汽轮机组系统保护分析论文

2019-10-25 版权声明 举报文章

汽轮机保护系统是汽轮机的一个重要组成部分,它对汽轮机组的安全运行影响很大,任何误动或拒动都将导致严重后果。我厂1号机就曾发生一起磁力断路油门卡滞保护不能复归、四起因保护误动、一起因电磁阀误动、二抽止回阀杆折断而超速的故障,从所发生的故障和影响看,虽然非计划停运时间较短,但已严重威胁了机组的安全运行。因此,尽快消除保护系统缺陷,对原汽轮机保护系统进行部分更新、改造和完善是十分必要的。在对1999年以来影响1号机热工保护系统可靠性的因素进行归纳分析的基础上,按照汽轮机热工保护改造要根据“保护系统必须最大限度地消除可能出现的误动作和完全消除可能出现的拒动作”的原则,结合公司实际情况,提高每一路保护信号的检测、保护回路及执行机构的可靠性,进而保证整个保护系统的可靠,达到消除保护缺陷,保证机组运行安全的目的。在上述原则的指导下,提出了改进方案,经过反复论证,从投资、现场条件、可靠性等多方面综合考虑,形成了比较稳妥的设计,并于2000年8月在1号机组大修期间实施。

2汽轮机保护系统故障回顾我厂2台25MW汽轮发电机组系长江动力集团公司武汉汽轮发电机厂设计制造,型号为C25—35/3,汽轮机用油为30号防透平油,控制系统为全液压调节系统,保安系统操作箱内装有磁力断路油门、超速限制电磁阀等保护机组安全的关键部件。近两年来,汽轮机保护系统曾发生过几次较典型的故障。

2.1保护执行机构拒动1999年12月24日17时05分1号机自动主汽门、调速汽门、旋转隔板突然关闭,负荷降至零,锅炉安全门动作。事故前1、2号机带抽汽并列运行。事故发生后检查保护继电器时,电超速保护中间继电器(6ZJ)动作(3360r/min),转速表记忆最高转速达3526r/min,经分析认为是1号机二抽止回阀没有全关,2号机抽汽倒流引起。事故后检查电磁滑阀没有复位。后经现场拆验清洗电磁阀,暂时消除了卡滞,20时45分1号机并列。在后来小修抽汽阀解体检查中发现阀杆断裂,执行机构拒动,止回阀没有全关。

2.2磁力断路油门卡滞2000年2月5日17时16分因磁力断路油门误动停机,只是因为采取了预防超速的临时措施(故障后快速关闭抽汽齿轮阀门,再手拉油开关与系统解列),机组才没有再次超速。事故后检查热工、电气保护继电器没有动作,磁力断路油门没有复位,判断与上次事故原因相同。由于有上次的经验,本次事故处理顺利,19时33分机组并列。经分析磁力断路油门卡滞的原因认为是由于电磁阀机械和液压部分引起的。

2.3保护继电器误动

2000年2月20日8时50分1号机因低油压保护动作(8ZJ继电器接点闭合)而停机。停机后进行了低油压保护传动试验动作正常,于10时55分并列;14时22分电动油泵自启动(12ZJ接点闭合),为保证机组安全运行,把低油压保护退出。经分析此次停机事故原因是压力控制器性能差,抗振能力弱,因振动引起误动造成的停机。

2000年3月12日16时42分1号机停机,停机后未见异常,于17时53分并列。事后分析有可能是停机继电器35ZJ误动引起。但因35ZJ不带自保持,深层次原因有待进一步分析。

2000年3月17日12时08分1号机停机,停机后也未见异常,于12时39分并列。本次事故后加装了36ZJ用以监视35ZJ动作,加装了3ZJ自锁装置以监视发电机主保护动作。

2000年4月3~7日1号机小修,进行了热工保护系统传动,并更换了磁力断路油门。

2000年5月6日20时31分1号机因轴向位移保护动作(9ZJ继电器接点闭合)而停机。21时03分并列。这次停机也是热工保护误动引起的。分析动作原因认为是保护装置元件抗干扰能力差,受外界干扰(振动、电压波动等)误动等原因。

