TSI系统振动保护拒动原因分析及优化_唐堂.pdf filename-=utf-8''TSI系统振动保护拒动原因分析及优化_唐堂.pdf

第二十八卷 第三期，安徽电气工程职业技术学院学报 年 月 系统振动保护拒动原因分析及优化唐 堂，王铁锐，邸 帅（大唐东北电力试验研究院有限公司，吉林 长春；大唐长春第二热电有限责任公司，吉林 长春）摘 要：某热电有限责任公司 号机组高压前轴封处发生动静碰磨，通频振动幅值达到，通频振动振幅达到，但由于瓦振较小，未触发保护动作逻辑，为避免机组损伤，运行人员手动打闸。通过对 号机组 逻辑组态优化及 卡重新分配通道，有效防止了振动保护拒动与误动，为该厂其他机组改造积累了宝贵的经验，对于采用本特利 系列产品的汽轮机振动保护优化改造亦具有参考意义。关键词：；振动；保护优化；本特利 中图分类号：文献标识码：文章编号：（）收稿日期：作者简介：唐 堂（），男，吉林长春人，高级工程师，主要研究方向为火电机组自动及保护优化。王铁锐（），男，吉林长春人，高级工程师，主要研究方向为火电机组设备检修与维护。邸 帅（），男，吉林长春人，高级工程师，主要研究方向为火电机组关键部件故障预测。，（，；，）：，：；引言某热电有限责任公司 号汽轮机是由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的 型、超高压、中间再热、三缸双抽两排汽、单轴凝汽式汽轮机。轴系由高压转子、中压转子、低压转子、发电机转子组成，轴系如图 所示。、号轴承为高压转子前轴承和中压转子前轴承，为落地轴承形式，该轴承特点为刚度偏大，轴振幅值和轴承振动幅值比例偏大。安徽电气工程职业技术学院学报 第二十八卷 第三期图 轴系示意图 系统采用的是美国本特利内华达公司生产的 系列产品，它是一个监测和计算机化的振动信息系统，可对旋转机械和往复式运动机械的机械状态提供所需的评价信息。主要监测内容包括：瓦 瓦轴承的相对振动；瓦 瓦轴承盖的绝对振动、键相、转速、零转速、偏心、缸胀、高压缸差胀、低压缸差胀、轴向位移等。当参数越限时，发出报警信号；当参数超过极限值危及机组安全时，保护装置动作，发出紧急停机信号，关闭主汽门，实现紧急停机，从而保证汽轮机组安全，。系统的保护逻辑组合方式应合理，既要防止误动作，又要避免拒动，。目前，为了避免由于保护逻辑修改带来的安全隐患，多数发电企业使用最初设计的 保护逻辑组合方式。但是随着技术的更新迭代，系统最初设计的科学性、控制逻辑设置的合理性存在一定不足，进而引发热控保护系统可预防的拒动和误动时有发生，。为提升 系统的可靠性，避免设备重大损坏甚至人身伤亡事故的发生，部分电厂根据机组特点重新设置保护逻辑组合方式。事件经过 年 月 日，号机组负荷、主蒸汽流量 ，号凝结水泵运行、号循环水泵运行、号给水泵运行，热网系统投入运行，疏水流量 ，高加系统停运检修。时 分，号机组负荷由 减负荷过程中，汽轮机、号轴瓦振动快速增大，立即减负荷至 ，调整轴封一、二漏，汽轮机振动无好转。时 分，号机组高压前轴封处发生动静碰磨，通频振动幅值达到 ，通频振动振幅达到，但由于瓦振较小，未触发保护动作逻辑，为避免机组损伤，运行人员手动打闸。振动保护拒动原因 瓦振未达到保护动作值 号机组 号轴承振动保护逻辑为 轴或 轴达到，同时 号轴承瓦振达到。本次机组非计划停运前 号轴承轴振幅值最大达到 ，但由于 号轴承刚度较大，轴承瓦振未达到保护动作条件（号轴承瓦振打闸前最大 ），未触发振动大停机保护。机组振动保护逻辑设置不合理机组振动保护逻辑为同一轴承 轴或 轴达到 同时瓦振达到 （其中、瓦振动跳机值为，瓦 瓦振动跳机值为），机组振动保护动作。图 为 号机手动打闸前各轴（盖）振动辐值曲线。分析图 可知，本次机组非计划停运前，瓦、瓦轴振幅值最大分别达到 和 ，已存在设备损坏风险。但此时由于瓦振未达到跳机条件，振动保护未动作，暴露出机组振动保护逻辑设置不合理，故障状态下不能起到可靠保障设备安全的作用。唐 堂，王铁锐，邸 帅：系统振动保护拒动原因分析及优化图 号机手动打闸前各轴（盖）振动辐值曲线 振动保护逻辑优化 继电器逻辑方式分析本特利 框架包含多种模块，如、等，这些模块根据不同的操作方式，配置系统、模块和通道选项，以便 框架的所有模块协同工作的过程被称为组态。框架的组态包括使用框架组态软件设置选项，然后下装组态到 上。本特利 系统继电器输出卡 和，存在两种针对与逻辑的选项，即“”（正常与）和“”（真与）。“”表示当两个或者多个通道相与后输出的逻辑，一旦其中某个通道进入非 状态（如传感器回路故障），该通道将从这组逻辑中去除，剩下的通道担当逻辑的输出。“”表示当两个或者多个通道相与后输出的逻辑，即使一旦其中某个通道进入非 状态，该通道仍将保留在整个逻辑中。“”方式主要指有监测器失效或通道异常情况出现在监测器中，通道参数便会被逻辑处理，此时以“”作为异常状态下的输出，振动保护会在该逻辑运算结果下动作。