600?MW汽轮发电机盘车控制系统技术改造

郝伟

[摘    要]汽轮发电机组盘车系统在生产过程中有着重要作用。在实际运行中，存在设备不能及时安全可靠的启动，或设备异常停运后不能进行事故追忆进行分析，以及不能连续监视相关参数等问题，为了确保运行设备控制系统的完善和可靠运行，对原厂家汽轮发电机盘车控制系统进行优化改造，将原控制策略及设备全部配置到DCS中，同时优化测量设备配置，采取模拟量连续监视，以及采用防人为误动设备等，解决了系统可靠性差，无数据记录异常分析不清晰等问题，使整个控制系统更加稳定可靠。

[关键词]汽轮发电机;盘车;控制逻辑

[中图分类号]TM311 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）09–00–03

[Abstract]The cranking system of the steam turbine generator set plays an important role in the production process. In actual operation， the equipment cannot be started in a timely and safe manner， or the equipment cannot be recalled for analysis after the equipment is abnormally shut down， and the relevant parameters cannot be continuously monitored， etc. The problem， in order to ensure the perfect and reliable operation of the operating equipment control system， the original manufacturers turbine generator turning control system was optimized and transformed， the original control strategy and equipment were all configured into the DCS， and the measurement equipment configuration was optimized at the same time， and simulation was adopted. Continuous monitoring of the volume， and the use of anti-human misoperation equipment， solve the problems of poor system reliability， unclear analysis without abnormal data recording， etc.， and make the entire control system more stable and reliable.

[Keywords]steam turbine generator; cranking; control logic

某发电厂一期为6台350 MW燃煤水冷发电机组，二期为2台600 MW燃煤间接空冷发电机组。二期工程为国内首座2×600 MW间接空冷机组，汽轮机制造商为哈尔滨汽轮机厂，机组型式为亚临界参数、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、间接空冷凝汽式汽轮机，发电机制造商为哈尔滨电机厂，型号为QFSN-600-2YHG，本工程汽轮发电机组的盘车装置采用380 V电动机驱动汽轮发电机转子。

1 概述

发电厂二期工程7号、8号机组，汽轮发电机盘车系统采用就地方式，控制器采用施耐德系列可编程控制器（PLC），型号为TSX08CD8R6AS。原设计盘车控制系统有手动、自动和强制手动三种控制方式。

2 盘车系统的作用

汽轮发电机组在冲转前必须查证转子的初始弯曲情况，为此应该先用盘车装置盘动转子作低速转动，以便维护、运行人员开展机组整套启动前的检查工作，也可以用来检查汽轮机是否具备运行条件，如动静部分是否存在摩擦等，同时暖缸过程中，带动转子低速转动，使转子受热均匀，以利于机组顺利启动。

汽轮机停机后，汽缸和轉子等部件还处于热状态，如果大轴静止不动，则会因上下温差很快产生大轴弯曲。投入盘车装置，可搅合汽缸内的汽流，以利于消除汽轮机上、下缸温差，这样大轴就不会发生弯曲，同时有助于消除温度较高的轴颈对轴瓦的损伤。

3 系统存在的问题

（1）盘车在自动方式下，对控制回路设备及压缩空气的气源要求较高，在实际运行过程中，可能发生顶齿，或啮合不牢的现象，因此从未使用过自动方式启停盘车。为保证盘车能及时启动，目前操作方式为手动啮合和手动启动盘车或强制启动方式。

（2）7号、8号汽轮机的3、4、5、6、7、8瓦的顶轴油压监测设置有一个就地压力表，还有一个同时输出两对接点的压力开关，该压力开关中一对接点硬接线送往盘车就地控制柜，另一对接点硬接线送往DCS用于显示、报警。由于顶轴油泵启动时泵出口压力变化大，对压力开关冲击极易造成损坏。机组启停过程启动盘车前，时常会有部分顶轴油压力开关信号未触发，导致盘车允许启动条件不满足，手动或自动方式都无法正常启动盘车，检查就地压力表实则油压正常，这就造成了盘车的延迟启动，尤其机组停运时盘车无法正常启动造成的后果极其严重。此时只能由维护、运行等专业人员通过就地压力表和现场经验判断顶轴油压是否正常，确认无异常后强制启动盘车;或者由热工专业人员将异常的顶轴油压信号旁路后手动启动盘车，这样相关的保护信号就失去相应的保护功能。

（3）盘车PLC没有上位机，也没有历史记录，无法进行事故追忆。当盘车装置异常停运后，无法通过有效的报警信息来判断异常故障发生的直接原因，为盘车安全运行留下隐患。

（4）因顶轴油压采用压力开关测量，未设计远传模量信号，在设备运行过程中无法实时、有效地监视各瓦油压的变化情况。

4 控制系统逻辑改造方案

从提高设备安全可靠运行的原则考虑，并与维护、运行人员沟通讨论，制定了盘车控制系统改造方案。具体内容如下。

（1）取消原盘车控制系统PLC控制器及相关设备，并将其控制逻辑编写组态到DCS中，相关的逻辑判断条件、控制保护策略与原PLC系统完全保持一致。程序逻辑运算如图1所示。

（2）取消盘车自动启动功能，保留盘车的就地手动启动及强制启动功能。保留强制启动功能作为后备硬手操，是为了在某个判断信号异常，导致DCS逻辑条件不具备启动时，能够及时手动强制启动盘车装置。

