關(guān)鍵詞:保護(hù)系統(tǒng);閉環(huán);設(shè)計(jì);改進(jìn)方案 田志云(1971-)
男,山西省晉城人,92年畢業(yè)于山西省太原電力學(xué)校熱控專業(yè),現(xiàn)就職于山西晉煤集團(tuán)金朐股份公司成莊熱電廠。
汽機(jī)保護(hù)是火力發(fā)電廠一個(gè)十分重要、不可或缺的組成部分,對(duì)提高機(jī)組的可靠性和安全性具有十分重要的作用。其意義在于,當(dāng)設(shè)備發(fā)生某些可能引發(fā)嚴(yán)重后果的故障時(shí),及時(shí)采取相應(yīng)的措施加以保護(hù),從而轉(zhuǎn)化故障,停機(jī)待修,避免發(fā)生重大設(shè)備損壞和人身傷亡事故。同時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)工作人員提供完善的故障診斷功能,便于事故分析。
1 問(wèn)題的提出
成莊熱電廠由邯鄲煤炭設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì),容量為3×6000KW,采用青島汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的C6-3.43/0.49-6000汽輪機(jī),機(jī)械保護(hù)有軸向位移和離心飛錘兩項(xiàng),另設(shè)計(jì)有常規(guī)繼電器保護(hù),含潤(rùn)滑油壓過(guò)低、冷凝器真空過(guò)低、軸向位移過(guò)大、發(fā)電機(jī)故障聯(lián)動(dòng)四項(xiàng),如圖1所示,當(dāng)保護(hù)條件出現(xiàn)時(shí),跳閘回路動(dòng)作,使機(jī)組磁力斷路油門線圈帶電,保安油壓泄掉,主汽門關(guān)閉,機(jī)組停運(yùn)。
本保護(hù)系統(tǒng)設(shè)有光字牌回路,用于對(duì)保護(hù)信息進(jìn)行報(bào)警、記錄,1#機(jī)組于97年11月投產(chǎn),2#機(jī)組于97年12月投產(chǎn),投產(chǎn)三年來(lái),機(jī)組運(yùn)行比較平穩(wěn),沒(méi)有發(fā)生安全事故。99年7月,1#發(fā)電機(jī)組做電氣聯(lián)動(dòng)汽機(jī)實(shí)驗(yàn),由于走錯(cuò)間隔,導(dǎo)致2#發(fā)電機(jī)組跳閘,操作者在事發(fā)的瞬間也及時(shí)意識(shí)到操作失誤,因此,保護(hù)系統(tǒng)存的問(wèn)題并沒(méi)有及時(shí)暴露出來(lái)。
2000年7月30日晚,1#機(jī)組并網(wǎng)10分鐘后,機(jī)組發(fā)生跳閘,經(jīng)查證當(dāng)時(shí)情況為機(jī)控室出現(xiàn)的光字牌顯示“自動(dòng)主汽門關(guān)閉”、“發(fā)電機(jī)故障”、“軸向位移過(guò)大”、“冷凝器真空過(guò)大”四個(gè)信號(hào),電氣主控室出現(xiàn)的光字牌為“自動(dòng)主汽門關(guān)閉”、“汽機(jī)聯(lián)動(dòng)”兩個(gè)信號(hào)。經(jīng)對(duì)汽機(jī)保護(hù)回路,發(fā)電機(jī)保護(hù)回路詳細(xì)檢查測(cè)試,確認(rèn)完好。進(jìn)行事故分析,由于雙方控制室都有對(duì)方的聯(lián)動(dòng)信號(hào)出現(xiàn),汽機(jī)和電氣均相互認(rèn)定責(zé)任在對(duì)方,但是在硬件設(shè)備和人員操作上都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題。8月31日晚,2#機(jī)組檢修完后啟動(dòng)并網(wǎng),20分鐘后跳閘,同樣的現(xiàn)象又重演了一遍,立即組織人員對(duì)2#機(jī)組所有的機(jī)械式保護(hù)以及繼電器保護(hù)回路進(jìn)行了更為詳細(xì)的檢查,仍就無(wú)法找到問(wèn)題的癥結(jié)所在。事發(fā)第二天,事故責(zé)任人因無(wú)法承受巨大的心理壓力,主動(dòng)交待:機(jī)組并網(wǎng)以后,在投主抽的過(guò)程中,操作不慎,使汽機(jī)真空低于保護(hù)值,機(jī)組自動(dòng)跳閘汽,且兩起事故均系同一班組同一責(zé)任人所為。
