浅析汽轮机超速保护冗余配置改造

石现垒

摘 要：本文介绍了东南沿海某电厂，为提高汽轮机超速保护的可靠性，采用日本新川MP系列监测仪表，增加一套完全独立的电超速保护装置，与原电超速保护装置互为冗余，保证当一套超速保护出现故障时不会出现超速保护拒动。

关键词： 汽轮机；超速；保护；冗余

中图分类号：TH17 文献标志码：A

0 引言

汽轮机超速保护是火电厂汽轮机安全运行的重要保护，其可靠性直接影响电厂的安全生产。目前运行机组的汽轮机超速保护大多是由电超速保护和机械超速保护组成，机械超速保护作为电超速保护的后备超速保护，当电超速保护因故障不能正常动作时，机械超速保护飞锤动作打开安全油和脉冲油的泄油口，关闭主汽门和调速汽门，实现紧急停机。

1 汽轮机原有超速保护简介

东南沿海某电厂7号机组汽轮机超速保护只有一套电超速保护装置，主要存在以下不足：

（1） 运行人员无法在DCS画面看到电超速保护的转速测量值和跳机动作状态。

（2）无机械超速保护，也无冗余电超速保护，不符合二十五项反措“汽轮发电机组轴系应安装两套转速监测装置并分别装设在不同的转子上”的要求。

2 汽轮机超速保护优化

2.1 汽轮机超速保护可靠性优化方案

综合考虑该电厂#7机组汽轮机超速保护现状，为提高汽轮机超速保护的可靠性，决定新增一套独立的电超速保护装置，采用日本新川公司的MP-1S系列电超速保护监视器和转速测量传感器。增设AO和DO输出至DCS显示报警。

2.2 新增汽轮机电超速保护工作原理

新增电超速保护装置，工作原理简图如图1所示：主要由电超速保护监视器仪表和转速测量传感器组成。其中转速测量传感器采用日本新川公司最先进的FK-202F系列电涡流传感器，安装于汽轮机2号轴承上。监视器仪表设置3个MP-1S超速模块，每个超速模块都接受独立的转速测量信号，做超速判断后输出各自的超速保护信号，含转速探头异常信号1个，跳闸信号3个， 报警信号1个，Not-OK信号1个，4mA～20mA模拟量显示信号1个。

2.3 新增汽轮机超速保护跳闸输出

MP-1S模块带有DPDT跳闸继电器，当测量转速达到跳闸设定值时，MP-1S卡的3副跳闸触点均同时动作。本新增超速保护选取每个MP-1S模块的第1副和第2副跳闸触点，通过MP背端硬接线直接三取二形成超速跳机信号，通过跳机继电器串入汽轮机跳机回路实现超速跳机保护功能，如图2超速硬接线跳机原理图所示。

2.4 新增超速保护转速显示及跳闸报警

MP-1S（1）、MP-1S（2）、MP-1S（3）的转速模拟量分别经I/I信号隔离模块输出4mA～20mA至DCS显示。选取每个MP-1S模块的第3副跳闸触点，通过中间继电器R3、R4、R5、R6、R7、R8三取二输出跳机信号分别至DCS、SOE及电气回路，如图3的超速跳机报警回路所示。

2.5 传感器输入异常报警

当MP-1S模块的输入传感器异常时，相应的MP-1S卡的OK继电器发出报警至DCS，同时该MP-1S卡的前面板的OK灯闪烁。

2.6 新增电超速保护电源冗余

新增超速保护装置采用双电源冗余供电，取自直流段的DC110V供给MP直流电源模块，取自UPS的AC220V电源供给MP交流电源模块，任一路电源故障均会触发电源异常报警至DCS，不会因一路供电故障跳机。

2.7 新增电超速保护系统跳机动作试验

新增电超速保护跳机信号串入原汽轮机跳机保护回路，分别在3个MP-1S超速模块模拟加入转速信号至3300rpm，按模拟超速试验组合表1组合所示进行模拟超速试验，确认新增超速保护回路动作正常。汽机冲转至额定转速后，将原超速保护解除以验证新增超速保护实动正常，由运行人员操作，将汽机转速缓慢升至3300rpm，观察新增超速保护继电器动作，汽轮机跳闸，CRT声光报警提示正常。

结语

单一超速保护拒动时，对汽轮机的安全稳定运行有致命的影响，经请示原汽轮机生产商，在汽机原超速保护基础上新增一套独立的电超速保护系统，串入原汽机跳闸保护回路，经超速实动试验验证超速动作可靠。通过这次新增超速控制装置改造，使汽轮超速保护的可靠性和安全性得以大大的提高。

参考文献

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