汽机保护系统的技术改造探析

玉琢

辽宁电力勘测设计院 110179

汽机保护系统的技术改造探析

玉琢

辽宁电力勘测设计院 110179

在用电量快速增加形势下，要确保正常输电除了做好相关管理之外，还必须要确保各种设施正常运行。而发电厂中汽机正常工作直接关系着正常供电，这就为汽机保护系统提出新要求。本文对汽机的主保护采用DCS分散控制，并且运用PLC可编程来保护本体，进而加强保护系统控制水平。

汽机；技术改造；保护系统

前言

目前，在许多电厂的汽机保护系统中运用了可靠性措施，但是依然还存在各种问题，一些项目从记录看没有不安全现象，但是依然存在各种隐患，而且还经常出现误动现象。本文就对某电厂机组作为案例，该机组中汽机主要采用了主保护系统（ETS）,采用了可编程的控制器实现微机保护，因此改造保护系统，合理设计ETS和DEH(数字电液控制系统)、DCS一体化，进而确保保护系统的运行安全可靠。

1 汽机保护系统的技术改造

1.1 改造DEH

DEH主要是由液压伺服机构与计算机控制两大部分共同组成的，本改造中应用了低压透平油纯电调方案，这种方案就是给二次脉动油路中加设电液转换器、压力传感器以及可调节流阀等各个部套组成了电液放大器，用来替代泵液压的放大器，进而形成了二次脉动油压，让该油压对调节阀油动机进行控制，这样就实现了通过DEH控制汽轮机。这种改进方案合理使用了液压油源于原油动机，成本低系统简洁。

1.2 改造液压的保安系统

很多时候启动汽机之时十分难控制，所以就要采取相应措施来增强启动之时的可控性，主要是把打闸门、挂闸以及开主气门各种操作集中于主控室，同时还取消手动操作的启动阀，加设了遮断电磁阀、挂闸电磁阀以及开主气门的电磁阀，将原来的超速限制电磁阀与停机电磁阀保留下来，同时还将手动停机按钮以及超速装置、喷油装置保留下来。具体的保安系统如图1。

这部分系统主要是由试验及挂闸、危急遮断、超速等各个部分组成的。只要操作员按下了DEH的主控画面中的“挂闸”，开主气门的电磁阀2YV以及复位电磁阀4YV就带电了，同时挂闸电磁阀（1YV）也带电，在复位油作用下危急遮断器上撑钩就挂上了，这样建立出了安全油压；如果复位电磁阀与挂闸电磁阀中出现了失电，就会导致危急遮断油门发生失压，很快就恢复到了备用状态。当挂闸完毕之后，相关操作人员点击画面按钮“运行”，就能够让主气门的电磁阀掉电，建立出了启动油并开启了主气门。此时打闸回路传送出动作的指令，原磁力的断路油门（5YV）与遮断电磁阀（3YV）都发生带点将安全油泄掉，将调节阀与主汽阀迅速关闭，而且把调门的开关关闭到零。

将DEH和ETS停机电磁阀并排连接于安全油路之上，一旦遇到了紧急停机的信号，两个电磁阀就会同时带电，进而组成了冗余配置，有效提升了保护系统的可靠性。

图1 保安系统

1.3 改造汽机保护电路

1）改进打闸保护

DEH打闸主要有下面的几个动作条件：手操盘打闸；ETS动作；超速110%；让保护系统处于脱网状态检测存在的故障；或者实施紧急手动；整定之时转速超过100rpm。

上面任何一个动作条件开始动作之后，主气门就会将超速限制与遮油电磁阀关闭，还十分迅速的将调速气门与主气门关闭，将机组进行紧急停机，同时还将DEH打闸动作指令传递给ETS系统。如果汽机发出了跳闸信号，那么DEH打闸就会让该指令复位，同时还让主气门的遮油阀磁掉电复位。事实上这个电磁阀属于带装置的锁紧式，能够确保失前的状态，还能够确保安全释放油压。

2）电超速保护

其实该系统还具备控制转速的功能，同时还加设几只测速探头，有效测量转速的信号，同时在DEH系统中设计电超速保护比较合理。当汽机处于甩负荷之时，就有效防止超速，而DEH之中设计有接受油开关的跳闸信号，设计有转速信号OPC回路。一旦出现了信号之时，同时也就发出了OPC信号，经过外线将电送到关调速气门的电磁铁，快速将调节阀关闭，同时还把伺服板归入到0，将汽机的转速维持到3000r/min，有效避免了汽机超速。

3）改造汽机的本体保护

原来的汽机使用了可编程控制器，相比之下运用了先进的控制功能，因此保护字体依然使用了保护系统，但是将电超速回来取消了，其保护功能通过DEH系统来实现，加设了一套DEH的打闸保护。

2 改进安全油压低保护

实施上安全油压保护上存在一定的安全隐患，一旦保护不当就可能导致保护定值而出现误动。当安全油压降低到一个定值之下之后就会跳闸，主要根源在于安全油压系统发生故障或者手动打闸。依据电厂汽机安全油压系统的工作原理可知，不管是手动打闸还是远方电磁阀发生跳闸，安全油的隔膜阀可能造成汽机跳闸、将EH油放回到油箱中，因此汽机中各种气门最好使用安全油来驱动，这样安全油压低就能够直接控制隔膜阀，把EH油进行泄压，实现关闭阀门。所以把安全油压低的定值合理降低，就能够减低因安全油压造成波动而跳闸的几率。

3 将本体保护纳入到DCS系统中

案例的电厂中使用的汽机上没有设计管理上位机的数据，因此操作人员都是应用操作台监视操作，事实上可以取消操作台，将DCS系统操作人员通过本体的画面显示出来，主要是通过危急保护控制来实现投入与切除开关。当在线运行之时，只要单击画面上的“本体保护”，就进入到了ETS主控界面，该操作画面功能较多，主要包含了主控画面、汽机辅联锁、试灯按钮。相关人员只需要点击菜单，就极为便利的切换画面。但是关闭主气门之时，就能够在ETS中实现联跳发电机。同时主气门通过DCS系统发出了关闭信号。

主保护回路上发电机的差动信号，以及发电机油的开关跳闸信号，如果距离过于长，当PLC的查询电压达到了24V,就很容易发生误信号。改进的有效方法都是在两者之间加设上220V隔离继电器，这样就能够有效提升抗干扰的能力。

4 结语

事实上，改进了汽机的保护系统之后，有效实现了集中管理、分散度强以及冗余配置等特征，同时还实现了CRT作为了监控中心，建立出了人机友好界面，而且操作员通过DCS系统所显现出来的画面对整个操作进行监视，不但降低了操作员的劳动强度，还提升了控制水平，在一定程度上增强了系统可靠性，确保了汽机的安全运行。

[1]周雯,吴京军.300MW汽轮机危急跳闸保护系统的改进与实践[J].江西电力职业技术学院学报,2008(1)：88-91.

[2]杜洪亮,宗学军,陈斌,杨忠君,钟伦.双机并列汽机危急保护系统[J].控制工程,2007,14(2):104-106.

[3]陈伟,张瑞.分散控制系统故障分析[J].山东煤炭科技,2010(3)：47-50.

[4]蔡俊晖.提高汽轮机振动保护可靠性[J].中国科技纵横,2010(18):35-39.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.23.048