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6F级燃机逻辑隐患的探讨与分析

编辑:   发布时间:2019-08-09

摘  要】通过对6F级燃机内部逻辑进行隐患排查分析,从保护定值、逻辑设计等方面提出燃机逻辑设计中存在的安全隐患,从而优化燃机逻辑,为燃机机组安全稳定运行提供建议和帮助。

【关键词】燃机;逻辑;隐患;稳定运行;保护

1 机组情况

     某燃机电厂两台6F.03型燃气-蒸汽联合循环发电机组,单台机组纯凝工况循环出力为82MW(设计工况),燃机由一台18级的轴流式压气机、6个低NOx燃烧器组成的燃烧系统、一台3级透平和有关辅助系统组成。燃气轮机额定转速5231r/min,通过减速齿轮箱将转速降至3000r/min,带动发电机运行。机组于2017年底投产发电,运行情况基本良好。随着燃机本土化制造和部分设备国产化,燃机运行中的不确定性因素增加,机组运行过程中曾出现过由于燃机火灾报警盘程序故障导致的机组非计划停运,通过对机组运行期间异常情况和同类型机组事故案例进行总结分析,此次非停是由于燃机逻辑设计不合理造成的保护误动。为了降低机组非停概率,重点对燃机逻辑进行技术隐患排查评估,消除燃机内部逻辑中存在的安全隐患。 

2 逻辑隐患举例分析

2.1 保护逻辑定值与现场运行条件不符

      隐患描述:燃机发电机本体设计有rtd_dtgsf1/2/3耦合端定子绕组温度、rtd_dtgsa4/5/6励端定子绕组温度、rtd_dsgsf31/32/33/34/35/36定子

      铁芯温度12个温度测点,作为燃机发电机温度高保护依据条件,燃机逻辑中L26GST2_ALM(GENERATOR STATOR/MAG CORE TEMPERATURE HIGH 1)信号为发电机本体温度高报警,如图1所示,12个温度测点中2个达到报警值264。F(128.89℃),L26GST2_ALM报警信号触发,提醒运行监盘人员发电机本体温度高,L4TGEN(GENERATOR VENTILATION TROUBLE TRIP)信号为发电机本体温度高跳闸信号,如图2所示,12个温度测点中2个达到跳闸值266。F(130℃),燃机跳闸。报警值和跳闸值相差只有2。F(1.11℃),不能起到提前报警的作用,并且所有温度测点没有考虑到测点故障工况。

 

图1 燃机发电机本体温度高报警逻辑

 

图2 燃机发电机本体温度高跳闸逻辑

 

2.2 重要保护设置单点保护,易造成保护误动

       隐患描述:燃机润滑油箱真空低自动停机信号L94QQV,保护逻辑如图3及图4所示,当燃机润滑油箱排烟风机运行时油箱负压测点a_96qv1低于保护值时,保护动作燃机自动停机,a_96qv1取自燃机润滑油箱真空压力变送器,为单测点保护,极易受取样装置影响导致保护误动作。根据《防止电力生产事故的二十五项重点要求》规定,所有重要的主、辅机保护都应采用“三取二”的逻辑判断方式,燃机润滑油箱真空低保护设置不符合该要求规定,存在安全隐患。

 

图3 燃机润滑油箱真空低保护逻辑

 

图4 燃机润滑油箱真空低信号

 

2.3 逻辑设计不合理,易造成保护误动

      隐患描述:燃机机组燃料使用天然气,火灾保护作为燃机的重要保护,整个火灾保护系统由火灾控制盘、CO2灭火系统、火灾报警探头及相关逻辑组成,共划分为透平及负荷齿轮间区域(1区)、2号轴承隧道区域(2区)、阀组及滑油区域(4区),燃机火灾保护跳闸信号L45FTX包含6个触发条件,3个区域中任一区域发生火灾报警或者任一区域CO2喷放火灾保护动作,而火灾报警由燃机火灾控制盘判断并发出信号至火灾保护中,CO2喷放信号直接由各区域CO2管路中的压力开关触发,从信号来源上看均属单点保护。

      燃机各区域两个回路中的两个火灾感温探头同时报警或者任一火灾探头报警与火灾探头故障,燃机火灾控制盘判断为火灾发生,火灾保护动作。火灾控制盘内部逻辑如图5所示,若燃机某一区域单个回路中的单一火灾感温探头报警并同时故障,燃机火灾保护也会动作燃机跳闸,机组存在保护误动风险。

