摘要：对上海汽轮机西门子2×660MW超超临界发电机组DEH系统发生的装置误动的问题进行描述，分析了逻辑回路及装置的原理，指出了该系统逻辑及装置可能引起保护误动的环节，并在模拟试验中进行验证，经过优化后有效避免设备误动，提高了热控设备运行的可靠性，消除设备存在的隐患，减少机组的非计划停运，并对同容量、同类型的其他汽轮发电机组提高设备可靠性提出了借鉴意见。
关键词：汽轮机；DEH系统；逻辑优化；设备可靠性
Abstract:This paper describes the malfunction of the DEH system of Shanghai steam turbine Siemens 2 x 660 MW Ultra-supercritical Generating unit, analyses the principle of the logic circuit and the device, points out the possible links of the system logic and the device which may cause the maloperation of the protection, and verifies it in the simulation test. After optimization, the maloperation of the device can be effectively avoided. It improves the reliability of the thermal control equipment, eliminates the hidden dangers of the equipment, reduces the unplanned outage of the unit, and puts forward some suggestions for improving the reliability of the equipment of other turbogenerator units of the same capacity and type..
Key words:Turbine；DEH system；logic optimization；equipment reliability
某火力发电厂2×660MW超超临界发电机组，汽轮机由上海电气集团股份公司（以下简称上汽厂）生产，型号为N660-25/600/600，与汽轮机配套的DEH控制系统采用OVATION控制系统，实现了DEH/ETS与DCS一体化。汽轮机DEH系统的调门阀位控制卡（VP卡）采取冗余配置，两块VP卡输出指令分别控制阀门上伺服阀的两组线圈，来控制阀门的开度。
1 DEH控制系统简述
上汽厂660MW超超临界汽轮发电机组的DEH系统控制逻辑引进德国西门子的技术设计理念，自动化程度较高，控制设备较为先进，汽轮机的启动实现了一键启动，系统体系完备，控制逻辑较为复杂。汽轮机控制系统（DEH）将要求的阀位信号送至伺服油动机，并通过伺服油动机控制阀门的开关来改变进汽量。DEH 接受来自汽轮机组的反馈信号（转速、功率、主汽压力等）及运行人员的指令，进行计算，发出输出信号至伺服油动机。DEH 系统主要由 DEH 控制柜、操作员接口、伺服油动机等组成。
DEH 控制通过控制阀（CONTROL VALVE）控制进入汽轮机的蒸汽流量。根据机组运行要求，DEH 在不同情况下控制转速、负荷、主蒸汽压力参数。DEH是数字式及冗余的，转速，负荷，主蒸汽压力信号等通过三取二进入主控制器，输出的阀位控制信号经放大送到油动机，电液油动机（EHA）通过液压控制调节阀，DEH提供最佳的负荷运行及稳定电网运行，DEH可以方便地选择控制方式如汽机跟踪，锅炉跟踪，协调运行等。
2 设备现状分析
上汽厂的DEH系统控制逻辑理念较为先进，控制逻辑严谨缜密，功能齐全，设备可靠性较高，是当前比较先进的控制系统。某火力发电厂通过近几年时间的应用和实践，在一些非正常工况及特殊工况的方面，特别是提高设备的可靠性，减少保护误动方面，由于和国内设计理念不同，根据使用的实际情况，依然有可优化空间。下面根据现场遇到的实际问题及工况，从硬回路设计、逻辑设计、设备优化等几个方面来阐述。
2.1 汽轮机超速保护硬回路
