0 引言

某廠(chǎng) 2 期為 2 臺 600 MW 燃煤間接空冷發(fā)電機組，2 臺機組的發(fā)電機型號均為 QFSN-600-2YHG，制造商為哈爾濱電機廠(chǎng)有限責任公司，額定容量 667 MVA，額定功率 600 MW，額定功率因數 0.9，額定電壓 20 kV。機組采用 600 MW 機組常用的水—氫—氫冷卻系統，即發(fā)電機定子線(xiàn)圈用水冷卻、而發(fā)電機的鐵芯和轉子線(xiàn)圈用氫氣冷卻。發(fā)電機定子冷卻水采用密閉式循環(huán)水，定子冷卻器采用開(kāi)式循環(huán)水。

 

        在額定負荷下，定子繞組內冷卻水斷水，允許持續短時(shí)運行 30 s。為了確保斷水保護動(dòng)作信號的可靠性，在定子繞組冷卻水進(jìn)水管路中裝有 1 只流量孔板，并在定子繞組進(jìn)、出水管路間裝有 5 只差壓開(kāi)關(guān)。通過(guò)調整冷卻水進(jìn)出水流量，測量 2/3 及1/2 額定水流量下定子繞組進(jìn)、出水壓差，設定為差壓開(kāi)關(guān)的報警值。DCS 系統實(shí)現邏輯及控制方式: 當定子繞組出現斷水時(shí)，其中的 3 個(gè)差壓開(kāi)關(guān)發(fā)出報警信號至 DCS 系統，同時(shí)在 DCS 里“3 取 2”后延時(shí) 30 s，再通過(guò) 1 路硬接線(xiàn)方式送至電氣保護柜，發(fā)出定子繞組斷水報警信號，從而實(shí)現對定子繞組的斷水保護。

 

1 系統概況

        該發(fā)電機定子水冷卻系統為好立的密閉式循環(huán)冷卻系統，其作用是采用連續的高純水通過(guò)定子線(xiàn)圈空心導線(xiàn)，從而冷卻發(fā)電機定子線(xiàn)圈及出線(xiàn)側套管，帶走線(xiàn)圈損耗所發(fā)熱量。發(fā)電機定子冷卻水是化學(xué)除鹽水，其通過(guò)電磁閥、過(guò)濾器進(jìn)入水箱。水箱內的冷卻水通過(guò)耐酸水泵升壓后，送入管式冷卻器、過(guò)濾器，然后進(jìn)入發(fā)電機定子線(xiàn)圈的匯流管，將發(fā)電機定子線(xiàn)圈的熱量帶出，再回到水箱，從而完成一個(gè)閉式循環(huán)。系統冷卻水主要流程為：定子冷卻水箱→定子冷卻水泵→定子水冷卻器→過(guò)濾器→發(fā)電機定子線(xiàn)圈→定子冷卻水箱，如圖 1 所示。

2 發(fā)電機斷水保護存在問(wèn)題及應對措施

2.1 存在問(wèn)題

        (1) 如圖 1 所示，5 個(gè)差壓開(kāi)關(guān) (80MKF01DP001-DP005) 的正、負壓側取樣管分別公用 1 個(gè)取樣點(diǎn)，只要管路或任一差壓開(kāi)關(guān)發(fā)生泄漏，5 個(gè)開(kāi)關(guān)將全部失效，安全風(fēng)險大。

        (2) 該發(fā)電機定子繞組冷卻水壓力損失高差壓開(kāi)關(guān) (80MKF01 DP001) 所在 DCS 系統模件為80CKA05.AG107，所在通道為 CH12，其作用為當差壓大于 0.185 MPa 時(shí) , DCS 系統報警，需降低定冷水泵出力，從而降低電耗。發(fā)電機定子繞組冷卻水流量低差壓開(kāi)關(guān) (80MKF01 DP002) 所在DCS 系統模件為 80CKA05.AG107，所在通道為CH20，其作用為當差壓小于 0.135 MPa 時(shí)，DCS系統報警，自動(dòng)聯(lián)啟備用定冷水泵。發(fā)電機定子繞組冷卻水流量過(guò)低差壓開(kāi)關(guān) (80MKF01 DP003-DP005) 所 在 DCS 系 統 模 件 分 別 為 80CKA05.AG091，80CKA05.AG115，80CKA05.AG099，所在通道分別為 CH1，CH7，CH1，其作用為當差壓小于 0.085 MPa，經(jīng)過(guò) DCS 邏輯“3 取 2”后，送光字牌報警，同時(shí)延時(shí) 30 s 跳發(fā)電機。

 

2.2 應對措施

        (1) 該機定冷水流量保護為單點(diǎn)取樣，應改為多點(diǎn)取樣。

        (2) 該機定冷水流量保護為差壓開(kāi)關(guān)，經(jīng)常定值跑偏或開(kāi)關(guān)被擊穿，應改為差壓變送器。

        (3) 邏輯方面：該機定冷水流量過(guò)低保護原先在 DCS 里“3 取 2”后延時(shí) 30 s，再通過(guò) 1 路硬接線(xiàn)方式送至電氣保護柜，容易誤動(dòng)或拒動(dòng)。應改為在 DCS 里“3 取 2”后延時(shí) 30 s，再送出 3 路硬接線(xiàn)的方式送至 ETS 柜，在 ETS 里“3 取 2”后再作保護，以此作為汽機跳閘的一個(gè)條件，保留原來(lái)的“DCS 送 1 路硬接線(xiàn)信號至電氣保護柜”。

