国家电投集团公司新疆能源化工有限责任公司乌苏热电分公司 新疆乌苏 833000
摘要：在火力发电机组中，热工保护系统又是必不可少的重要组成部分。对热工保护系统可靠性的不断完善，能够使火力发电组的主辅设备更加安全可靠，因此，提高热工保护系统的工作显得尤为重要，只有对其不断的研究探索，才能使得整个热工保护系统体系更加完备。本文主要针对《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中有关主油箱油位低保护所采取措施的阐述。
关键词：热工保护 可靠性 优化方案 主油箱油位 冗余 保护 逻辑
引言
汽轮机润滑油的作用时给汽轮发电机的支持轴承、推力轴承和盘车装置提供润滑，为操纵机械超速脱扣装置提供压力油，如果润滑油中断或供油量过少（润滑油压过低），会造成汽轮机以及发电机轴承轴瓦钨合金胎的融化烧损，甚至机组停运，严重时将会引起汽轮机转子弯曲，汽轮机润滑油一般设计油压低保护，但仅靠润滑油压低保护不足以为汽轮机润滑系统提供安全、可靠的保护，所以汽轮机主油箱油位低保护作为润滑油压低保护的并行保护逐渐重要起来。
1、主油箱油位低保护的现状
乌苏热电分公司两台CZK330-16.7/0.4/538/538型汽轮机，额定功率330MW（上海汽轮机厂制造）汽轮机主油箱原各设计一套浮筒式连续测量远传电阻式液位计，一套磁翻板就地测量液位计，在运行期间经常出现远传模拟量信号坏点的现象，导致运行人员无法正确的远程监视主油箱油位的变化，需要就地查看油位，而机械液位开关经常出现误动、误报现象，给机组运行带来极大的不安全因素，亟需对主油箱液位进行改造，完善主油箱液位低保护，保障汽轮机组的安全。
现场液位计安装如下图：
图1：主油箱液位计安装主视图
图2：主油箱液位计安装俯视图
汽轮机主油箱的作用主要是汇集和分配的作用，给汽轮发电机的各支撑轴承、推力轴承、盘车装置及机械超速脱口装置供油，汇集汽轮机各处的润滑油的回油，同时将油中的水汽和回油中携带的气体通过油箱排烟风机排出厂房外。启动油泵，交流润滑油泵、直流油泵都接在主油箱上，通过主油箱提供可靠地进油，保证有系统连续不断地供油，维持机组的安全运行。如汽轮机主油箱油位过高，油箱内油气分离不好，排油烟机容易气中带油，而且油位过高的话，停机后油系统大量油返回油箱，有油大量外溢的危险；如油位低，低于安全油位，油箱内射油器容易出现工作不正常，射油器容易吸入空气，造成主油泵出口油压摆动，严重时轴承断油，造成烧瓦，而主油箱油位的高低依靠安装于主油箱上部的远传液位计判断，其准确性和可靠性直接关系到汽轮发电机安全稳定运行。乌苏热电分公司1、2号机组主油箱油位各设计一套，且未设计主油箱油位低跳机保护逻辑，不符合《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中8.4.9“应设置主油箱油位低跳机保护，必须采用测量可靠、稳定性好的液位测量方法，并采取三取二的方式，保护动作值应考虑机组跳闸后的惰走时间。机组运行中发生油系统泄漏时，应申请停机处理，避免处理不当造成大量跑油，导致烧瓦”规定。为保证机组安全稳定运行，根据《防止电力生产事故的二十五项重点要求》现提出以下改造方案。
2、改造方案
2.1 三台油位计应安装在油箱油位比较稳定并能够代表油箱内真实油位的位置。油箱内部装有油管路、油涡轮、隔板、节流孔板、管道、滤网、热工监视测点导压管等。油箱上设备比较多并且集中，油箱内部结构复杂，为了保证油位测量的准确与稳定，油位计的安装应避开回油管，回油管处由于回油的冲击会造成油位的波动。避开各油泵及油涡轮的入口，由于油泵及油涡轮工作时不停吸油，会造成油的流动比较大，造成油位波动。通过考察对比，并与主油箱设计人员沟通后，我们最终确定了增加三台油位计的具体位置，将现有主油箱浮筒式油位计拆除，更换为E+H导波雷达液位计，同时拆除主油箱上盖两块备用堵板，在此堵板位置预留孔上另外加装2套E+H导波雷达液位计，导波杆长度为3000mm，配装不锈钢导波桶，内设中心支架，对导波杆进行固定、保护，减小润滑油流扰动对液位测量的扰动，保证油位测量的准确性，共计安装3套导波雷达液位计，型号如下：
安装方式如下图：
图3：导波雷达液位计安装图
2.2 将每台机组3套导波雷达液位计远传模拟量信号通过3个不同DPU AI卡件引入DCS系统，在DCS逻辑内部做品质判断三取二保护跳闸逻辑，三个油位的模拟量信号和经过判断后的油位低开关量信号均在DCS画面上被显示出来，任何一个油位计出现问题时均可以被及时发现，当油位低于1270mm时，输出三路DO信号至ETS系统，同时做报警逻辑，当油位低于1670mm，DCS系统发出声光报警，及时提醒运行人员主油箱油位低。
图4：DCS三取二逻辑输出逻辑图 
图5：DCS油位低报警输出逻辑图
2.3 主油箱油位低信号通过3个不同的DCS卡件分别输出3个开关量信号，通过三根屏蔽电缆接至ETS系统，利用在ETS系统PLC的备用DI通道，将3个开关量信号分别引入主、辅PLC中的不同卡件，并在逻辑中增加主油箱油位低三取二保护跳闸逻辑，同时输出主油箱油位低信号至DCS系统的SOE卡件，作为主油箱油位低跳闸首出信号，逻辑图如下：
图6：ETS系统PLC跳闸逻辑
3 主油箱液位显示及保护功能验证
主油箱液位计及跳闸逻辑完成后，现场做主油箱放油验证试验，逐步进行放油，油位显示与就地液位显示一致，当油位放至1670mm时，DCS系统发出声光报警，油位放至1270mm时，ETS系统跳闸，首出显示“主油箱油位低”，DCS系统SOE报警记录“主油箱油位低跳闸”，重新对主油箱进行注油，DCS液位显示与就地液位计指示一致，从而验证了主油箱油位低保护动作正常，开关量信号、模拟量信号传输准确、可靠，主油箱液位低保护顺利投入。
4 结论
热力保护系统在火电机组中占据着极其重要的地位，热力系统的完善使得火电厂的安全性得到了很大的提高，而各工厂应该认真对照新版“二十五项反措”、“安全性评价”“技术监督细则”等进行全面的排查检修，对不符合国家标准的项目一律停止，对超过使用年限的设备及时地更换、更新，对各个装置包括DCS系统等继续进行优化，保证各装置的顺利运行，保证机组的安全运行，从而保证电力这一能源的稳定供应。
参考文献：
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[2]孙长生. 火电厂热控系统可靠性配置与事故预控.热工自动化委员会，2010-07-10.
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[4]上海汽轮机厂.汽轮机主油箱设计说明
论文作者:罗勇刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/17
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