小型热电站汽轮机保护系统的改造

颜 俊

中蓝连海设计研究院，江苏连云港 222000

从理论上来说，汽轮机是一种能够在排气或中间抽气过程中将蒸汽能力转换为机械功能的旋转式动力机械。它是热电站进行供热与发电的最关键组成装置之一，其运行系统的安全性能将直接关系着整个热电站能够稳定持续的对经济社会中各种生产生活对电、热的需求进行补充与满足。在当前剧烈市场竞争的冲击下，各热电站尤其是小规模的热电站为在行业竞争中谋求发展，都开始了对汽轮机自动化装置性能的探索。在此过程中汽轮机运行的安全性问题同样不容忽视，在整个汽轮机装置中添加保护系统装置，并不断对其进行改进与完善已显得势在必行。具体而言，可以从以下几点加以分析。

1 热电站汽轮机保护系统的作用分析

大量的实践研究结果表明，在小型热电站处于正常作业状态的基础上，添加有保护系统的汽轮机能够给予发电发热各环节工作相应的保护，及时发现系统故障问题并反馈给系统作业人员。很明显，这种保护系统所提供的安全性防护较传统的单一汽轮机运行系统而言要高得多。具体而言，主要体现在以下两个方面。

1）当汽轮机运行参数发生改变时，保护系统能够通过实时数据与程序预设数据之间差异及时作出停机动作；

2）当汽轮机停机后，相关人员可以根据保护系统在衡量数据状态时表现出的动作特征，准确判定引发汽轮机故障的具体位置。

2 汽轮机保护系统在小型热电站实际应用中存在的不足

1）理论性不足。一般而言，在较大规模的火力发电厂中，汽轮机保护系统的设计往往比较先进，保护系统在为整个运行装置提供安全性保障的同时，兼有微机打印、监视等辅助功能。这使得当汽轮机发生故障时，保护系统不仅能够及时反映并作出故障停机工作，还可以利用系统储存的状态检测表，及时且准确的判断故障位置与故障程度。然而，小型热电站在装机容量上无法与大规模发电厂相提并论，诸多辅助监视功能并不能有效应用，保护系统所追求的是安全性与经济性的平衡发展，因而其系统在程序、结构以及功能方面的设计都显得比较简单；

2）实例分析。当前大部分小型热电站的汽轮机保护系统往往只能实现对运行装置的紧急停机功能，有关故障位置查找与故障程度确认的系统功能并没有设计在内。以小型热电站中的广泛使用的凝汽式机组为例，当汽轮机处于正常运行状态，联锁开关处于联锁位置时，系统运行产生的较小润滑油压会使线路开关闭合，此时若运行线圈得电，并联线路中的各个常开触点会自动闭合，进而引发磁力断路油门作出机制动作，使整个汽轮机达到停机要求，生成相应的报警信号并传递到人机交互界面上。

但是，在汽轮机停机之后，系统所反映出的参数数值会沿轴线发生位移，凝气器机组的真空程度也会同时下降到其动作值。此时开关同时闭合，与开关串联的相应线圈会同时得电，系统剩余开关能够同时且自动闭合，保护系统会在此状态下作警报动作。与此同时停机所产生的润滑油压会使发电机组自动跳闸，主汽门也会在同一时刻作出报警动作。这使得相关运行人员在诸多报警信号当中无法对真正故障发生点进行准确的判断，误判、误动现象时有发生，给凝气式机组的正常运行带来阻碍。

3 汽轮机保护系统在小型热电站应用中的具体改造措施

针对上述有关问题的提出，经分析发现保护系统失效的最关键原因在于缺少一个信号继电器装置。将这种装置安装在汽轮机主汽门的闭合线路中，保护系统对汽轮机的安全保障性能就能够得到提升。其基本操作思路如下。

首先，当凝汽器的真空程度下降到一定的压强含量时，各并联线圈与触动开关之间的机动动作会发生改变。利用信号继电器可以在停机与闭合动作间加入掉牌动作，使线圈得电状态并不会导致全体开关发生闭合动作；

其次，当整个机组停机后，系统参数数值会在润滑油压的作用下发生轴向位移，使润滑油压有所降低。此时系统各个线圈可能存在并反映出以下三种状态，即：自保、报警与闭合。而受故障干扰发生误动的线圈会在回路电流值无法通过信号继电器装置掉牌动作值的影响下，免于作出误动动作；

最后，这种添加有信号继电器的保护系统能够确保汽轮机发出的所有动作均是实际存在的。运行人员只需要对信号继电器的各种动作情况与规律进行把握，就能够及时掌握系统运行中的故障位置，为热电站尽快恢复运行状态创造必要条件。

4 结论

大量的实践研究结果表明，这种依靠添加信号继电器保护装置对汽轮机保护系统进行改造的方法在热电站，尤其是小型热电站实际运行中起到的作用是十分巨大的。它不仅减少了汽轮机出现故障的次数，同时也大大节约了汽轮机出现故障后的停机维修时间，与此同时它还是化工生产行业实行节能减耗与可持续发展的重要标志，值得相关工作人员不断对其进行研究与创新。

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