提高DEH控制系統(tǒng)直流電源可靠性的措施分析

引言

華能沾化熱電有限公司2×165Mw熱電聯(lián)產(chǎn)環(huán)保機(jī)組,采用東方汽輪機(jī)廠制造,型號(hào)為C165/135-13.24/1.0/535/535,超高壓、中間再熱、雙缸雙排汽、單軸單抽汽、凝汽式汽輪機(jī),由2只高壓主汽閥、4只高壓調(diào)節(jié)閥控制高壓進(jìn)汽,2只中壓主汽閥、2只中壓調(diào)節(jié)閥控制中壓進(jìn)汽,1只低壓調(diào)節(jié)閥控制供汽抽汽。機(jī)組運(yùn)行時(shí),DEH采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)經(jīng)邏輯及數(shù)字運(yùn)算后輸出控制信號(hào),通過(guò)功率放大器輸出到電液伺服閥,控制調(diào)節(jié)油動(dòng)機(jī),以控制機(jī)組轉(zhuǎn)速及負(fù)荷。

1DEH控制系統(tǒng)直流電源供電方式及存在問(wèn)題

DEH控制系統(tǒng)采用上海新華控制系統(tǒng),DEH系統(tǒng)停機(jī)保護(hù)最終作用于4個(gè)AST電磁閥,電磁閥失電泄掉安全油壓后關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門(mén)及調(diào)門(mén),機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)4個(gè)AST電磁閥帶電阻止安全油壓泄漏從而保證機(jī)組運(yùn)行。

3、4號(hào)機(jī)組DEH系統(tǒng)AST電磁閥采用220V直流電源供電,每臺(tái)機(jī)組的2路直流電源均取自本機(jī)組直流母線(xiàn)段(3號(hào)機(jī)為直流Ⅲ段,4號(hào)機(jī)為直流Ⅳ段）,采用二極管實(shí)現(xiàn)雙電源的冗余。

采用二極管實(shí)現(xiàn)雙電源冗余及切換的供電方式,雖在時(shí)間上滿(mǎn)足了不斷電的要求,但不符合國(guó)家能源局《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》規(guī)定要求,"分散控制系統(tǒng)的控制器、系統(tǒng)電源、為I/O模件供電的直流電源、通信網(wǎng)絡(luò)等均應(yīng)采用完全獨(dú)立的冗余配置,且具備無(wú)擾切換功能",2路直流電源都取自同一直流母線(xiàn)段,因而不能實(shí)現(xiàn)真正的冗余。

在機(jī)組運(yùn)行中,發(fā)現(xiàn)當(dāng)本機(jī)組直流母線(xiàn)段故障、本臺(tái)機(jī)組蓄電池組故障及本機(jī)組直流系統(tǒng)中任一點(diǎn)接地而開(kāi)關(guān)未及時(shí)斷開(kāi)時(shí),將會(huì)造成本機(jī)組AST電磁閥同時(shí)失電而停機(jī)。

2新型隔離直流電源系統(tǒng)

為避免因AST電磁閥失電而造成的誤停機(jī)事故,對(duì)DEH系統(tǒng)直流電源控制回路重新優(yōu)化配置。經(jīng)調(diào)查研究,選用山東和信智能科技有限公司生產(chǎn)的HX100-AD系列交直流輸入隔離型電源模塊,為3號(hào)、4號(hào)機(jī)DEH控制系統(tǒng)AST電磁閥電源回路加入冗余的備用直流電源,提高AST電磁閥電源回路的可靠性,防止AST電磁閥失電遮斷保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。

HX100直流電源系統(tǒng)是山東和信智能科技有限公司調(diào)研發(fā)電廠熱工直流電源應(yīng)用情況,根據(jù)相關(guān)反措要求,征求電力行業(yè)專(zhuān)家建議,研制開(kāi)發(fā)的一款發(fā)電廠熱工專(zhuān)用直流電源系統(tǒng),系統(tǒng)可以接收一路交流220V、一路直流220V輸入,經(jīng)過(guò)單獨(dú)隔離后進(jìn)行零秒冗余切換,并輸出一路直流220V穩(wěn)壓電源,同時(shí)配置完備的電壓監(jiān)視報(bào)警和直流接地報(bào)警裝置,報(bào)警內(nèi)容包括每路失電或欠壓以及直流輸出接地狀態(tài)。電源設(shè)計(jì)原理如圖1所示。