以上六次事故具体情节虽不尽相同,但不外乎保护执行机构拒动、电磁阀卡滞、热工保护继电器误动等原因。

3影响保护系统可靠性的因素分析

3.1磁力断路油门电磁阀卡滞

3.1.1电磁阀的机械部分在1999年10月的小修启动试验中,曾发生磁力断路油门电磁阀卡滞现象。即热工保护动作后,按动保护复归按钮,自动主汽门、调速汽门打不开,滑阀不能复位。后经拆验清洗滑阀后,按标准进行组装,电磁阀动作正常。12月24日事故后,又出现同样情况。分析是弹簧失效、预紧力不足,弹簧端面不平整及组装电磁阀时各螺栓紧力不均匀造成的动静间隙不均等机械原因引起的滑阀卡滞。

3.1.2电磁阀的液压部分1999年大修后没有进行可靠的油循环,就进行电磁阀传动试验,造成油中机械颗粒杂质进入滑阀与套筒(壳体)的间隙内,引起滑阀卡滞。

3.2设计考虑不周公司汽轮机热工保护在系统设计、保护信号的选用、检测仪表的安装位置及保护用继电器等方面均不同程度地存在一些问题,影响了系统的可靠性。原热工保护系统设计中,润滑油压过低保护仅由一个压力控制器采用“一取一”方式,且动作于停机,可靠性差。真空过低保护采用二次表接点带保护的方式,也动作于停机,可靠性差。1号机的润滑油压检测信号各压力控制器均安装在振动较大的地点,易发生误动作。

3.3产品质量不良保护用的45个中间继电器,所有接点外露,易受灰尘污染,出现拒动。接点间隙较小,有振动时,可能出现误动。导线与继电器直接焊接,继电器无法拆下校验,是整个保护系统最大的缺陷之一。

摘要:根据"保护系统必须最大限度地消除可能出现的误动作和完全消除可能出现的拒动作"的原则,从解决磁力断路油门卡滞保护不能复归事故出发,结合电厂实际情况,分析影响汽轮机保护系统可靠性的因素,提出了具体的改进措施,并付诸实施。

关键词:汽轮机保护系统可靠性分析

4提高保护系统可靠性的改进措施针对以上问题,我厂组织了几次研究论证一致认为,完善和提高保护系统的可靠性、稳定性是实现机组安全稳定运行的保障。提出了充分利用现有设备淘汰所有不可靠继电器,进行检测信号及继电器可靠性改造。

4.1提高磁力断路油门电磁阀动作的可靠性

4.1.1加强油系统管理和监督

要定期化验油质,进行油液磨屑颗粒度检测,同时加强油液进货渠道管理,补油时要采用专用滤油机。大修期间必须对油系统进行彻底清洁,清除油泥和其他沉积物,机组启动前应首先进行大流量油循环,直到油质合格后再进行热工试验。运行中应坚持每二值滤油制度,滤出油中水分和杂质;保证油系统排油烟机和滤油器工作正常,加强运行中汽封压力的调整,减少轴封漏汽。

4.1.2提高装配质量在检修过程中,每名检修人员应当充分了解电磁阀的结构、性能和特点,根据不同的情况和要求,采取切实可行的检修措施(如组装前应将保安操纵箱外板及油孔清理干净;做好滑阀和壳体间的间隙测量;未装入弹簧时,芯杆及电磁滑阀应动作灵活无卡滞;做好弹簧的自由长度测量;组装时应确保螺栓紧力均匀,防止壳体变形)以达到设备能够安全、长久使用的目的。

4.1.3定期进行热工保护的检查试验热工人员对保护联锁系统的检修维护要规范化,项目、周期都要明确,定期对系统进行检修、测试、传动和清理。应明确汽机大小修和日常定期维护试验项目。在机组冷态启动前,必须进行保护联锁试验,试验应在现场模拟工作条件进行传动,严禁在盘后端子排处进行模拟试验;机组运行中也应定期活动电磁阀,避免卡涩。经验表明:认真做好热工保护联锁试验是防止电磁阀误动拒动的必要手段。

