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汽轮机超速保护系统优化高安屯燃气电厂为2台9F级燃机组成的“二拖一”燃气—蒸汽联合循环发电供热机组，供电负荷设计845MW，供热负荷大于596MW（含烟气加热器）。

案例背景介绍

1 机组概况

高安屯燃气电厂为2台9F级燃机组成的“二拖一”燃气—蒸汽联合循环发电供热机组，供电负荷设计845MW，供热负荷大于596MW（含烟气加热器）。机组配置为：2台SGT5-400 0F（4）型燃机、2台300MW级燃气轮发电机、2台余热锅炉、1台供热蒸汽轮机和1台300MW级蒸汽轮发电机，其中燃气轮发电机组和蒸汽轮发电机组为不同轴布置。电厂两台燃机采用西门子T3000控制系统，联合循环以及辅机采用艾默生控制系统，版本号为3.5.5。

电厂将蒸汽联合循环机组、发电机/变压器组和厂用电系统的控制纳入分散控制系统，实现炉、机、电单元统一值班。汽机数字式电液控制系统（DEH）、汽轮机紧急跳闸系统（ETS）采用与机组DCS一体化设计。

2　超速保护系统组成

2.1　设计原则

E16型电子超速保护系统的逻辑设计基础是失电跳机；

三组转速探头中任意一组探头的两支检测到转速超过3090r/min时，OPC动作，关闭主汽调门；

三组转速探头中任意一组探头的两支检测到转速超过3300r/min时，硬回路动作，关闭汽机主汽门，调门；

三组测速模块任意一组故障，或者断电也会触发硬回路动作，关闭主汽门，调门。

2.2　保护系统组成

它由A、B、C三块相互冗余而独立的测速模块E16负责测量汽轮机转速，一块E16负责监控所有测速模块E16和本身工作状态，以及三只非接触式霍尔效应转速传感器A5S组成。

2.2.1　测速模块E16正面面板布置

（1）LED显示屏，显示实际转速和测试时输入的转速，单位：转/分，并能以代码形式显示各类故障。

（2）LED显示灯，用四只LED等分别显示SP1和SP2的工作状态。汽轮机超速SP1动作，LED1灯亮；不超速，LED2灯亮；转速超过低速SP2，LED3灯亮；转速未超过SP2，LED4灯亮。

（3）微动式键盘，用于设置各种工艺参数。

（4）下部为RS232或PROFIBUS通讯接口。

2.2.2　测试模块E16正面面板布置（如图1所示）

（1）LED显示屏，显示测试转速，单位：转/分，并能以代码形式显示各类故障。

2）LED显示灯，用四只LED灯显示E16的工作状态。LED1灯亮，表示正在测试A测速模块；LED2灯亮表示正在测试B测速模块；LED3灯亮，表示正在测试C测速模块模块；LED4灯亮，E16测试模块处于“自动巡检”状态。

（3）微动式键盘，用于设置各种工艺参数。

（4） 下部为RS232或PROFIBUS通讯接口。

3. 汽机保护系统配置

汽轮机保护跳机主要通过逻辑判断和硬手操动作，主要配置如下：

· 汽轮机就地手动打闸；

· 主控操作台手动停机；

· 汽轮机2,3,5,6,7,8,9轴承振动大；

· 3S离合器轴承座振动大；

· 轴向位移大；

· 轴承温度高；

· 润滑油压低；

· 润滑油箱油位低；

· 凝汽器真空低；

· 液压油压低；

· 高中低排温度高；

· 低压缸胀差大；

· 超速保护；

· 电磁阀失电保护；

· 发电机跳闸；

· 锅炉跳闸。

汽轮机保护动作对象，关闭高、中、低压主汽门和调门；关闭高排逆止门。其中，软回路动作通过DCS控制柜中DO卡件向汽机主汽门，调门及辅机发出跳闸指令，硬回路通过主汽门，调门快关电磁阀失电，迅速关闭各个主汽门，调门等。两套跳闸回路互为冗余，保证了跳闸指令的准确性和快速性。