国电宣威公司#12机组汽轮机TSI系统改造

国电宣威公司 #12 机组汽轮机 TSI 系统改造

罗章 权

国电宣威发电有限责任公司 云南省宣威市 655400

摘 要

国电宣威发电有限责任公司七期#11、12机组容量为2x300MW，#11、12机组分别于2006年6月和2006年11月相继投入运行。锅炉为武汉锅炉厂生产的WGZ1025/18.24-4型亚临界、一次中间再热锅炉；汽轮机为东方汽轮机厂生产的N300-16.7/537/537-8型凝汽式汽轮机；发电机采用东方电机厂生产的QFSN-300-2-20B型发电机；投产使用的TSI系统为EPRO公司的MMS6000系列产品，DCS控制系统采用美国MCS公司生产的MAXDNA分散控制系统。#12机组TSI系统于2014年改造完成，改造后大大减少了#12机组TSI系统故障保护误动的概率，提高了机组运行的可靠性，保证了#12机组的安全稳定运行。

Transformation of TSI system of Turbine unit 12 of Guodian Xuanwei Company

Guodian Xuanwei Power Generation Co., LTD. Luo Zhangquan, Dianchang Road, Xuanwei City, 655400

Pick to

The capacity of Unit 11 and Unit 12 in Phase 7 of Guodian Xuanwei Power Generation Co., LTD. Is 2x300MW.Unit 11 and Unit 12 were put into operation in June 2006 and November 2006 respectively.The boiler is wGZ1025/18.24-4 subcritical,Primary intermediate reheat boiler;Steam turbine N300-16.7/537/537-8 condensing steam turbine produced by Dongfang Steam Turbine Works;The generator adopts QFSN-300-2-20B generator produced by Dongfang Electric Machinery Factory;The TSI system put into production is EPRO's MMS6000 series products.The DCS control system adopts MAXDNA distributed control system produced by MCS Company.The TSI system of Unit #12 was completed in 2014.After the modification, the probability of the TSI system failure protection of unit #12 is greatly reduced.Improved the reliability of unit operation,The safe and stable operation of unit #12 is guaranteed.

Key words: steam turbine TSI system detection protection misoperation safety

关键词：汽轮机 TSI系统 检测 保护 误动 安全

正 文

自我公司首台300MW机组投运以来，因设备质量、检修质量、信号干扰等造成TSI系统故障的问题时有发生，在TSI系统改造前，由于TSI系统故障造成大机4次非计划停运，小汽轮机多次停运，每次都是设备故障造成保护误动，而TSI系统进行改造后已避免故障停机5次。原#12机组TSI系统保护信号设计采用单点保护且不加延时的方式，该方式不易出现拒动，但事实证明极容易造成保护误动。为了减少#12机组TSI系统故障保护误动造成的损失，本着保护系统要“杜绝拒动，防止误动”的原则，公司2014年完成了#12机组TSI系统的改造方案。

我公司#12机组汽轮机监视系统（TSI）采用EPRO公司MMS6000系统，用于测量汽轮机的轴向位移、偏心、键相、零转速、轴振动、盖振动、转速、胀差、热膨胀等参数，并将参数超限报警信号送到ETS/METS系统，保护汽轮机的安全。TSI系统主要通过检测传感器、前置器、延长线缆、TSI智能检测板件组成。传感器是将机械振动量、位移、转速等转换为电量的机电转换装置，根据传感器的性能和测试对象的要求，利用电涡流传感器，对汽轮机偏心、键相、轴位移、轴振动、胀差进行测量；利用电涡流、磁阻、霍尔传感器对汽轮机的转速进行测量；利用速度传感器对盖振进行测量；利用线性可变差动变压器（LVDT）对热膨胀进行测量。TSI各种测量板件接受相应传感器的电量信号后进行整形、计算、计量信号和继电器接点。智能板件可对传感器联线和自身的运行情况进行检测，具有计算机通讯接口，可对测量范围和逻辑输出进行组态，具有缓冲传感器信号输出等功能，还对于重要的测量可进行冗余的配置，增强了可靠性。

我公司#12机组TSI系统的汽轮机安全监视装置包括大机和小机的安全监视装置，配置在一个控制柜内。大机TSI用以监视汽轮机的转速、轴位移、胀差、盖振、轴振、汽缸热膨胀和偏心，在汽轮机的位移、转速、轴振、胀差越限发出停机信号，通过ETS去遮断汽轮机。小机TSI用以监视给水泵汽轮机的转速、位移、轴振和偏心（其中给水泵汽轮机的轴振分为X、Y方向），在给水泵汽轮机的位移、转速和轴振越限时发出停机信号，去遮断小汽轮机，其余信号只接入监视系统，未进入ETS保护。目前#12机组TSI系统由3个框架组成，TSI监测卡件由框架式模块电源供电，每个框架配有型号为UES815(24V 3.4A)的电源模块2个，两路电源经过外部二极管冗余后给继电器供电。经后期改造后，外部供给的两路电源，一路供#1、3、5电源模块，另一路供#2、4、6电源模块。单个框架的两个电源模块，失去其中一路，不影响整个框架的卡件正常运行，电源模块支持热插拔；TSI系统的开关量输出使用的是外置继电器，TSI机柜卡件检测现场传感器信号，达到越限报警时卡件自带的开关量接点动作触发对应的中间继电器，最终由中间继电器发出开关量信号至ETS，TSI模块之间的逻辑运算，通过外部硬接线方式来实现。MMS6000系列产品的卡件是双通道输入，双通道光耦输出，各通道输出报警节点1个可选常开常闭、危险节点1个可选常开常闭,原设计的振动、位移、胀差、超速卡件报警及危险输出都使用常开节点。#12机组TSI原保护设计大机#1~6轴承振动X、Y方向均参与保护即十二选一，且同轴承X、Y方向信号使用同一卡件，各轴承振动危险接点在卡件背面用导线焊接方式并接驱动一个中间继电器；轴位移两个信号均参与保护即二取一，轴位移1、2在同一卡件；电超速保护使用继电器三取二输出（使用常开节点失电不遮断汽轮机）；高中压缸胀差大一选一停机、低压缸胀差大一选一停机，两个胀差信号在同一卡件；#1、2小机#1~4轴承各安装两只振动探头，八个振动信号都参与保护即八选一；#1、2小机各两个轴位移信号（同卡），参与保护即二选一；小机TSI电超速一选一停机。