上汽厂660MW超超临界机组的超速保护系统取消了传统的机械危机遮断器，采用两套电子式的超速保护装置来实现超速保护的功能。超速保护装置的硬件设备采用德国BRAUN公司生产的E1696型3通道转速监测系统。每套超速保护装置包括3个转速模块和1个测试模块，安装在汽轮机#2轴承座处的6个转速探头分别送到两套超速保护装置的6个转速模块，分别测量汽轮机的转速信号。转速模块对应的接触器回路与汽轮机进汽阀快关电磁阀电源组成串并联接线方式。每套超速装置在硬回路组成三取二逻辑后，输出超速信号，两套装置中有一套超速动作都会使所有油动机的快关电磁阀失电动作，阀门快速卸掉压力油，油动机在弹簧力的作用下快速关闭，汽轮机停机。
正常情况下，超速装置根据BRAUN E1696模块设置的间隔时间（720min）对超速监测BRAUN卡进行一轮自检，每次超速监测BRAUN卡自检动作，对应的接触器断开、吸合一次，以确认卡件回路正常。长期频繁自检不仅增加接触器动作次数，降低接触器使用寿命，同时频繁的动作可能会导致自检回路中的接线松动。而自检模块自检时仅判断模块本身故障而屏蔽自检功能，无法屏蔽跳闸回路因接线松动、接触器故障等原因而引起的误动，造成机组不必要的非计划停运。
2.2 轴承绝对振动高保护
汽轮机#1～#8轴承各安装2个绝对振动探头，设置有轴承绝对振动的保护，当任一个轴承绝对振动大于或等于跳闸值时，将导致汽轮机跳闸停机。当2个绝对振动信号测点变坏点后，也会导致汽轮机跳闸。在保护设备出现损坏时，没有给出保护设备故障检修处理的时间，而直接保护动作停机。
2.3 汽轮机轴向位移保护、凝汽器压力保护、润滑油压力低保护
汽轮机轴向位移保护、凝汽器压力保护和润滑油压力低保护均为3个信号进行三取二后保护输出。在以上3个保护逻辑中，当用于保护的3个测点变坏点、任意一测点变坏且另两个信号偏差大、任意两个信号之间偏差大时，将导致保护动作停机。
2.4 汽轮机轴承温度保护、高压缸蒸汽温度（12级后）保护、高压缸壁温（90%处）保护、低压缸排汽温度保护
2.4.1汽轮机轴承温度保护逻辑。汽轮机推力瓦、#1轴承和#2轴承分别安装有4支测温元件，其中每1支测温元件有3个温度信号。#3～#5轴承箱分别安装有2支测温元件，每1支测温元件有3个温度信号。以上区域安装的轴承温度元件，当每1支温度元件的3个温度信号中有两个大于等于温度跳闸值或者每1支温度元件的3个温度信号都变坏点时，轴承温度保护动作，汽轮机保护停机。根据以上保护逻辑来判断，因为3个温度信号均为单支温度元件输出，单个设备出现故障，容易造成保护的误动，以上温度保护逻辑实际为单点保护逻辑。
#6～#8轴承箱分别安装1支测温元件，每1支测温元件有2个温度信号。当每1支温度元件的2个温度信号中有1个大于等于温度跳闸值或者每1支温度元件的2个温度信号变坏点时，轴承温度保护动作，汽轮机保护停机。根据以上保护逻辑来判断，因为2个温度信号均为单支温度元件输出，单个设备出现故障时，容易造成保护的误动，以上温度保护逻辑实际为单点保护逻辑。
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2.4.2高压缸蒸汽温度（12级后）保护逻辑。由于超超临界机型高压缸的特殊通流设计，高压缸蒸汽温度（12级后）用来替代高压缸排汽温度保护，当温度超过报警值时，高排温度控制器被激活，通过增大高压缸蒸汽流量来降低高压缸排汽温度，若温度超过保护值跳闸值，则汽轮机保护动作停机。当高压缸蒸汽温度（12级后）中3个温度都变坏点也将导致汽轮机保护动作停机。
2.4.3高压缸壁温（90%处）保护逻辑。由于超超临界机型高压缸的特殊通流设计，高压缸壁温（90%处）用来替代高压缸排汽温度保护，当温度超过报警值时，高排温度控制器被激活，通过关小高压主汽阀和高压调阀的方式，来降低高压缸排汽温度，当高压主汽阀和高压调阀关闭（阀位小于等于5%）时，将触发再热器保护动作，锅炉MFT动作，汽轮机保护动作停机。当高压缸壁温（90%处）中3个测点变坏点也将导致汽轮机保护动作停机。
2.4.4低压缸排汽温度保护逻辑。低压缸排汽温度用于监测汽轮机低压缸末级叶片的温度，当温度升高到联锁定值时，打开低压缸喷水电磁阀降低此处温度，若温度继续升高达到或超过跳闸值时，则汽轮机保护动作停机。当低压缸排汽温度中3个温度变坏点也将导致汽轮机保护动作停机。
2.5 EH油油压低保护逻辑
汽轮机EH油压低保护逻辑为EH油母管压力曾经大于150bar且两台EH油泵出口油压均小于等于105bar时，延时5秒钟，汽轮机保护动作停机。在机组正常运行时，两台EH油泵只运行一台，停运的EH油泵出口压力会小于等于105bar，当出现运行的EH油泵出口变送器故障或者信号误发时，将导致机组因为EH油压低保护误动而跳闸，以上的保护逻辑实际上为单点保护的逻辑，不能防止保护的误动。
