N660-25/600/600汽轮机超速保护优化与实施

彭博伟

(安徽华电六安电厂有限公司，安徽 六安 237126)

N660-25/600/600汽轮机超速保护优化与实施

彭博伟

(安徽华电六安电厂有限公司，安徽 六安 237126)

N660-25/600/600汽轮机的超速保护与常规机组有较大的区别。通过对现场故障的判断和处理，分析超速保护的设计原理，提出优化思路并进行实施，提高了超速保护的可靠性，可为其他同类型机组提供参考。

汽轮机；超速保护；跳闸回路；优化

0 引言

某电厂2台660 MW机组，采用超超临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机，该汽轮机引进西门子技术，具有8级非调整回热抽汽，型号为N660-25/600/600。DCS采用国电南自美卓公司生产的MAXDNA系统。

该机组超速保护取消了传统的机械危急遮断器，由2套电子式的超速保护装置构成。每套保护装置由3个转速监测设备和1块自检卡组成，转速监测采用德国BRAUN公司的E16转速监测卡，3个转速监视设备通过接触器回路构成“三取二”超速保护。

任一套超速保护动作均会触发ETS(Emergency trip system，汽轮机跳闸保护系统)执行停机。超速模块带定时自检功能，自检时依次将各转速监测设备输入信号自动模拟为3 350 r/min，检测对应跳闸继电器是否动作；再自动模拟为3 250 r/min，检测跳闸继电器是否复位。

1 超速保护设计原理

超速保护设计原理如图1所示。以第1套跳闸回路为例，每个转速测量装置对应BRAUN卡输出一副干接点(常闭接点)串入跳闸回路5，6端子间。测量转速正常时，该接点闭合；测量转速故障或者达到跳闸值时，该接点断开。当系统带电

后，K01A，K03A，K05A接触器处于闭合状态，K07A，K08A，K09A接触器吸合，此时K07A，K08A，K09A接触器的辅助触点均闭合，同时构成“三取二”回路。跳闸回路构建的“三取二”原理如图2所示。将电源引至各跳闸电磁阀后，跳闸电磁阀将会带电。整个超速回路在BRUAN卡串入的干接点有2个同时断开时，跳闸电磁阀才会失电，机组跳闸。

2 现场风险分析

2015-06-23，3号机超速保护第2套装置通道1出现故障，故障代码为SE-1，故障说明为传感器电源故障：短路或开路。就地对接线盒和控制柜的接线检查，未发现有接线松动现象。在控制柜内测量探头供电电压为直流11 V(供电正常)，反馈信号电压直流9 V(正常)，交流0 V(正常情况下交流电压应为4 V左右)，可以判定探头测量回路发生故障。

该测速探头为BRAUN公司的霍尔式A5S型探头，安装于2号轴承座靠近中压缸侧。由于该探头测量回路故障，导致卡件检测到故障信号，对应的超速保护接触器(K07B)已经处于返回(释放)状态。如果其余的2个BRAUN1655卡件任意一个出现故障，导致对应的接触器释放，机组超速保护“三取二”条件成立，超速保护立即动作，将导致机组跳闸。

图1 第1套超速保护跳闸回路原理

图2 跳闸回路构建的“三取二”原理

3 优化方案及实施

由于超速保护回路属于硬回路，无法进行软投切。当测量回路出现故障时，现场检查工作风险提高。因此，对回路的优化工作，既要提高就地测量回路的可靠性，又要考虑对硬回路增加后备手段。

3.1 回路优化方案

当测量回路出现故障时，跳闸接触器会自动释放，因此需要增加接触器强制吸合的手段，其回路如图3所示。以单个跳闸回路为例，从电源L+2并联引出3路电源，经每一路增加的1个空开接至跳闸接触器线圈。正常运行期间，空开断开。当有故障需要处理时，合上该空开，使接触器强制吸合，从而方便对测量回路进行处理。取消超速模块带定时自检功能。如果某一测量回路故障导致跳闸接触器释放，恰好此时定时自检开始，将会导致下一个接触器释放，满足“三取二”条件，保护将误动。因此，将超速保护装置BRAUN1696模块所设置的自检时间由720 min适当延长(可调范围：1—9 999 min)；但是一旦最大值设置为9 999 min，自检功能将被屏蔽，模块在手动、自动模式下均不会进行自检。这并不影响正常超速跳闸动作，可以避免偶然事件的发生。每个转速卡的故障信号均引至DCS画面，增加3个开关量状态不一致的报警信号，即有1块卡的状态与另外2个卡状态不一致就报警，从而能提前发现设备异常。

3.2 就地测量装置优化

测速支架留有备用探头孔，安装备用探头并接线至端子盒。当有探头故障时，可以先将故障探头接线拆除，再将备用探头接到该转速卡输入上。

由于汽轮机结构紧凑，安装测速装置的地方空间很小，缸体保温后空气流动受阻，冷却效果较差，并且此处汽缸的热辐射很大，造成测速装置周围温度很高，严重影响测速装置运行的可靠性。为此，引入压缩空气至测量支架处吹扫，以保证冷却效果。

图3 增加强制吸合的回路

4 结束语

通过优化保护回路，使得整个保护系统在某一测量回路异常时仍然可以安全可靠地进行检查，有效地防止机组保护误动。同时，在就地的测量装置上增加了备用探头，在单一探头出现故障后，可以通过替换探头的手段正常投入“三取二”保护。上述优化思路可供同类型机组借鉴实施。

2016-11-23。

彭博伟(1984—)，男，工程师，主要从事热控技术管理工作，email：pengbowei@163.com。