给泵汽轮机METS控制回路冗余化设计与实施.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 22 日 作者简介:丁小平(1972),女,汉族,江苏泰州人,本科学历,工程师,研究方向为生产过程自动化。-15-给泵汽轮机 METS 控制回路冗余化设计与实施 丁小平 顾春兵 江苏国信扬州发电有限责任公司,江苏 扬州 225131 摘要:摘要:扬州第二发电厂#2 机机组汽泵 2A 历史上已多次发生运行中误跳的问题,原有 METS 跳闸回路亦存在单点保护易误动的安全隐患,目前通过 METS 跳闸冗余化改造,提高了给泵汽轮机 METS 跳闸回路安全性、稳定性及可靠性,保证了机组长期稳定运行及安全可靠停机。本文重点总结改造过程中有关
2、METS 回路的设计、就地施工、逻辑优化等仪控方面的经验教训,对同类型问题有较强的借鉴意义。关键词:关键词:METS;冗余化改造;安全油 中图分类号:中图分类号:TM621 0 引言 扬州第二发电有限责任公司 2 号机组 630MW,汽轮机制造厂美国西屋公司,型式亚临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、纯凝式汽轮机,容量 630 MW;锅炉制造厂美国巴威,型式亚临界、单炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、汽包炉,蒸发量 2000 t/h;发 电 机 制 造 厂 美 国 西 屋 公 司,型 号:HAR-Z-741000-3000-20000,额定功率 660MW;主变制造厂日本三菱公司,
3、型号:SUB,额定容量 755MVA;自动控制型式:分散控制系统,制造厂:爱默生过程控制有限公司。小机为美国西屋公司生产,型号 EMM32多级型。#2 机组小机为美国西屋公司生产,汽轮机保安系统通过低压润滑油安全油和高压EH油安全油控制汽门油动机。一旦安全油失去,汽门将在 0.5 秒内关闭,给水泵汽轮机跳闸。低压安全油的泄压主要依靠危急遮断器动作以及跳机电磁阀 SV2 动作实现,并通过隔膜阀使高压安全油(EH 油)压力失去,快速关闭汽门。高压安全油可通过电磁阀 SV1 直接泄压,快速关闭汽门。两路安全油电磁阀运行中常带电,由于电磁阀单点布置,故障导致非正常停机机率大大增加。#2 机组给泵汽轮机
4、保安系统通过低压润滑油安全油和高压 EH油安全油控制汽门油动机。一旦安全油失去,汽门将在 0.5 秒内关闭,汽动给水泵跳闸。低压安全油的泄压主要依靠危急遮断器动作以及跳机电磁阀 SV2 动作实现,并通过隔膜阀使高压安全油(EH 油)压力失去,快速关闭汽门。高压安全油可通过电磁阀 SV1 直接泄压,快速关闭汽门。两路安全油电磁阀运行中常带电1。通过试验得知,控制 EH 油泄油电磁阀 SV1、安全油泄油电磁阀 SV2 失电可使小机跳闸。当只有 SV2 失电时,安全油压失去,小机高低压主汽门关闭,高低压调门关闭,小机跳闸信号触发;当只有 SV1 失电时,安全油压保持,小机高低压主汽门关闭,高低压调门
5、保持原位,小机跳闸信号不触发。#2 机组给泵汽轮机目前 METS 跳闸回路存在单点保护易误动的安全隐患,2A 汽泵汽轮机历史上已多次发生运行中误跳的问题。1 异常情况处理 1.1 异常情况 1 2012 年 1 月 30 日,#2 机组小机 2A 运行中跳闸,跳闸首出为“安全油压低”,触发机组 RB,负荷从 387MW降为 320MW。检查安全油压低开关,3 只开关无泄漏渗油现象,二次门正常开启,取样电压正常。检查历史曲线和 ASD 报警,2A 小机转速从 4376rpm 升为4456rpm,安全油压突然降低,安全油压低开关SOLPLTA2、SOLPLTA3 动作。安全油压低触发 2A 小机跳