由于“”方式在用于逻辑运算中并不能始终保证获得良好效果，因此可考虑在逻辑运算中引入“”方式。“”方式主要指逻辑运算的对象以通道真值为主，若有异常情况出现，则将以“”作为输出，此时振动保护不会动作。需要注意的是，即使采用这种逻辑运算方式，也会因 系统运行中可能对振动保护进行切除而产生保护拒动风险。由此可见，继电器逻辑方式成为 系统出现误动和拒动的重要原因。逻辑关系确认经调研同类型机组多家企业振动保护逻辑设定情况，最后决定将原振动保护逻辑修改为“同一轴承 轴、轴任一达到跳机值（），同时本轴承另一方向达到报警值（），保护动作”，瓦振不参与保护逻辑，只做报警（瓦、瓦 报警，瓦 瓦 报警）提示，确保振动保护逻辑能够真正起到保护设备的作用。振动保护优化组态方案 同一轴承 向或 向任一达到跳机值（），同时本轴承另一方向达到报警值（），继电器逻辑方式选择“”或“”，继电器方程为：（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（安徽电气工程职业技术学院学报 第二十八卷 第三期）（）（）。式中：符号“”表示逻辑或，符号“”表示逻辑与；为 向报警值，为 向跳机值，为 向报警值，为 向跳机值。逻辑使 向跳机值与 向报警值相与来作为跳机信号。假设因为某种原因，向传感器通道故障，如果继电器逻辑方式选择的是“”，一旦 向输入信号超过报警值，整个逻辑将会输出一个跳机信号；或者假设 向与 向传感器通道都故障，整个逻辑将会输出一个跳机信号。所以，该种组合逻辑当选择“”时，存在保护误动风险。而如果继电器逻辑方式选择的是“”，任何传感器的故障都会导致该跳车逻辑的失效，即 向或 向达到跳机值，保护逻辑也不会动作，存在保护拒动风险。因此使用该种逻辑关系时，通道设置“”或“”，存在保护误动或拒动风险。振动保护优化组态方案 同一轴承 向或 向任一达到跳机值（），同时本轴承另一方向达到报警值（），继电器逻辑方式选择“”，继电器方程为：（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）。式中：符号“”表示逻辑或，符号“”表示逻辑与；为 向报警值，为 向跳机值，为 向报警值，为 向跳机值。表 为方案 中 瓦继电器输出。表 方案 中 瓦继电器输出各轴（盖）动作第 种第 种第 种第 种第 种第 种第 种第 种状态输出状态输出状态输出状态输出状态输出状态输出状态输出状态输出 瓦 方向 瓦 方向报警跳闸故障报警跳闸故障各轴（盖）动作第 种第 种第 种第 种第 种第 种第 种第 种状态输出状态输出状态输出状态输出状态输出状态输出状态输出状态输出 瓦 方向 瓦 方向报警跳闸故障报警跳闸故障分析表 中继电器输出，该种逻辑组合优点在于：）向、向传感器通道无故障时，轴承 向或 向任一达到跳机值（），同时本轴承另一方向达到报警值（），保护动作；）向传感器通道故障，向输入信号超过报警值，保护不会动作；只有当 向输入信号超过跳机值，整个逻辑才会输出一个跳机信号，保护不会拒动；）向与 向传感器通道都故障，整个逻辑不会输出一个跳机信号，保护不会误动。方案 不选择“”是为了避免当 向传感器通道故障，向输入信号即使超过跳机值，保护唐 堂，王铁锐，邸 帅：系统振动保护拒动原因分析及优化不会动作，进而造成振动保护拒动。综上所述，当逻辑保护采用“同一轴承 轴、轴任一达到跳机值（），同时本轴承另一方向达到报警值（），保护动作”时，选择 振动保护组态优化方案 更符合机组振动保护要求。振动测点改为分卡布置优化前、布置在第一块 卡，、布置在第二块 卡，、布置在第三块 卡，、布置在第四块 卡。为避免任意一块 卡故障造成保护拒动，同时为了节省费用，在不增加新 卡的情况下对振动通道进行重新分配。如图 所示，优化后、布置在第一块 卡，、布置在第二块 卡，、布置在第三块 卡，、布置在第四块 卡。图 优化后振动测点布置图 结论此次逻辑优化通过 系统状态判断方案选择与 卡件通道优化分配，使跳机逻辑更加准确，且充分考虑了误动风险，有效降低了拒动概率，大幅提高了 系统的科学性与控制逻辑的合理性，保障了机组的安全运行，可为同类型机组振动保护优化提供参考。参考文献：郭志军 系统可靠性探讨 科技传播，（）：王杰，周怀斌，张长茂，等 本特利 监测系统组态及故障处理 冶金动力，（）：刘伟 系统误动停机原因分析及处理 电工技术，（）：，孙长生，朱北恒，王建强，等 提高电厂热控系统可靠性技术研究 中国电力，（）：孙长生，王建强，项谨 汽轮机监视仪表可靠性分析与改进措施 中国电力，（）：朱北恒，尹峰，孙耘，等 火电厂开关量控制系统的逻辑优化 中国电力，（）：马伟 系统在亿利电厂的应用及振动保护优化 神华科技，（）：徐进博 秦二厂 号机组 跳机逻辑优化 电子技术应用，（）：王浩森，景效国，张国荣，等 浅析 振动测量信号的保护逻辑组合 热力发电，（）：责任编辑：刘聪