2.6 启动装置控制回路逻辑
启动升程限制器（TAB）作用于汽机启动阶段，其指令输出（0～100%）由TAB自动生成，在启动过程中无需运行人员操作。TAB指令主要用于分阶段完成机组启动过程中所需逐步完成的设备复位、设备检查等工作。当机组正常运行时，该指令为最大值100%。
在TAB保护逻辑中，EH油温大于或等于70℃将启动减小顺控TAB指令，当低于负荷回路指令与压力回路值时，造成DEH流量指令逐渐降低，导致中压调阀和高压调阀在机组并网带负荷运行中逐渐关闭。中压调阀和高压调阀关闭将触发再热器保护动作，锅炉MFT动作，汽轮机保护动作停机。
3 改进意见和建议
3.1 超速保护硬回路优化建议
结合部分同类型机组电超速的使用情况，认为由于接线的可靠性及其他综合原因，BRAUN转速卡件定期自检可能会结合其他原因导致保护误动。提出以下建议：
3.1.1 修改自检方式。BRAUN E1696模块参数设置的P02.03选项，检测方式由0修改为1，即检测方式由自动修改为手动检测方式。
3.1.2定期检查硬件接线回路。将自动自检改为手动自检后，在机组每次停机时，都必须进行手动检测，以保证超速保护硬回路功能正常，同时检查硬跳闸回路的接线情况，保证接线稳固和可靠。
3.1.3定期更换设备。储备好超速保护硬回路中硬件设备的备品备件，并且对易损件定期更换，以保证超速保护回路动作的可靠性。
3.2 汽轮机轴承绝对振动保护逻辑优化
优化汽轮机#1～#8轴承的绝对振动保护逻辑，取消2个绝对振动信号坏质量跳机的条件，修改为2个绝对振动信号大且为好质量时跳闸汽轮机。
3.3 汽轮机轴向位移保护、凝汽器压力保护、润滑油压力低保护逻辑优化
优化汽轮机轴向位移保护、凝汽器压力保护和润滑油压力低的保护逻辑，取消“当3个测点变坏点、任意一测点变坏且另外两个信号偏差大、任意两个信号之间偏差大时跳闸汽轮机。”的逻辑，并且增加偏差大声光报警、模拟量品质判断和增加3个测点均坏的声光报警逻辑。
3.4 汽轮机轴承温度保护、高压缸蒸汽温度（12级后）保护、高压缸壁温（90%处）保护、低压缸排汽温度保护逻辑优化
优化汽轮机轴承温度保护、高压缸蒸汽温度（12级后）保护、高压缸壁温（90%处）保护和低压缸排汽温度保护逻辑，取消以上保护逻辑中3个温度测点质量判断为坏点时跳机的逻辑，同时在逻辑中增加速率判断、偏差大声光报警和测点均坏的声光报警。
3.5 EH油压低保护优化
为了消除EH油压低的单点保护逻辑，防止保护误动，提高设备可靠性，通过对EH油系统结构进行分析，EH油蓄能器底部预留有两处EH油母管压力引压孔，在引压孔处增加两台母管压力变送器后，将逻辑修改为当母管压力低于保护定值（三取二）汽轮机保护动作，油泵出口压力作为报警监视点。
3.6 启动装置控制回路逻辑优化
针对启动升程限制器（TAB）逻辑存在的问题，对TAB逻辑进行优化，取消“EH油温大于或等于70℃联锁减少（TAB）指令，在机组并网带负荷运行中逐步关闭中调门和高调门”的逻辑，同时增加EH油温大于或等于65℃的声光报警。
4 结语
本文中提出的逻辑修改和优化，通过调研，在其他同类型机组中均有实施，某火力发电厂也是在理解并且忠于上汽厂660MW汽轮机DEH系统的设计思想基础上，根据机组的实际运行状况，优化660MW汽轮机DEH系统的保护，使保护逻辑和机组运行情况有机结合，从而解决了现场控制系统存在的问题，提高了热控设备保护的可靠性。以上建议和优化，其他同类型机组火力发电厂应综合考虑本电厂的实际情况，进行深入讨论和研究后再进行借鉴。
参考文献
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［4］顾志君，许文彦，李沨 西门子T3000系统超速保护误动作分析[J]，仪器仪表用户，2016，23（4）：85-87
作者简介：
史畅（1980年7月），男，湖南长沙，工程师，主要从事热控专业技术管理工作。13973626361，23763581@qq.com
尹佳锋（1986年11月），男，湖南株洲，助理工程师，主要从事热控专业技术管理工作。19875919982，12738146@qq.com
论文作者:史畅,尹佳锋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：汽轮机论文; 温度论文; 逻辑论文; 高压论文; 回路论文; 机组论文; 信号论文; 《电力设备》2018年第27期论文;