测速齿轮毛刺引起超速保护跳机问题的处理

2023-01-14

汽轮机在高温、高压下运行的机械设备, 其旋转部件在运行中承受巨大的离心力, 该离心力与转速的平方成正比, 当转速上升时, 其受到的离心力将快速上升。汽轮机的转子一般根据额定转速的1 1 5%～1 2 0%来设计, 一旦转速超过其强度极限, 将造成叶片断裂、动静摩擦、甚至轴承断裂等严重事故。另外汽轮机超速时, 发电机的转速也会提高, 导致发电机输出电压升高, 负载 (指输出功率) 增加, 对电网造成冲击使供电系统的不稳定。为了防止汽轮发生超速事故一般电站汽轮机都配有超速保护系统。

浙江萧山发电厂天然气发电工程 (2×350MW) 机组, 主机设备由上海电气-德国西门子联合体提供的型号为GUD1S 94.3A级单轴联合循环发电机组。汽轮机额定转速为3000r/min, 超速保护跳机值为3240r/min。超速保护系统采用德国B R A U N汽轮机-过速监控系统E16x203。

1 BRAUN超速保护系统介绍

BRAUN汽轮机超速监控系统E16x203, 包含两个独立的保护继电器三通道 (三选二) 冗余配置, 具有传感器监控和电源故障监控功能, 使系统工作更可靠。每个通道独立发出独立的过速信号, 当系统接收到两个或更多的测速通道的过速信号时, 即发出过速保护指令, 强制保护继电器动作。由传感器检测到过速状态到超速保护继电器动作的总响应时间在15ms以内。

转速传感器采用B R A U N非接触型A 5 S系列霍尔传感器 (内置信号放大器) 与测速齿盘配合测量转速。

测试模块在可设定的时间内通过“强制触发”超速信号依次对三个测速通道进行巡检。巡检过程时以测试转速 (n>S P 1) 依次检查各通道, 相应通道出现过速信号。出现故障的测速通道的输出通过测试模块的“强制触发”信号被闭锁。此时, 系统由3选2转为2选1。

2 超速保护误动作原因分析与处理

汽轮机在整套启动时, 曾发生超速保护动作导致机组跳机。经过初步检查后发现超速信号均由汽机侧转速监测器发出, 而燃机侧转速监测器显示转速正常, 同时通过对燃机的进气调阀及机组负荷等信号的分析综合判断此次跳机为汽机侧转速检测装置故障引起。现场调试人员对汽机侧转速监测装置各段接线进行检查后并未发现异常, 经讨论后决定再次启动机组并密切关注转速监测装置。经过几次机组启停后, 调试人员依照从传感器到控制系统的顺序, 逐一排除安装过程中各种可能引起故障的因素后最终找到故障原因。具体故障排除步骤如下。

2.1 排除传感器故障

因首次跳机时已经充分检查转速监测装置各信号线, 西门子T F A怀疑测速传感器安装不够精确导致转速信号不稳定, 建议检查转速传感器与测速齿轮间的安装距离。经复查, 传感器与测速齿轮间距离完全满足厂家图纸要求, 但为尽量减小安装距离对超速信号误报的影响, 调试人员将测速传感器和测速齿轮的间隙调整为1.5mm (图纸要求1 m m～2 m m) 。启动后依然有误报的汽机超速信号。

2.2 排除电子干扰

由于调试现场手机和对讲机频繁使用, 并且强弱电导线共存, 外部强电信号或者无线电信号都会对转速监测信号产生干扰。为排除电子干扰的可能性, 施工人员在原设计的电缆桥架外单独敷设由电子室到转速传感器的电缆, 并且严令禁止机组启动时在相关区域使用手机和对讲机等无线电通讯设备。启动后依然有误报的汽机超速信号。