NZK300-16.7/537/537型汽轮机超速保护系统升级改造_新生代_杂文_网络文摘

寇阳丑述民辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司辽宁省铁岭市 112300

1、前言

辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司运行两台机组为NZK300-16.7/537/537型，是亚临界一次中间再热，单轴，两缸两排汽反动式汽轮机。通流结构介于反动式与冲动式透平之间，级数少，效率高整锻转子高压通流反向布置，中压通流正向布置，低压通流为对称布置，轴向推力自平衡采用多层缸结构，通流部分轴向间隙大，径向间隙小，具有较好的热负荷适应性采用数字式电液调节（DEH）系统，自动化程度高。其就地液压控制系统（EH系统）采用高压磷酸酯抗燃液作为工作介质，由EH主油泵向主机调节—保安系统输送动力油。采用喷嘴挡板式伺服阀作为电液转换器控制油动机，伺服阀接受DEH控制装置的控制信号，即可实现对高主和高、中压调门油动机连续可调的伺服控制，系统挂闸、升速、并网、带负荷均通过DEH系统实现。

　　主机保安系统系统配备高压保安（AST-OPC）和机械保安系统各种电气停机保护信号均由AST电磁阀（ETS控制）泄去保安油（AST、OPC）实现的。机械保安系统配备有危急遮断器、危急遮断器滑阀、危急遮断器杠杆、就地及远控挂闸装置、喷油试验阀、薄膜阀以及低压跳闸模块等构成。具有（远控-就地）挂闸、（远控-就地）打闸、机械超速保护功能。

2、改造的必要性与可行性：

2.1、改造的必要性

　　2.1.1、随着网控及汽轮机控制技术的发展对汽轮机运行的安全性、稳定性提出了更高的要求，机械保安中的撞击子击出转速和危急遮断器滑阀的密封阀口易受（如杂质、锈蚀、大轴振动等）外界因素的影响，易发生误动和拒动。

　　3.1.2、危急遮断器动作转速调整困难，且需提高转速至动作值，因此每次试验都需承受机组飞车的危险，同时提高转速会给转子、叶片等旋转部件造成应力升高从而影响机组运行的寿命。

　　2.1.3、机械保安系统结构复杂，维护量大，尤其危急遮断器滑阀密封阀口易损伤，且修复难度大，也会受油中杂质影响极易造成误跳闸或挂闸困难等故障。

　　2.1.4、机械保安系统部件多、且多为非标产品，均属订单式生产，为保障机组运行必须增大备件储备量，势必提高运行成本。

　　2.1.5、启动前锅炉以重油为燃料，反复的危急遮断器动作试验，增加了启动成本（少则几十万多则上百万），并且反复调整撞击子动作值需要反复打开前轴承箱上盖延长了启动时间，不符合节能减排的理念。

　　电超速保护替代机械超速保护的设计理念，早在上世纪90年代一些发达国家就在广泛应用，目前我们国内进口的阿尔斯通300MW及以上的机组都取消了机械保安系统，哈尔滨汽轮机厂新出产的1000MW机组也都取消了机械保安系统。

　　由上述可见对现有机械保安系统的改造提高超速保安装置动作的准确性和试验的便捷性是汽轮机保安系统发展必然的趋势。

　　2.2、改造的可行性：

　　随着计算机技术的长足进步，为实现汽轮发电机组高可靠、智能化的超速保护创造了条件。电子超速保护系统（Electronic overspeed protection systems,EOPS）是一种独立于DEH、TSI或ETS系统超速保护功能的防止汽轮机超速而损害设备的保护装置，以测速齿轮盘、无源（如磁阻式）或有源（如电涡流式、光电式、霍尔等）转速传感器为一次检测元件，以微处理器为核心的监控装置对被检测的转速信号进行计数和逻辑运算后输出相应的保护信号。电子超速保护系统通常用三通道的监控装置对同一转速进行测量，经三取二逻辑运算后输出失电动作（即故障—安全型）的保护信号。它的采样时间一般为5ms，动态响应时间（包括继电器）不大于40ms。目前，更先进的电子超速保护系统还使用了智能化的自诊断技术，采用自诊断技术后，系统除了能随时对转速传感器进行无损伤的在线检测，保证一次检测回路的正确可靠外，还能够利用超速保护系统三取二冗余逻辑回路单通道故障不会引起机组跳闸跳机的特点，通过模拟产生转速脉冲频率信号定期或不定期地逐一对各监控装置进行全方位的在线检测，及时监视各监控装置的工作状态。采用了模块化的设计方案，当机组运行期间电子超速保护系统一旦出现故障时能够可以在线更换模件，而不会引起机组跳闸停机。电子超速保护系统具有的强大的自诊断功能，涵盖了从转速传感器、传输线路直到监控装置的所有设备，因此可最大限度地保证了电子超速保护系统极高的可靠性。