2 問(wèn)題分析
現(xiàn)在的問(wèn)題是,責(zé)任方在汽機(jī),而保護(hù)回路為什么在汽機(jī)和電氣兩側(cè),同時(shí)互發(fā)聯(lián)動(dòng)信號(hào)呢?難道保護(hù)回路存在問(wèn)題,筆者從原理圖做一分析,如圖1、圖2所示。
圖1 汽機(jī)保護(hù)聯(lián)動(dòng)示意圖
分析如下: PIS-237、EIS-201、BCJ、PIS-212均為保護(hù)動(dòng)作條件,J1、J2、J3、J4、J5均為自保持繼電器,XC為自動(dòng)主汽門行程開(kāi)關(guān), ZM為磁力斷路油門電磁鐵, CJ為接觸器;以潤(rùn)滑油壓過(guò)低為例作一分析,當(dāng)潤(rùn)滑油壓低至設(shè)定值時(shí), PIS-237常開(kāi)接點(diǎn)閉合, J1 繼電器帶電,J1-1閉合。此時(shí),即使PIS-237壓力迅速恢復(fù)正常,整個(gè)回路仍然能夠通過(guò)J1-1完成自保持,從而達(dá)到對(duì)保護(hù)信息的報(bào)警和記錄功能。與此同時(shí),J1-2、J1-3閉合, CJ接觸器線圈帶電,進(jìn)一步使跳閘線圈ZM帶電,將磁力斷路油門吸合,保安油壓泄掉,自動(dòng)主汽門關(guān)閉,自動(dòng)主汽門關(guān)閉后,行程開(kāi)關(guān) XC受壓,接點(diǎn)閉合,J4繼電器線圈帶電,J4-2,J4-3常閉接點(diǎn)打開(kāi),CJ接觸器失電,ZM磁力斷路油門電磁鐵失電(磁力斷路油門吸合以后,靠定位銷子的彈入,使其限位,閥芯不致落下,ZM失電以后,對(duì)磁力斷路油門閥芯的工作狀態(tài)沒(méi)有任何影響)。
圖2 汽機(jī)保護(hù)聯(lián)動(dòng)原理圖
當(dāng)CJ帶電的同時(shí),其常開(kāi)接點(diǎn)閉合,使發(fā)電機(jī)保護(hù)回路接通,將發(fā)電機(jī)解列,另一常開(kāi)接點(diǎn)向主控室送出“汽機(jī)聯(lián)動(dòng)”信號(hào),發(fā)電機(jī)解列以后,保護(hù)出口繼電器接點(diǎn)BCJ閉合,J3繼電器帶電, 其常開(kāi)接點(diǎn)向機(jī)控室送出“發(fā)電機(jī)故障”信號(hào)。
經(jīng)查設(shè)計(jì)院圖紙,回路所采用的行程開(kāi)關(guān)為L(zhǎng)X3-11H,BCJ和 J3為中間繼電器JZ7-62。根據(jù)繼電器有關(guān)規(guī)定,JZ7系列閉合時(shí)間規(guī)定在30ms之內(nèi),根據(jù)青汽廠家說(shuō)明書(shū)規(guī)定,自動(dòng)主汽門閥桿完全落下允許時(shí)間在1s之內(nèi)。經(jīng)測(cè)試,JZ7-62閉合時(shí)間為20ms,LX3-11H閉合時(shí)間為980ms,J3和BCJ聯(lián)動(dòng)時(shí)間在50 ms 之內(nèi),使得XC還沒(méi)有閉合之前,J3已經(jīng)帶電,即J4-2、J4-3未打開(kāi)之前,J3-2、J3-3已經(jīng)閉合,導(dǎo)致ZM磁力斷路油門電磁線圈要進(jìn)行二次帶電。從電氣側(cè)分析,當(dāng)BCJ故障閉合時(shí),通過(guò)CJ的聯(lián)動(dòng)作用,BCJ同樣要進(jìn)行二次帶電。實(shí)際上,汽機(jī)和電氣兩個(gè)控制室聯(lián)鎖保護(hù)回路構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán),汽機(jī)側(cè)和電氣側(cè)任一方出現(xiàn)故障,兩側(cè)控制室均要出現(xiàn)對(duì)方的聯(lián)動(dòng)信號(hào),任一方即是起點(diǎn)又是終點(diǎn),這就是原設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題,使得無(wú)法準(zhǔn)確斷定責(zé)任方,事故無(wú)法進(jìn)一步分析,給事故責(zé)任者提供了賴以推托的借口。