4.1.4选用制造精良的器件选择质量保证体系健全的厂家生产的合格的器件,对壳体、滑阀、弹簧等零部件进行拆验、测量,制造公差应符合技术要求。

4.2进行热工保护系统的优化改造对原热工保护从检测信号的选用及安装位置、保护回路、保护电源等方面进行改造。

4.2.1改进设计润滑油压低于0.0196MPa停机信号按照“三取二”的优选回路,将低于0.054MPa起动电动油泵和低于0.0392MPa起动汽动油泵的两个信号各取出一个接点,接成逻辑“或”功能再和低于0.0196MPa主信号接成逻辑“与”,这样只有当油压真正低于保护定值时才能引起保护动作,而使润滑油压过低保护更加可靠。原真空保护选用的是二次表的接点,现在改为电接点真空表及真空控制器两接点逻辑“与”作为停机信号。

将推力轴承回油温度达75℃引入停机信号。将电气主保护跳闸继电器增加记忆功能,使所有停机信号均能记忆,完善了记忆系统。增添了36ZJ继电器用以监视主停机继电器35ZJ,使主停机继电器亦具有记忆功能,便于查找故障原因。将交流24V电源供电的继电器改为有备用电源箱的直流24V电源供电,大大提高了汽轮机保护系统的可靠性。重新布置继电器盘面,新的盘面对继电器开关及端子排进行了合理安排,原保护用继电器均在1号控制盘左右两侧,选用新继电器后只新装一块继电器盘。另外各控制盘开关、按钮等采用直接接线,也起到了提高系统可靠性的作用。

4.2.2继电器选型继电器在保护系统动作信号与执行机构之间起着联接和传送作用,在整个热工保护系统中是至关重要的。没有动作信号,保护动作就是误动;有了动作信号,保护不动就是拒动,因此必须选用质量性能完全可靠的继电器,它直接影响到整个系统的可靠性。原保护用继电器没有防尘罩,接点间距较小,各接线直接焊接,使继电器无法拆下校核,且接线杂乱,检查线路十分困难,是整个保护系统最大的缺陷,也是此次热工保护改造的重要内容。这次我们选用的DZ-30系列中间继电器,后接线牢固可靠,查验检修十分便利,接插式继电器安装方便,接触优良,防尘罩透明严密,经校核动作可靠,接点距离合适,各方面均符合热工保护的要求,为整个保护系统的可靠打下了良好的基础。

4.2.3施工在选定继电器的基础上,进行了新盘二次线的配接,为了减少故障点,将原电缆直接改上新盘接线端子,尽量减少了中间环节。另外,对检测信号仪表的安装位置进行了改动:将润滑油压等四个控制器,从振动较大的安装地点,移到了合适的位置,以保证信号的可靠,避免振动引起的误差。在润滑油压过低保护的测量回路中,安装了报警用电接点压力表,使报警与保护达到一致,消除了原报警与保护两路测量引起的差。

4.3提高热工保护系统可靠性的管理措施总结以前故障停机的教训,深知加强保护系统可靠性管理,同样是机组安全运行的重要方面,为此制订了六项安全技术措施:开展预防重大事故的假事故演习;加强油质监督和滤油制度;消除二抽液压止回阀和电磁阀的卡涩;执行启动前的联锁保护试验制度;防止机组超速的措施;坚持继电器的定期测试和除尘防潮工作

5结束语电磁阀作为汽轮机保护系统的关键执行部件,其性能的优劣及稳定可靠性直接影响机组的安全运行,加强对电磁阀的加工制造、装配工艺和定期传动及优化油质的管理,可有效地避免电磁阀的误动和拒动。加强保护回路现场运行维护,高质量完成继电器的校验工作,杜绝校验超周期、简化项目、坚持热工保护24h消缺制度,同时应尽可能地创造培训条件,提高热工人员解决实际问题的能力,准确及时地查、消、排故障,保证汽轮机热工保护系统的安全可靠运行。改进后的1号机热工保护系统的运行至今状态良好,取得了比较满意的结果,实现了改造目标,是一次成功的改造。2001年4月在1号机改造的基础上将2号机也改造完毕,使汽轮机保护系统在生产中发挥了重要作用。

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