電源切換裝置滿(mǎn)足一路直流220V(±20%）、一路交流220V(±10%）雙冗余供電,兩路輸入電源相互完全隔離,經(jīng)電源切換裝置內(nèi)部穩(wěn)壓、處理后輸出一路穩(wěn)壓直流220V電源,能滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)性能要求:

(1）保證直流輸出穩(wěn)定可靠,電源切換滿(mǎn)足要求,不影響所帶負(fù)荷正常工作:

(2）保證電源切換裝置兩路輸入電源及輸出電源互相之間完全滿(mǎn)足電氣隔離,發(fā)生接地互不影響:

(3）保證電源切換裝置輸出發(fā)生接地時(shí),輸入、輸出電源不受影響(輸出電壓不降低,不影響負(fù)載的正常運(yùn)行）。

3可行性試驗(yàn)

2016年5月20日,對(duì)新增DEH控制系統(tǒng)電源模塊進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)試雙路電源切換過(guò)程及穩(wěn)定性。

3.1測(cè)試環(huán)境

4號(hào)機(jī)DEH控制柜旁在控制柜內(nèi)取DEH直流電源1為其直流輸入:從4號(hào)機(jī)熱工380V電源柜內(nèi)取一路220V交流電為其交流輸入:將電源模塊輸出臨時(shí)接至5YV、7YV電磁閥電源回路中,解除5YV、7YV電磁閥原電源接線(xiàn)。

3.2測(cè)試過(guò)程

(1）聯(lián)系運(yùn)行將4號(hào)機(jī)組潤(rùn)滑油泵與EH油泵開(kāi)啟,運(yùn)行部操作將4號(hào)汽輪機(jī)置為"掛閘"狀態(tài)。

(2）將3YV(機(jī)械停機(jī)電磁閥）、6YV、8YV電磁閥電源停電(5PS壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作）。此時(shí)EH系統(tǒng)安全油壓的保持僅僅依靠5YV、7YV電磁閥帶電。

(3）測(cè)量并記錄電源模塊交流輸入電壓為218.5V,輸入電流為0.74A:直流輸入電壓為233.9V,輸入電流為0.03A:輸出電壓為219.0V,輸出電流為0.17A。

(4）電源模塊切換試驗(yàn):停電源模塊直流電源輸入,觀察4號(hào)機(jī)組在"掛閘"狀態(tài),測(cè)量電源模塊交流輸入電壓為218.5V、輸入電流為0.74A,輸出電壓為219.0V、輸出電流為0.17A,恢復(fù)電源模塊直流電源輸入:停電源模塊交流電源輸入,觀察4號(hào)機(jī)組保持"掛閘"狀態(tài),測(cè)試電源模塊直流輸入電壓為233.9V、輸入電流為0.45A,輸出電壓為218.9V、輸出電流為0.17A,恢復(fù)直流電源切換裝置交流電源輸入。

(5）進(jìn)行電源模塊輸出異常接地試驗(yàn):停電源模塊直流電源輸入,將任一輸出端接地(對(duì)地電壓0V）,測(cè)試輸入端電壓不變,為218.5A,另一輸出端對(duì)地電壓為220V,觀察4號(hào)機(jī)組保持"掛閘"狀態(tài):停電源模塊交流電源輸入,將任一輸出端接地(對(duì)地電壓0V）,測(cè)試另一輸出端對(duì)地220V,輸入端保持對(duì)地為士110V不變,觀察4號(hào)機(jī)組保持"掛閘"狀態(tài)不變。

(6）進(jìn)行異常情況下停機(jī)信號(hào)試驗(yàn):停DEH控制柜內(nèi)兩路直流電源,僅通過(guò)直流電源切換裝置對(duì)5YV、7YV供電下,投入真空保護(hù)(模擬觸發(fā)真空跳機(jī)信號(hào)）,觀察4號(hào)機(jī)組ETS"真空跳閘"動(dòng)作。