　　2.3、执行标准及标准的变化

　　2.3.1、执行标准：GB/T 5578《固定式发电汽轮机规范》，该标准随着控制技术水平的发展也发生了变化。

　　

　　GB/T 5578-2007（现行） GB/T 5578-1985（5.5 超速保护装置 1.15 保安系5.5.1除调速器之外，汽轮机和发电机组还应有独立动作操纵机组跳闸的超速保护装置，以防止过度超速1.15.1汽轮机必须止超速的机危急遮断器符合以下5.5.2对于小功率汽轮机。至少应供应一套独立于调节器的超速保护系统，当其动作时应关闭主汽阀和调节阀a.动作转速定转速的112%5.5.3对于大功率汽轮机。至少应供应两套独立于调节器、完全分开作用的超速保护系统，任何一套动作时都应关闭所有的主汽阀和调节阀。当机组在额定转速运行时，应能在防止超速的另一套装置的保护下，进行每一套超速保护装置功能正确性验证c.50000KW 50000KW以机组一般应只危急遮废止）统有防械式，并论述：为额108-试验，而不改变主汽阀的位置。及上的有两断器。

3、改造方案

根据现场的具体情况、考虑现场设备运行现状、备件储备、检修维护的便捷以及后续安全运行的需求拟采用如下改造思路：

　　汽轮发电机（主机）就地增加一组“两或一与”EOPT跳闸电磁阀组，增加一套三冗余独立电超速控制柜控制新增电磁阀组，并送出连锁跳闸信号到ETS控制柜。

　　3.1、用一套完全独立的电超速装置取代现有的机械超速装置

　　增加汽轮机电超速保护系统后，将形成三道超速保护安全屏障，即OPC、AST和EOPT。按分层保护的设计原则，建议超速保护动作转速分别为103%（OPC）、109%（EOPT）和110%（AST）。超速保护系统动作逻辑关系如图1、2所示。

　　（1）103%超速保护：当机组转速上升至103%额定转速时，OPC的“2取1”电磁阀组带电动作，快速关闭调节汽门。

　　（2） 109%电超速保护：在事故工况下，转速升至109%额定转速时，E0PT电子超速保护装置输出两路超速跳机信号：第一路直接送EOPT电磁阀组，快速泄放AST母管路油压，从而实现机组跳闸。第二路通过ETS直接作用与AST电磁阀组件快速关闭主汽门、调速汽门。

　　（3）110%ETS超速保护：当汽轮机转速升至110%时（包括低真空、低油压等其它保护），DEH通过ETS使AST电磁阀组快速泄放AST停机遮断油路油压，关闭高主汽门、调速汽门。

　　三道超速保护系统确保了机组超速工况下保护系统正确、可靠动作，且符合GB/T 5578-2007《固定式汽轮机规范》5.5超速保护装置的有关规定。（DEH、EOPT超速保护动作值顺序可以根据电厂的习惯很方便的进行调整）

　　3.2、完成相关系统的逻辑接口的编辑和修改。

　　3.3、取消危急遮断器滑阀、低压跳闸模块、薄膜阀、远控挂闸装置、就地打闸-挂闸装置。

　　3.4、固定危急遮断器的撞击子。

　　3.5、拆除安装于前箱内部的2个安全阀并对前轴承箱及前箱油管路进行改造。

　　3.6、在盘车装置处增加一组测速探头及测速支架。

　　3.7、增加一套“两或一与”配置的电超速跳闸（EOPT）电磁阀组件作为电超速的执行元件。

　　

　　图1：汽轮机超速保护逻辑图2：2/3点超速逻辑EOP #4

　　3.8、增加一套就地打闸滑阀，紧急状态下可就地手动泄放AST母管油压使高、中压主汽、调节阀同时关闭实现停机功能。

　　3.9、更换现有的主机AST跳闸模块，电超速液压模块。

　　3.10、完成EH系统油管路的修改工作，将新增设备接入EH系统中（改造前后的保安系统见图3、4）

　　