（3）将汽轮发电机3、4、5、6、7、8瓦顶轴油压力开关改为压力变送器测量，并将4～20 mA模拟量信号送至DCS，通过逻辑设定值（原开关定值）判断后输出顶轴油压正常的信号至盘车允许启动的控制逻辑内。

（4）将原PLC采集的开关量信号（盘车啮合信号的反馈，盘车电机端盖已盖好的反馈，润滑油压正常信号的开关量反馈）通过信号电缆送至DCS盘车允许启动的控制逻辑内进行逻辑判断后，通过输出卡件到DCS分线柜内的继电器，将24 V控制信号转换为220 VAC信号，控制盘车的启停和喷油电磁阀的带电。

（5）DCS内盘车允许启动控制逻辑接受盘车允许启动的条件信号，经过逻辑判断后输出盘车允许启动信号，该信号通过输出卡件到DCS分线柜内的继电器，将24 V控制信号转换为两路220 VAC信号输出，一路用于就地控制柜面板上的允许启动指示灯，另一路用于盘车控制回路内允许启动的控制触点，当盘车启动条件满足时，允许启动指示灯亮，并且盘车控制回路内的允许启动触点闭合，按下启动按钮后，盘车方可启动。

5 电气控制回路改造方案

控制柜面板新增加一盏220 VAC指示灯，取消手动自动切换旋钮。盘车电机电气原理图如图2所示。

6 工作原理

（1）机组启动前或停运后需要进行连续盘车时，在汽机润滑油系统、顶轴油系统已启动，且系统压力都正常，#3-#8瓦顶轴油压模拟量信号正常且大于逻辑设定限值，盘车啮合信号的反馈、盘车电机端盖已盖好的反馈、润滑油压正常信号的开关量反馈、汽机零转速信号、汽机转速小于200 r/min信号都正常后，经过DCS逻辑运算判断后发出盘车允许启动信号及盘车喷油电磁阀开启命令，信号指令通过DO输出卡件到DCS分线柜内的继电器，将24 V控制信号转换为220 VAC信号，盘车喷油电磁阀开启继电器控制喷油电磁阀打开向啮合齿轮喷油进行润滑;盘车允许启动继电器输出两路信号，一路用于柜门上的允许启动指示灯，另一路用于盘车控制回路内允许启动的控制触点，此时盘车就地控制柜上盘车允许启动指示灯亮，运行操作人员按下控制柜上启动按钮，盘车随之正常启动。

（2）如果当某个信号不满足，使得DCS的“允许启动”条件不具备时，通过第一种方法无法启动盘车，则由电气专业人员和汽机专业人员确认电机和盘车系统正常后，由运行人员通过就地控制柜内的“强启旋钮”启动盘车。

（3）盘车过程中，除汽机零转速信号外，其他10个信号异常时，DCS发出盘车停运指令;或机组启动，汽机冲转当转速大于200 r/min后，DCS会发出盘车停运指令，盘车停运。机组检修中需要停运盘车时可以就地操作停运按钮。

7 盘车启动方式

（1）冷态启动前，汽机维护人员在就地将盘车啮合，将电机端盖盖好，并通知就地运行人员，运行人员检查“允许启指示灯”信号灯亮，通过就地控制柜的启动按钮进行启动。

（2）汽机停运时，维护运行人员提前到达就地控制柜，打开电机端盖，当汽机转速为零，汽机维护人员迅速将盘车齿轮推至啮合位后，将电机端盖盖好，并通知就地运行人员盘车已就位，此时运行人员检查“允许启指示灯”信号灯亮，通过就地控制柜的启动按钮，启动盘车电机。

（3）转子热态时，如果有某个信号不满足，使得DCS的“允许启动”条件不具备时，通过第一种方法无法启动盘车，为防止大轴弯曲，则由运行、热工和汽机专业人员共同确认电机和盘车系统正常，异常是因信号误发导致系统不允许启动后，由运行人员通过就地控制柜内的“强启旋钮”启动盘车。

（4）如果以上两种方法均无法启动盘车，则有可能为盘车接触器故障，在各专业人员确认正常后，通过电气控制柜的“启动”装置，直接启动盘车。

（5）正常停运盘车系统时，按下就地停止按钮即可停运该系统。

8 存在的不足

（1）盤车控制系统改造完毕后，经试验一切正常，机组后续停机中发生一起异常事件，因就地控制柜打扫卫生，误碰按钮，造成盘车停运。这是由于就地启停按钮未采用带防护罩的按钮，导致人为误动事件发生，迅速整改完毕，消除了风险隐患，避免了此类事件的再次发生。

（2）改造方案不完善，设计讨论时未考虑将就地启动按钮、停止按钮的动作状态监视信号同步接入DCS，避免因人员就地误碰按钮后，因无保护信号触发，不能正确分析盘车停运原因。

9 结束语

本次盘车控制系统改造完全达到了预期效果，消除了设备隐患，提高了机组安全运行的可靠性。

通过对汽轮发电机盘车控制系统的技术改造，增加了以下功能：

（1）盘车运行中实时准确监视汽轮发电机各轴瓦顶轴油压，防止设备处于不健康运行状态;

（2）盘车正常运行中发生故障停运，可以从DCS中查阅历史记录，明确分析出盘车停运的原因，为事故处理提供准确的数据，从而避免事故的再次发生。

参考文献

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[2] 赵燕平，赵岩.火电厂热工技术监督工作手册[M].北京：中国电力出版社，2005.

[3] 黄幼茹.《防止电力生产事故的二十五项重点要求》辅导教材[M].北京：中国电力出版社，2015.