6、闸,NTRIPA1、NTRIPA2 信号由“1”变为“0”,跳闸电磁阀 SV1、SV2 动作,转速从 4456 降为 4430rpm,小机 2A 跳闸2。自控人员检查了从 DEH 控制机柜至现场跳闸电磁阀接线回路,接线紧固,就地端子箱 LP2 内跳闸回路接线无松动,就地开关无异常。检查了小机 2A 的跳闸控制系统,安全油压低三只开关信号输入卡件分立(3 取 2),跳闸指令输出卡件分立,跳闸输出继电器分立(相与),控制系统接线紧固,未发现异常现象。汽机中国科技期刊数据库 工业 A-16-专业对小机安全油系统管道及连接接头进行了检查,未发现漏油。对跳闸前 2A 小机润滑油系统及 EH 油系统运行参
7、数进行检查,油压、温度等均未发现异常。重新挂闸后对小机润滑油压、安全油压进行检查,均无泄漏等异常情况。2013年对#2机组小机因存在偷跳但无法捕捉事故原因的隐患,进行了 METS 跳闸硬接线回路改造,增加小机跳闸电源监视继电器信号送 SOE 功能,增加小机跳闸电磁阀 SV1、SV2 线圈电压监视继电器信号送 SOE,电源监视继电器和跳闸电磁阀监视继电器安装在小机就地控制柜LP2中,每只继电器线圈两端跨接二极管,硬跳功能由操作台按钮来实现。1.2 异常情况 2 2019 年 03 月 26 日,机组负荷 296MW,两台汽泵并列运行。汽泵 2A 安全油压突降为零,3 只安全油压力低跳闸开关动作,
8、汽泵 2A 跳闸3。检查安全油和EH油跳闸电磁阀就地接线以及线圈阻值正常;保护回路 120VDC 电源供应正常;检查压力开关等就地设备,无漏油情况。热工检查 SOE 记录为安全油压力低开关陆续动作后,触发小机跳闸,根据历史曲线,安全油压力变送器信号在跳闸前有 2 次明显下跌(670Kpa 至 619Kpa)。在未进行任何处理之前,运行对小机进行重新挂闸操作,小机挂闸正常,安全油压力正常。根据安排,停运小机润滑油系统,热工更换了低压安全油跳闸电磁阀 SV2,并对保护回路接线进行全面绝缘测试和紧固性检查,汽机专业开前箱视窗检查了机械超速装置和遮断机构,均未检查出异常。2 事件分析 图 1 给水泵油
9、路控制 图 2 给水泵油路控制 由给水泵油路控制图,EH 油跳闸电磁阀 SV1、润滑油跳闸电磁阀 SV2 失电可使小机跳闸。当只有 SV2失电时,低压安全油压失去,小机高低压主汽门关闭,高低压调门关闭,小机跳闸信号触发;当只有 SV1 失电时,低压安全油压保持,小机高低压主汽门关闭,高低压调门保持原位,小机跳闸信号触发。#2 机组给泵汽轮机METS跳闸回路中两个电磁阀原始设计为长期带电失电跳机,极易因电磁阀故障导致机组非正常停机,存在单点保护易误动的安全隐患,且 2A 汽泵汽轮机历史上已多次发生运行中误跳的问题4。3 解决方法 针对如上问题,主要参照#2 机组主机成熟设计进行小机 2A MET
10、S 跳闸回路冗余化改造:取消安全油跳闸电磁阀,增加 EH 油跳闸电磁阀(四阀组),对应增加控制回路、对小机 2A 跳闸硬回路进行修改、逻辑组态工作。油路设计:拆除小机 2A 高压 EH 油电磁阀 SV1,改造成带串并联的四个电磁阀组,设计成高压遮断模块,便于现场安装,将原电磁阀 SV1 进、出口管道与改造后的高压遮断模块进、出口管道相连,配管安装三个AST 压力开关和压力变送器。改造后的高压遮断模块采用四个电磁阀组串并联的冗余配置方式,正常运行中,当压力变送器压力高报警,说明电磁阀 1#或 3#有故障泄油;当压力变送器压力低报警,说明电磁阀 2#或 4#有故障泄油,不会出现跳机情况。当突发跳机
11、工况时,冗余配置方式不会中国科技期刊数据库 工业 A-17-因某个电磁阀拒动导致不能跳机的风险。低压润滑油安全油电磁阀 SV2 动作后,通过隔膜阀最终泄去高压 EH 油,其设置的目的主要考虑避免 EH油电磁阀 SV1 拒动,导致高压 EH 油无法泄压。由于原SV1 单点配置,误动风险高,且高压遮断模块改造后,四个电磁阀组串并联的冗余配置极大改善了原单点SV1 的可靠性,因此可将低压润滑油安全油电磁阀 SV2取消。取消方法可将润滑油安全油电磁阀 SV2 至油箱的管道上增加隔离阀门,关闭即可。METS 控制回路设计:重新搭建 METS 硬回路,增加相关热工设备;逻辑回路设计:修改 METS、报警、
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