      燃机失去火灾保护信号L30FTA(Loss of Fire Protection)主要是监视燃机火灾保护各系统设备的健康状况,其保护条件有5条,分别为:1区火灾保护丢失即1区两个火灾探头同时报故障;2区火灾保护丢失即2区两个火灾探头同时报故障;4区火灾保护丢失即4区两个火灾探头同时报故障;火灾控制盘发生故障;火灾控制盘交流电源、直流电源同时中断。燃机失去火灾保护动作结果是燃机自动减负荷停机。

 

图 5 燃机火灾控制盘某区火灾保护逻辑

      作为保护设计而言,燃机火灾情况失去监视后,燃机自动判断失去主保护停机,但在实际运行过程中,失去火灾保护原因可能是单个设备故障,比如火灾控制盘内部程序运行出错或死机,重新启动或下载安装即可,此类故障可以很快消除但又不影响机组安全运行,再比如火灾控制盘失电,短时间内只要查找出原因恢复即可,没有必要停机处理,停机处理不仅增加机组启停操作量,浪费大量能源,而且不能满足电网和热网的要求。

2.4 保护逻辑未根据设备变化而进行优化

      燃机火灾报警系统在国产化后,控制保护逻辑依然由燃机厂商编制,火灾控制盘和火灾报警App、火灾报警探头则是国内厂商设计生产提供,燃机保护逻辑沿用的以前模式,未进行因地制宜优化,没有根据国产设备的实际情况做相应的逻辑优化。当火灾探头故障时会同时误发火灾报警信号和探头故障信号引起停机,增加了燃机运行过程中的保护误动风险。

      CO2喷放压力开关信号属单点保护信号,对整个CO2系统严密性要求较高,整个CO2系统在实际安装和运行过程中会由于CO2气瓶阀门不严或装配工艺、施工水平不达标,易造成CO2泄漏而保护误动。CO2喷放保护逻辑未根据现场实际情况考虑压力开关误动风险而增加保护测点。

2.5 保护逻辑未考虑测点故障保护误动

      燃机保护逻辑中,不仅存在单点保护,测点故障也会导致燃机保护动作。燃机可燃气体检测装置共有3组,每组3个检测探头,分别为透平间45HT1/2/3、透平间45HT4/5/6、阀组间45HA4/5/6,燃机可燃气体检测故障自动停机信号L45HGD_SD,该保护条件为:透平间45HT1/2/3任一探头故障与可燃气体高报或任两探头故障;透平间45HT4/5/6任一探头故障与可燃气体高报或任两探头故障;阀组间45HA4/5/6任一探头故障与可燃气体高报或任两探头故障;可燃气体检测交直流电源故障,即125V直流且230V交流电压低,均为硬接线点。

      由保护逻辑可以看出,燃机可燃气体检测探头故障会导致燃机自动停机,故障原因可能是硬件故障或者探头失电,尤其对于新建燃机机组,硬件质量无法保证,探头故障情况极有可能发生,保护逻辑中未考虑探头故障造成保护误动情况。透平间或阀组间都配有通风风机,当可燃气体检测探头故障时,只要透平间或阀组间没有可燃气体泄漏高高报警,说明机组天然气无泄漏或泄漏量可控,这种情况下不影响燃机运行,可以根据现场实际情况选择是否停机处理,避免燃机保护动作紧急停机。

3 逻辑隐患改进建议

       通过对燃机逻辑的整理及梳理,燃机设计的保护逻辑往往更多的考虑是保证设备安全,只要保护条件达到马上停机,没有考虑保护误动的可能性,而在实际运行过程中需考虑在保证主设备安全的情况下保证燃机不发生保护误动作。通过对燃机逻辑隐患的排查进行举一反三,根据现场实际设备情况,修改保护定值、增加保护测点、优化保护逻辑,对涉及重要保护、不符合工艺要求的设备进行更换,对易故障的保护测点探头进行更换或在停机逻辑中增加保护触发条件,避免保护误动。

4 结语

       燃机逻辑隐患排查是一项需要长期研究、持续深入的工作,本文通过对燃机逻辑隐患举例分析,希翼可以为同类型的机组建设和安全运行提供消除隐患方面的建议和帮助,降低燃机紧急停运故障率,提高机组的运行稳定性。

参考文献

[1]章素华,燃气轮机发电机组控制系统,2018年8月.

[2]大型燃气-蒸汽联合循环发电技术丛书控制系统分册,中国华电集团企业,2015年10月.

(此专文摘自《88必发娱乐游戏》杂志文库,专文主创:江苏国信扬州发电有限责任企业  茆亚平)

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