(宁夏宁鲁煤电有限责任公司灵州电厂 宁夏回族自治区银川市 750000)
神华国神集团灵州电厂2*135MW 机组采用上海汽轮机厂D151型抽汽背压汽轮机机组，分散控制系统采用山东鲁能控制工程公司生产的LN2000系统，主要包括：数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、电气控制系统（ECS）和锅炉吹灰程控等。汽机数字电液调节系统（DEH）主控部分采用北京ABB贝利控制有限公司的Symphony控制系统，调门控制部分采用上海汽轮机厂生产的FVBH高压电调系统，它由计算机控制部分、调门控制器和高压抗燃油系统组成。汽机紧急跳闸系统（ETS）由上海汽轮机厂提供。汽轮机安全监视系统（TSI）采用本特利3500控制系统。
该厂轴承振动采用单点判断的方式进行保护，即：任一轴承的X/Y相振动值达到127μm时TSI发出报警至DCS，任一轴承X/Y相振动值达到254μm时延时3秒，TSI发出遮断信号至ETS危急遮断装置跳闸汽轮机。当汽轮机轴承振动监测装置遇到探头故障、轴封漏汽、高频干扰、电缆老化、接线松动时，均会造成振动信号的异常甚至超限，极易引起保护误动。为了提高汽轮机轴承振动监测的可靠性，避免保护装置“误动”或“拒动”引起机组非计划停运或重大的设备损坏，计划对电厂TSI轴承振动保护逻辑进行优化。
经过对神华国神神东热电、郭家湾电厂、店塔电厂、亿利电厂、萨拉齐电厂的调研，同时咨询上海汽轮机厂与国神公司西安技术研究院后，结合我厂实际情况与宁夏电力能源公司共同商议后决定采用：
单轴承X/Y相遮断值（254μm）“&”任一轴承Y/X相报警值（原值为127μm，计划降低该定值至100μm），延时2秒后TSI发遮断信号至ETS跳闸汽轮机。
上海汽轮机厂自控中心人员建议可以采用本轴承振动遮断值和报警值相“与”的方法进行逻辑判断。但是，根据调研结果和电厂以往的运行参数来看，本轴瓦的X相振动达到遮断值，Y相未必能够达到报警值，这样设计可能会增加装置的拒动风险。如果采用本轴瓦遮断值“与”任一轴瓦报警值延时2秒，这样设计既包含了本轴瓦的报警值，也避免了TSI装置因干扰或其他原因瞬时出现的信号全体波动，这样设计与上汽厂的建议相比多了一些误动风险，但降低了拒动风险。根据热工保护逻辑设计“宁可误动，不可拒动”的原则来看，采用任一轴瓦报警相“与”的逻辑方式可靠性较高。
汽轮机轴承振动保护不应该被动等着保护动作，在汽轮机冲转或运行中，如果系统发出了轴承振动报警，那么运行人员就应该高度重视，通过现场测量或是利用其它参数来判断轴承振动值是否真的超限，振动报警一旦被判断为是真实的，那么当任一轴承振动值达到254μm的时候（包括人员来不及去现场检查的极端工况下），运行人员均应该手动打闸汽轮机，而不是等着任一一相的振动也达到报警值延时2秒后自动跳闸汽轮机。
本次保护逻辑的调整主要是考虑降低保护装置误动的风险，但绝不能因一味的降低误动风险而提高拒动风险。本逻辑只能对单点振动测点故障引发的数据超限或跳机进行规避，如果运行中出现了没有任何征兆的几个轴承振动值同时瞬间跳变超限而大于2秒的情况（TSI系统或卡件故障等原因），机组还是会直接跳闸。
这一保护逻辑的实施需要运行人员加强对汽轮机轴承振动保护异常时的事故预想和演练，在紧急时刻采取果断有效的措施，才能在降低保护“误动”风险的同时又可靠的避免保护的“拒动”。
注1：灵州电厂采用“正常与”运算(Use Normal‘And’Voting)逻辑以提高保护的可靠性；并增加监测器非OK状态信号，当某块监测器故障时能及时声光报警便于运行和检修人员采取相关措施。即：当任一探头故障进入“非OK”状态时，再有任一轴承振动达到报警值（修改为100μm）即会造成机组跳闸。
注2：在振动保护编制的过程中，西安技术研究院冀树春老师给出建议，要求全面排查汽机主保护，根据《火电厂热控系统可靠性配置与事故预控》及经验配置，提出对电厂高、低差胀保护增加设延时：高差胀（+8/-3mm），低差胀（+7.5/-2.5mm），报警信号延时调整为1S，保护（跳机）信号设置为5S。
汽轮机轴承振动保护逻辑优化具体实施方案
灵州电厂2*135MW D151汽轮机轴承振动采用单点判断的方式进行保护，即：任一轴承X/Y相振动值达到254μm时延时3秒，TSI发出遮断信号至ETS危急遮断装置跳闸汽轮机。
