yōu)殚]合狀態(tài)，控制組態(tài)判斷汽輪機(jī)掛閘成功。機(jī)組無(wú)跳閘首出記憶存在以下幾種可能。3.1 就地手動(dòng)打閘停機(jī)即人為操作手動(dòng)停機(jī)機(jī)構(gòu)使汽輪機(jī)跳閘。手動(dòng)停機(jī)操作將直接導(dǎo)致汽輪機(jī)危急遮斷器撐鉤動(dòng)作，使隔離閥組動(dòng)作，直接卸掉高壓抗燃油壓力，主汽門關(guān)閉， 汽輪機(jī)跳閘。該過(guò)程無(wú)信號(hào)送入DCS 系統(tǒng)。3.2 危急遮斷器動(dòng)作危急遮斷器（汽輪機(jī)飛環(huán)）動(dòng)作

5、將自動(dòng)打掉危急遮斷器撐鉤導(dǎo)致EH 油泄壓。可能原因：（1） 機(jī)械超速，危急遮斷器飛出。故障時(shí)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)維持在（3 000±2） r/min，可排除此原因。（2） 噴油試驗(yàn)電磁閥漏油。如果機(jī)組運(yùn)行中噴油試驗(yàn)電磁閥存在滲漏， 將導(dǎo)致機(jī)組在穩(wěn)定轉(zhuǎn)速工況下跳閘，并且無(wú)跳閘首出記憶。3.3 熱工控制系統(tǒng)故障汽輪機(jī)跳閘聯(lián)跳鍋爐控制組態(tài)見(jiàn)圖3，DEH 系統(tǒng)保護(hù)電氣原理見(jiàn)圖4。組態(tài)說(shuō)明如下：“主汽門關(guān)閉反饋（由DEH 來(lái)）”：由DEH 系統(tǒng)通過(guò)邏輯判斷后硬接線送入DCS 系統(tǒng)，DEH 組態(tài)中判斷條件為高壓主汽門任意1 個(gè)關(guān)閉同時(shí)中壓主汽門任意1 個(gè)關(guān)閉，觸發(fā)“主汽門關(guān)閉”信號(hào)；“汽機(jī)跳閘1、2、

6、3”：為熱工ETS 保護(hù)判斷后的汽輪機(jī)跳閘信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)故障無(wú)跳閘首出可能原因：（1） 汽輪機(jī)ETS 及DCS 的SOE （Sequence ofEvent，事件序列記錄）系統(tǒng)故障。通過(guò)跳閘后的相關(guān)試驗(yàn)， 證明熱工ETS 及DCS 的SOE 系統(tǒng)工作狀態(tài)正常，排除了該原因。（2） 汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)故障，試驗(yàn)用繼電器誤動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)組跳閘無(wú)首出記憶。汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)（TPS）由3 塊TPS02 模件及以電纜連接的1 個(gè)TPSTU02端子單元組成， 所有與電子超速保護(hù)有關(guān)的功能皆由模件及端子單元監(jiān)測(cè)和完成， 保護(hù)功能獨(dú)立于控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和多功能處理器。汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采用3 冗余輸入方式、3 選2 保護(hù)

7、邏輯，具有在線試驗(yàn)的能力。3 項(xiàng)保護(hù)功能都有4 個(gè)繼電器輸出至液壓集成塊，主要實(shí)現(xiàn)超速保護(hù)（OSP）、汽輪機(jī)跳閘低壓遮斷保護(hù)（TRIP）、高壓遮斷保護(hù)（EHC）及功率不平衡保護(hù)（PLI）功能。機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性明顯提高TRIP 可取代或與原廠家配置的電動(dòng)跳閘（一般為汽輪機(jī)控制油油路中的1 個(gè)電磁卸荷閥）并行操作，以快速關(guān)閉汽輪機(jī)閥門。此項(xiàng)保護(hù)的動(dòng)作轉(zhuǎn)速一般設(shè)定為額定轉(zhuǎn)速的110。EHC 與TRIP 配合操作， 激勵(lì)高壓遮斷集成塊以泄掉所有閥門油動(dòng)機(jī)油壓。動(dòng)作轉(zhuǎn)速同樣設(shè)定為額定轉(zhuǎn)速的110。EHC、TRIP 保護(hù)動(dòng)作的條件為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的110%，同時(shí)3 塊TPS02 轉(zhuǎn)速板至少有

8、2塊已經(jīng)動(dòng)作， 但是故障時(shí)機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速在3000 r/min 左右且較穩(wěn)定，因此該信號(hào)動(dòng)作的可能性不大。但根據(jù)電氣原理圖， 如果TRIP 保護(hù)試驗(yàn)繼電器4（圖4 中2-7A-TB9-（56）發(fā)生誤動(dòng)作，將出現(xiàn)以下動(dòng)作過(guò)程：TPSTU02 板中TRIP 保護(hù)繼電器4 誤動(dòng)作AST 電磁閥失電及停機(jī)電磁鐵帶電（3YV）汽輪機(jī)EH 油泄壓壓力監(jiān)視開(kāi)關(guān)PS1、2、3 動(dòng)作汽輪機(jī)復(fù)位信號(hào)消失ZS2 在正常位（危急遮斷器在掉閘位）汽輪機(jī)已遮斷觸發(fā)高壓遮斷1、2、3、4信號(hào)，該過(guò)程無(wú)跳閘首出記憶。4 改進(jìn)措施（1） 加強(qiáng)運(yùn)行管理，一般情況下禁止操作現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)打閘機(jī)構(gòu)，確保機(jī)組的安全運(yùn)行；（2） 機(jī)組啟動(dòng)前必須檢查噴油試驗(yàn)電磁閥，確保電磁閥及油路中潤(rùn)滑油的清潔度， 保證噴油試驗(yàn)電磁閥工作的可靠性；（3） 聯(lián)系設(shè)備生產(chǎn)廠家將汽TPSTU02 端子單元升級(jí)為TPSTU12 端子單元，排除試驗(yàn)繼電器誤動(dòng)作的可能性。5 結(jié)語(yǔ)保護(hù)