通過(guò)試驗(yàn)確定HX100-AD系列交直流輸入隔離新型電源模塊可以作為DEH控制系統(tǒng)AST電磁閥電源回路冗余的備用直流電源,能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工作需要,在切換過(guò)程中能夠保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4改造措施

2017年3月,利用3號(hào)機(jī)組小修期間對(duì)DEH控制系統(tǒng)AST電磁閥電源回路進(jìn)行改造,繪制電源回路設(shè)計(jì)圖紙如圖2所示。

4.1改造實(shí)施過(guò)程

按設(shè)計(jì)圖整理并拆除AST電磁閥直流電源接線(xiàn)。安裝電源切換裝置及繼電器設(shè)備,按圖更改及配置接線(xiàn),要求接線(xiàn)正確牢固,走線(xiàn)美觀,全部接線(xiàn)端子進(jìn)行緊線(xiàn)。

4.2送電測(cè)試

聯(lián)系運(yùn)行將新型電源模塊交流電源輸入（UPS）、直流電源輸入送電,測(cè)量并記錄電源模塊交流輸入電壓為217.2V,直流輸入電壓為234.0V,輸出電壓為219.1V。

進(jìn)行切換試驗(yàn):停電源模塊直流電源輸入,測(cè)量電源模塊交流輸入電壓為217.2V,輸出電壓為219.1V,恢復(fù)電源模塊直流電源輸入:停電源模塊交流電源輸入,測(cè)試電源模塊直流輸入電壓為233.8V,輸出電壓為219.0V,恢復(fù)電源模塊交流電源輸入。

進(jìn)行電源模塊輸出異常接地試驗(yàn):停電源模塊直流電源輸入,將任一輸出端接地（對(duì)地電壓0V）,測(cè)試輸入端電壓不變?yōu)?17.2A,另一輸出端對(duì)地電壓為220V:停電源模塊交流電源輸入,將任一輸出端接地（對(duì)地電壓0V）,測(cè)試另一輸出端對(duì)地220V,輸入端保持對(duì)地為士110V不變。

4.3靜態(tài)試驗(yàn)

聯(lián)系運(yùn)行人員掛閘,將3YV（機(jī)械停機(jī)電磁閥）、6YV、8YV電磁閥電源停電（5PS壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作）,使得EH系統(tǒng)安全油壓保持僅僅依靠5YV、7YV電磁閥帶電。測(cè)量并記錄電源模塊交流輸入電壓為217.2V,直流輸入電壓為233.8V:輸出電壓為219.1V,檢查各狀態(tài)指示燈指示正常:DEH系統(tǒng)CRT操作畫(huà)面6YV、8YV電磁閥故障報(bào)警。

進(jìn)行電源模塊輸出異常接地試驗(yàn):記錄電源模塊交流輸入電壓為217.2V、直流輸入電壓為233.8V:輸出一端接地,輸出電壓219.1V,接地報(bào)警指示燈亮:DEH電源故障光子牌亮,DEH系統(tǒng)CRT操作畫(huà)面電源模塊輸出異常接地報(bào)警。

試驗(yàn)中觀察EH油系統(tǒng)各電磁閥狀態(tài)無(wú)變化、EH安全油壓穩(wěn)定。直流電源切換裝置未投運(yùn)、單獨(dú)投運(yùn)及所有電源均正常投運(yùn)情況下,分別試驗(yàn)DEH系統(tǒng)跳機(jī)信號(hào)接收及聯(lián)動(dòng)信號(hào)輸出正常,至ETS控制系統(tǒng)信號(hào)傳輸正常。

5結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)改造,DEH系統(tǒng)AST電磁閥電源回路得到優(yōu)化,提高了DEH系統(tǒng)直流電源的供電安全可靠性,避免了因直流電源失去而可能導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn),滿(mǎn)足了電力生產(chǎn)25項(xiàng)反措9.1.2條的要求:"分散控制系統(tǒng)的控制器、系統(tǒng)電源、為I/O模件供電的直流電源、通信網(wǎng)絡(luò)等均應(yīng)采用完全獨(dú)立的冗余配置,且具備無(wú)擾切換功能。"