现计划将轴承振动保护调整为：单轴承X/Y相遮断值（254μm）“&”任一轴承Y/X相报警值（原值为127μm，计划降低至100μm），延时2秒后TSI发遮断信号至ETS跳闸汽轮机。
方案中重点内容为：
1、振动保护报警值由原127μm调整为100μm；
2、振动保护报警延时由3S调整为1S，危险值延时由3S调整为2S，取消报警与危险值触发后的自保持功能；
3、振动保护采用“正常与”运算(Use Normal‘And’Voting)逻辑以提高保护的可靠性；当任一探头故障进入“非OK”状态时，再有任一轴承振动达到报警值（100μm）即会造成机组跳闸。
4、并增加监测器非OK状态信号，当某块监测器故障时能及时声光报警便于运行和检修人员采取相关措施。
5、高差胀（+8/-3mm），低差胀（+7.5/-2.5mm），报警信号延时由3S调整为1S，保护（跳机）信号由1S设置为5S。
现场具体工作实施方案如下：
一、对3500系统汽机轴承振动报警定值进行调整，在SetpointConfiguration中将汽机1X、1Y……5X、5Y的轴承振动报警值由≥127μm变更为≥100μm。
二、对3500-42振动监测器进行组态，调整遮断信号输出延迟时间、调整报警模式、调整输出继电器“与”表决逻辑模式。
1、将振动信号危险值（Danger）延时时间由原来的3秒，调整为延时2秒；报警值（Alert）延时时间由原来的3秒，调整为1秒。
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2、调整报警输出通道和危险输出通道的设置，将报警输出方式Alert Latching取消，将Danger Latching取消。该调整可使TSI系统在报警触发后能够及时自动复位以便下一次触发相应的报警。
3、TSI报警输出模式改为Nonlaching(不保持)，为便于运行人员监视报警信号，DCS系统已有轴振报警的触发纪录保持功能，运行人员可在DCS上对报警信号进行手动复位，该复位信号不影响TSI系统工作状态。
4、根据方案调整3500系统继电器通道组态中“与”表决逻辑设置（And Voting Setup）,选择“正常与”逻辑功能，即“Use normal`and`voting(default)”选项。
三、增加第13卡件，卡件类型为3500/33继电器卡，对3500系统汽机轴承保护输出继电器通道进行组态配置，分别实现单轴承X/Y相遮断值（254μm）“与”任一轴承Y/X相报警值（≥100μm），触发遮断信号功能。原轴承振动跳闸逻辑为：{{{S05C##A2+S06C##A2}+S07C01A2}+S07C02A2}
现调整为：
( S05C01P01A2 * ( S05C02P01A1 + S05C03P01A1 + S05C04P01A1 + S06C01P01A1 + S06C02P01A1 + S06C03P01A1 + S06C04P01A1 + S07C01P01A1 + S07C02P01A1 ) ) + ( S05C02P01A2 * ( S05C01P01A1 + S05C03P01A1 + S05C04P01A1 + S06C01P01A1 + S06C02P01A1 + S06C03P01A1 + S06C04P01A1 + S07C01P01A1 + S07C02P01A1 ) ) + ( S05C03P01A2 * ( S05C01P01A1 + S05C02P01A1 + S05C04P01A1 + S06C01P01A1 + S06C02P01A1 + S06C03P01A1 + S06C04P01A1 + S07C01P01A1 + S07C02P01A1 ) ) + ( S05C04P01A2 * ( S05C01P01A1 + S05C02P01A1 + S05C03P01A1 + S06C01P01A1 + S06C02P01A1 + S06C03P01A1 + S06C04P01A1 + S07C01P01A1 + S07C02P01A1 ) ) + ( S06C01P01A2 * ( S05C01P01A1 + S05C02P01A1 + S05C03P01A1 + S05C04P01A1 + S06C02P01A1 + S06C03P01A1 + S06C04P01A1 + S07C01P01A1 + S07C02P01A1 ) ) + ( S06C02P01A2 * ( S05C01P01A1 + S05C02P01A1 + S05C03P01A1 + S05C04P01A1 + S06C01P01A1 + S06C03P01A1 + S06C04P01A1 + S07C01P01A1 + S07C02P01A1 ) ) + ( S06C03P01A2 * ( S05C01P01A1 + S05C02P01A1 + S05C03P01A1 + S05C04P01A1 + S06C01P01A1 + S06C02P01A1 + S06C04P01A1 + S07C01P01A1 + S07C02 P01A1 ) ) + ( S06C04P01A2 * ( S05C01P01A1 + S05C02P01A1 + S05C03P01A1 + S05C04P01A1 + S06C01P01A1 + S06C02P01A1 + S06C03P01A1 + S07C01P01A1 + S07C02P01A1 ) ) + ( S07C01P01A2 * ( S05C01P01A1 + S05C02P01A1 + S05C03P01A1 + S05C04P01A1 + S06C01P01A1 + S06C02P01A1 + S06C03P01A1 + S06C04P01A1 + S07C02P01A1 ) )+ ( S07C02P01A2 * ( S05C01P01A1 + S05C02P01A1 + S05C03P01A1 + S05C04P01A1 + S06C01P01A1 + S06C02P01A1 + S06C03P01A1 + S06C04P01A1 + S07C01P01A1 ) )
1、将原振动保护12号继电器卡件的输出禁止，并删除原控制逻辑，拆除继电器输出信号的硬接线。
2、将新逻辑分两个继电器输出模块进行编写，分别对13卡件1、2通道进行组态，将上述公式平均分开，写入两个通道内，公式填入后占通道信号的45%的容量。
4、重新接线，将#13继电器卡件1通道、2通道的输出短接，共同送信号至ETS跳机。
四、为使任一监测器“NOT OK”时运行、检修人员能及时发现，需对TSI 3500系统输出继电器通道进行组态配置，实现轴振、高低压缸胀差、轴向位移监测器“Not OK”信号的监视。
将#13-3、#13-4、#13-5、#13-6、#13-7、#13-8、#13-9、#13-10、#13-11、#13-12、#13-13、#13-14、#13-15、#13-16通道分别配置为“1X相振动NOT OK” “1Y相振动NOT OK” “2X相振动NOT OK” “1Y相振动NOT OK”…… “5X相振动NOT OK” “5X相振动NOT OK” “RX1 NOT OK” “RX2 NOT OK” “DE(H) NOT OK” “DE(L) NOT OK”。
将TSI监测器通道“NOT OK”信号送至DCS系统#11过程站新增加的两块SOE模块，并增加信号的闪光报警，便于运行监视及今后的故障分析。
五、高差胀、低差胀报警值Alert由3s调整为1S，危险值Danger 由1S调整为3S。
六、逻辑组态及定值静态测试
1、在任一轴承X相振动前置器处使用FLUK725增加-10VDC电压信号，逐步增大信号，观察该轴承X相报警值延时1S发出；继续增大信号，观察该轴承X相保护信号延迟2S发出；同时在除本轴承X相外任一轴承振动前置器处使用FLUK725增加-10V电压信号，逐步增大信号至报警值，观察33继电器模块应延时2S输出振动遮断信号至ETS跳闸。
2、在高、低压缸胀差前置器处分别使用FLUK725增加标准信号，观察信号的报警值应延时1S发出，遮断值应延时5S发出。
论文作者:蔡瑞杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/13
标签：轴承论文; 信号论文; 汽轮机论文; 逻辑论文; 监测器论文; 电厂论文; 继电器论文; 《电力设备》2017年第31期论文;