1.大机轴振大保护改造方案：大机轴承同轴承的X向振动信号高Ⅱ值和Y向的高Ⅰ值分别组成“与”逻辑，同轴承的Y向振动信号高Ⅱ值和X向的高Ⅰ值分别组成“与”逻辑，再将所有“与”逻辑输出信号组成“或”逻辑（采用串并连实现逻辑关系），在避开冲转临界转速振动前提下降低高Ⅰ值。实现方式：

1）轴承Y向振动信号在卡件处调换通道，推荐1Y-5Y,2Y-4Y,3Y-6Y，调换后卡件布局1X-5Y,2X-4Y,3X-6Y,4X-2Y,5X-1Y,6X-3Y；

2）报警和危险输出电路连接如下图所示：

3. 在DCS中用软件逻辑实现轴振大三选二 ETS逻辑功能。

2. 大机轴位移大保护改造方案：增加2块轴位移卡件，增加一套轴位移检测装置（包含涡流探头及前置器），轴位移支架视安装位置尽可能采用3个独立支架，三个轴位移测点高二报警值分别输出至3个独立的中间继电器，中间继电器节点单独送至ETS中3块不同DI卡件通道，在ETS中通过软逻辑实现轴位移大三选二ETS保护功能。

3.大机高中压缸胀差大保护改造方案：增加一套高中压缸胀差检测装置（含支架，涡流探头，前置器），卡件用#1轴位移卡件B通道，两个高中压缸胀差危险信号分别送至两个独立的中间继电器，#1中间继电器的#1常开接点和#2中间继电器的#1常开接点串接送至ETS作为大机高中压缸胀差大ETS信号1，#1中间继电器的#2常开接点和#2中间继电器的#2常开接点串接送至ETS作为大机高中压缸胀差大ETS信号2；高中压缸胀差大ETS信号1和高中压缸胀差大ETS信号2在ETS通过软逻辑实现大机高中压缸胀差大二选二停机逻辑。

4.大机低压缸胀差大保护改造方案：增加一套低压缸胀差检测装置（含支架，电涡流探头，前置器），卡件用#2轴位移卡件B通道， 2个低压缸胀差危险信号分别送至两个独立的中间继电器，#1中间继电器的#1常开接点和#2中间继电器的#1常开接点串接送至ETS作为大机低压缸胀差大ETS信号1，#1中间继电器的#2常开接点和#2中间继电器的#2常开接点串接送至ETS作为大机低压缸胀差大ETS信号2；低压缸胀差大ETS信号1和低压缸胀差大ETS信号2在ETS通过软逻辑二选二实现大机低压缸胀差大停机逻辑。

5.大机转速高保护改造方案：大机转速测量传感器有三种形式，即电涡流、磁阻、霍尔传感器。一个电涡流传感器测量的转速信号送TSI系统，作为大机转速监视信号；三个霍尔传感器测量的转速信号分别送TSI系统3块超速卡件，3块超速卡件动作后分别输出至3个独立的中间继电器，中间继电器节点单独送至ETS中3块不同DI卡件通道，在ETS中通过软逻辑实现超速三选二ETS保护功能；四个磁阻传感器中有三个传感器测量的转速信号分别送DEH系统3块超速卡件，DEH系统3块超速卡件动作后通过硬接线三选二方式直接进入DEH硬跳闸回路，未经软ETS逻辑处理，通过硬回路实现超速三选二ETS保护功能；剩余一个磁阻传感器测量转速信号送现场转速表。

6.#12机小机轴振大保护改造方案：#12机小机轴振设置4道轴承8个轴振测点，即1X-1Y,2X-2Y,3X-3Y,4X-4Y,小机轴承振动信号X、Y方向均参与保护即八选一，同轴承X、Y方向信号使用同一卡件，各轴承振动危险接点在卡件背面用导线焊接方式并接驱动一个中间继电器，中间继电器总的输出1个轴振大开关量信号至ETS，同时在ETS逻辑里取每道轴承X、Y向模拟量报警值和动作值分别组成“与”逻辑，再将所有“与”逻辑输出信号组成“或”逻辑，总的“或”逻辑再“与”TSI来的轴振大开关量保护信号，最终模拟量和开关量信号组合作为小机ETS轴振大保护。

此次#12机组TSI系统改造并没有对所有信号进行改造，只是针对重大的、影响安全的、易导致机组非停事故的信号进行改造。通过TSI系统改造，大大提高了大、小汽轮机运行的安全性，为宣威公司创造了良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]汽轮机安全监视装置（EPRO MMS6000）系统说明书.2004年

[2]国电宣威发电有限责任公司七期三单元集控运行规程.2006年

[3]自动化专业概论.韩璞，王建国编，北京：中国电力出版社.2007年

[4]汽轮机设备及运行，刘爱忠主编.北京：中国电力出版社.2003年

[5]汽轮机控制、监视和保护 谷俊杰、丁常富编.北京：中国电力出版社.2002年

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