 

3 測點(diǎn)取樣及邏輯改造方案

        將 5 臺差壓開(kāi)關(guān)改為 3 臺差壓變送器，且為好立取樣，采用模擬量信號實(shí)時(shí)監視發(fā)電機定冷水流量。模擬量信號在 DCS 系統里“3 取 2”平均后通過(guò)與設定值比較后送出相應的信號。其中，3 個(gè)跳發(fā)電機開(kāi)關(guān)量信號通過(guò)硬接線(xiàn)送至 ETS 系統，在ETS 里“3 取 2”后再作保護，作為汽機跳閘的一個(gè)條件，確保發(fā)電機斷水后保護可靠動(dòng)作。同時(shí)仍保留原來(lái) AP805 至該發(fā)變組非電氣量保護裝置的接線(xiàn)，如圖 2 所示。

3.1 差壓開(kāi)關(guān)改造

        將差壓開(kāi)關(guān)更換為差壓變送器，每個(gè)差壓變送器的正、負壓側單好取樣，相互之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)，不會(huì )影響彼此，安全可靠。改造時(shí)shou先將原先 5 個(gè)差壓開(kāi)關(guān)拆除，并將所在 DCS 模件通道刪除，然后新增發(fā)電機定子繞組冷卻水差壓變送器（80MKF01DP101-DP103）所在 DCS 系統模件通道。所在模件分別為 80CKA05.AG027，80CKA05.AG/139,80CKA05.AG/147，滿(mǎn)足測點(diǎn)在不同的模件上的要求，所在通道分別為 CH9，CH11，CH1，可實(shí)時(shí)測量發(fā)電機定子繞組冷卻水差壓，在 DCS 邏輯里“3 取 2”后設定定值：當差壓大于 0.185 MPa 時(shí)，DCS 系統報警，需降低定冷水泵出力；當差壓小于 0.135 MPa 時(shí)，DCS 系統報警，自動(dòng)聯(lián)啟備用定冷水泵；當差壓小于 0.085 MPa 時(shí)，光字牌報警，同時(shí)延時(shí) 30 s 跳發(fā)電機。

 

3.2 新增跳發(fā)電機 DO 通道

        在 DCS 中，新增跳發(fā)電機 DO 通道。新增發(fā)電機定子繞組冷卻水差壓信號分別送至 DCS 系統，在 DCS 邏輯里“3 取 2”后取定值（小于 0.085MPa），再分別送出 3 路開(kāi)關(guān)量信號 (80MKF01DP001.XT01，80MKF01DP002.XT01，80MKF01DP003.XT01)。即發(fā)電機定子繞組冷卻水流量過(guò)低信號，經(jīng) DCS 系統輸出模件通道送出，3 路開(kāi)關(guān)量信號所在模件分別為 80CKA05．AG131，80CKA05.BG/027，80CKA05．BG/075，可滿(mǎn)足測點(diǎn)在不同模件上的要求，所在通道分別為 CH15，CH6，CH6。

 

3.3 新增 ETS DI 通道

        在 ETS 中， 新 增 DI 通 道。 將 DCS 系 統 輸出模件送出的 3 路開(kāi)關(guān)量信號 (80MKF01DP001.XT01，80MKF01DP002.XT01，80MKF01DP003.XT01) 分別送入 ETS 系統輸入模件通道。3 路開(kāi)關(guān)量輸入信號所在模件分別為 80CKA19.AC004，80CKA19.AC005，80CKA19.AD004，同樣滿(mǎn)足測點(diǎn)在不同模件上的要求，所在通道分別為 CH4，CH12，CH12。

 

3.4 改造效果

        (1) 測量數值更加準確穩定，能夠實(shí)時(shí)監視定子冷卻水流量差壓的變化。

        (2) 若定子冷卻水流量差壓出現異常，能及時(shí)提醒運行人員采取措施，防止機組發(fā)生跳機故障。

        (3) 設備損壞率、維護率大大降低，經(jīng)濟性大幅提升。

        (4) 既能防止誤動(dòng)，又能防止拒動(dòng)，提高了設備運行的可靠性，保證了機組穩定運行。

 

4 結束語(yǔ)

        該機組發(fā)電機斷水保護裝置改造是在不影響設備正常運行的情況下，在原設計理論基礎上進(jìn)行的。取樣方式由單點(diǎn)取樣改為多點(diǎn)好立取樣，裝置更加可靠；信號方式由單好開(kāi)關(guān)量改為連續模擬量，方便趨勢分析、及時(shí)預操作；硬接線(xiàn)由 1 路改為 3 路，即“3 取 2”，既可防止設備誤動(dòng)，又可防止設備拒動(dòng)，提高了設備運行的可靠性，保證了機組安全可靠運行。