3 解決辦法
針對(duì)保護(hù)回路存在的上述問(wèn)題,對(duì)其進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn),其基本思路為:斷開(kāi)閉環(huán),在發(fā)電機(jī)聯(lián)動(dòng)汽機(jī)回路中增加一個(gè)接觸器CJ0 ,將其單獨(dú)與J4繼電器常閉接點(diǎn)串聯(lián),取J4接點(diǎn)J4-4、J4-5,CJ0的接點(diǎn)CJ0-1、CJ0-2與CJ接點(diǎn)并聯(lián)使用,改造后的原理圖如圖3所示。
圖3 改造后的汽機(jī)保護(hù)原理圖
仍以潤(rùn)滑油壓過(guò)低為例分析,當(dāng)PIS-237閉合后,汽輪機(jī)跳閘的同時(shí),發(fā)電機(jī)也跳閘, 通過(guò)BCJ閉合使J3-2、J3-3閉合, CJ0接觸器的接點(diǎn)閉合使ZM帶電吸合,機(jī)控室顯示的光字牌為“潤(rùn)滑油壓過(guò)低”和“發(fā)電機(jī)故障”,電氣主控室顯示的光字牌為“汽機(jī)聯(lián)動(dòng)”。當(dāng)發(fā)電機(jī)保護(hù)條件出現(xiàn)時(shí),BCJ閉合,發(fā)電機(jī)跳閘的同時(shí)汽輪機(jī)也跳閘,汽機(jī)控制室出現(xiàn)的信號(hào)僅為“發(fā)電機(jī)故障”。這樣,在汽機(jī)控制室,有僅有“發(fā)電機(jī)故障”出現(xiàn)時(shí),即可認(rèn)定責(zé)任方位于電氣;有“發(fā)電機(jī)故障”+另一信號(hào)出現(xiàn)時(shí),即可認(rèn)定責(zé)任方在汽機(jī),故障診斷即為另一信號(hào),當(dāng)故障位于電氣時(shí),主控室絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)“汽機(jī)聯(lián)動(dòng)”這一信號(hào)。
4 應(yīng)用效果
該方案于2005年8月1日實(shí)施,機(jī)組啟動(dòng)前實(shí)驗(yàn):汽機(jī)聯(lián)跳發(fā)電機(jī),汽機(jī)控制室出現(xiàn)相應(yīng)的“被試驗(yàn)信號(hào)”和“發(fā)電機(jī)故障”光字牌亮,發(fā)電機(jī)聯(lián)跳汽輪機(jī),僅出現(xiàn)“發(fā)電機(jī)故障”光字牌亮。
該方案實(shí)施兩年多以來(lái),至今未出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)的情況,2006年8月1日,汽機(jī)人員在調(diào)整軸向位移油壓時(shí),鎖母松脫,瞬間失去安全油壓,汽機(jī)保護(hù)動(dòng)作,出現(xiàn)的光字牌為“軸向位移過(guò)大”“發(fā)電機(jī)故障”兩個(gè)信號(hào),診斷為故障位于汽機(jī)側(cè)。在線故障的發(fā)生,再一次驗(yàn)證了改進(jìn)回路在故障診斷方面的可靠性。經(jīng)過(guò)此次改進(jìn)實(shí)踐,保護(hù)回路的可靠性和報(bào)警記錄功能進(jìn)一步得到了完善,大大提高了機(jī)組的安全性能,截至目前,該系統(tǒng)故障率為零,為成莊熱電廠機(jī)組的穩(wěn)發(fā)滿供奠定了良好的基礎(chǔ)。