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［摘要］介绍了超速保护装置的工作原理，针对由转速装置异常导致的机组不安全事件和非计划停运事件进行定性分析，总结汽轮机超速保护装置在E16 型转速监测系统参数设置、DCS 监视和报警功能、现场设备安装位置等方面存在的问题，提出优化和改造措施，提高了机组超速保护装置的可靠性。

0 引言

某机组采用上海汽轮机有限公司生产的660 MW超超临界、中间再热式、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机，ETS（汽轮机跳闸保护系统）取消了传统的机械危机遮断器，由2 套电子式超速保护装置构成，该装置接收来自DCS（分散控制系统）组态和硬回路的所有停机信号，使停机电磁阀动作，遮断机组。

该超速保护装置是由德国BRAUN 公司生产的E16 型三通道转速监测系统，其组成如图1 所示，其中每套超速保护装置包括3 个测速模块（E1655）和1 个测试模块（E1696），3 个转速通道独立测量显示机组转速。每个转速模块不仅接收本通道的测速信号，而且接收其它2 个通道的信号。监控模块持续地检查3 个通道信号的数值，如果某通道的测量值与其他2 个通道的数值有明显偏差，则认定该通道传感器故障，任何一个模块故障都会发出报警信号。每套超速保护系统还包含1 个独立的数字信号发生器，用以模拟转速信号。在机组运行时，定期对转速模块进行测试，保证超速保护系统继电器动作的可靠性。

图1 E16 型超速保护装置的组成

2 套超速保护装置控制汽轮机进汽阀门油动机上的快关电磁阀的电源供应。当该装置接收到发电机保护、锅炉保护MFT（主燃料跳闸）、紧急停机按钮及汽轮机保护等外部信号及超速保护内部信号时，2 套装置同时对输入信号进行三取二判定，当其中任意一套装置动作，所有油动机的快关电磁阀将失电，阀门在关闭弹簧的作用下快速关闭，使汽轮机组停机，危急遮断系统原理如图2 所示。

图2 危急遮断系统原理

本文通过对案例机组因超速保护装置故障引起的非计划停运事件进行分析和故障检查，介绍多种高效试验方法及可靠的优化方案。

1 超速保护装置控制原理

1.1 超速保护装置的控制逻辑

由逻辑触发跳闸的信号有轴向位移大、轴承绝对振动高、停机电磁阀故障等13 项，最终动作信号通过DO（数字量输出）卡控制油动机快关电磁阀。当这些信号超过预设的报警值时，发出报警。当参数继续变化超过遮断值时，发出遮断信号，动作停机电磁阀，遮断机组，如图3 所示。

图3 汽轮机跳闸逻辑

由图4 可以看出，1 号主汽门和1 号主调阀的4 个跳闸电磁阀中任一个故障且2 号主汽门和2 号主调阀的4 个跳闸电磁阀中任一个故障，即每个电磁阀的2 路指令跟2 路反馈都不一致，系统保护停机。

图4 跳闸电磁阀故障逻辑

1.2 超速保护装置的硬件回路

1.2.1 继电器硬回路

图5 所示为ETS 系统硬件布置和超速保护装置硬回路原理，由图5 可以看出：转速模块发出的动作信号通过继电器回路，进行硬件的三取二逻辑处理。2 套处理系统串联到快关电磁阀电源供给回路，能够直接切断电磁阀的电源，快速停机。这是硬回路停机的一种方式。

图5 超速保护系统硬回路

图6 控制室停机按钮原理

1.2.2 控制室内停机按钮硬回路

同时，控制室内停机按钮是ETS 的第二种硬回路停机方式，采用双按钮形式，每个按钮有4副NC（常闭）和1 副NO（常开）触点。其中3 副NC 触点进入DCS 控制器，三取二后停机。还有1路信号接到电磁阀供电回路，直接动作电磁阀，其原理如图6 所示。

从上述超速保护装置控制软逻辑及硬回路原理的分析中可以得出：该套ETS 最终是由E16型超速保护装置和集控室按钮2 种方式触发硬回路电源使得快关磁阀失电，油动机快速泄油，进而达到停机目的。逻辑组态中触发的停机则是通过超速系统中外部信号的形式得以实现。

2 超速保护装置异常动作事件经过

2016 年4 月11 日19：25：08，某发电厂8 号机组运行在AGC（自动发电控制）方式下，负荷369 MW，机组跳闸，首出超速保护动作，随后机组MFT。跳闸后超速保护装置无异常报警，转速都为141 r/min。随后机组盘车时超速保护装置第1套转速保护装置的A 测速模块报传感器故障（代码：SE-40），测试模块报故障（代码C0-E1）A 通道不能工作。从SOE（历史事件记录）可查：19：25：05 超速保护装置开始自检，19：25：08 巡检到第2路转速卡时，第1 路转速传感器故障信号发出，触发超速保护三取二信号动作，机组跳闸。跳闸历史曲线记录如图7 所示。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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