王超

摘 要：遮断系统是汽轮机最为重要的基础保护执行机构，遮断系统如不能正常工作可能会导致严重故障甚至是事故的发生。该文以机械遮断机构为与薄膜阀遮断机构为基础的两种汽轮机典型危机遮断系统为研究对象，着重从遮断动作方式、DEH与ETS间信号传递以及遮断信号到就地电磁阀的动作过程三个方面进行分析，通过对比两种汽轮机遮断系统各自设计特色，给出了符合现场实际运行情况的应用选择方法和设计改进建议。这对提高火电机组的安全高效运行具有一定的借鉴意义。

关键词：汽轮机 危急遮断 故障应对 安全运行

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）05（b）-0001-02

遮断系统是汽轮机最为重要保护的执行机构，如果汽轮机出现参数超限而遮断系统不能动作时，有可能会导致严重故障甚至是事故的发生。因此，许多研究人员都对不同类型机组的危急遮断系统进行了不同方面的探讨研究[1-2]，涉及目前国内主流机型[3-4]。目前，不同的遮断系统存在着不同的设计理念。以机械遮断机构为基础的汽轮机危机遮断系统设计是依据一种典型设计理念。“机械型”独有的特点是在遮断系统中存在一个机械遮断组件，既可以通过机械遮断电磁铁动作，对汽轮机进行遮断；又可以通过手动打闸装置，使其动作，对汽轮机进行遮断。以薄膜阀遮断机构为基础的汽轮机危机遮断系统依据的是另一种不同的设计理念。“薄膜型”独有的特点是在遮断系统中存在一个薄膜阀，其通过低压润滑油封住高压保安油排油。当其动作，会使高压保安油泄油来遮断汽轮机组。

该文对比国内两类最具有代表性的“机械型”遮断系统和“薄膜型”遮断系统，通过分析各自的应用特点，并根据现场实际运行情况给出了应用选择方法和设计改进建议。

1 典型汽轮机挂闸过程概述

1.1 “机械型”机组的挂闸过程

系统设置的复位试验阀组中的复位电磁阀（1YV），机械遮断机构的行程开关ZS1，ZS2供挂闸用。挂闸程序大致如下：按下挂闸按钮，复位试验阀组中的复位电磁阀（1YV）带电动作，将润滑油引入危急遮断装置活塞侧腔室，活塞上行到上止点，使危急遮断装置的撑钩复位，通过危急遮断装置连杆的杠杆将遮断隔离阀组件的机械遮断阀复位，将高压安全油的排油口封住，建立高压安全油。当高压压力开关组件中的三取二压力开关检测到高压安全油已建立后，行程开关ZS1的常开触电由闭合—— 断开—— 闭合、ZS2的常开触电由断开—— 闭合，DEH完成挂闸。

1.2 “薄膜型”机组的挂闸过程

启机时首先通过挂闸电磁阀20/RS使危急遮断器滑阀复位（挂闸），当危急遮断器滑阀挂闸油压跌落至0.45 MPa左右时，压力开关闭合，发出一节点信号送给DEH系统，DEH系统即可投入控制；然后由DEH系统开启高、中压主汽阀油动机，高、中压主汽阀油动机全开后，在其操纵座下壳体上的行程开关触点闭合，发出一节点信号给DEH系统；最终，高、中、低压调节阀油动机接受DEH的阀位指令信号开启相对应的蒸汽调节阀门，从而实现机组的启动、升速、并网带电负荷、热负荷等运行。

2 机组遮断过程分析

汽轮机遮断方式有很多种，具体是什么原因导致汽轮机遮断的，虽然可以在DCS的画面中的“汽轮机跳闸首出”里，查出導致汽轮机遮断的原因。但是还是存在着一些特殊情况。通过对各种跳闸通路的动作方式进行归纳总结，可以在解决起汽轮机打闸问题上更加迅速。

2.1 跳机电磁阀遮断原理分析

通过对“机械型”遮断系统与“薄膜型”遮断系统、两个不同系统的遮断原理上分析，得出：“机械型”遮断系统的5YV，6YV，7YV，8YV跳机电磁阀（5YV，6YV，7YV，8YV是“机械型”4个跳机电磁阀的名称。其与“薄膜型”汽轮机组遮断系统的四个AST跳机电磁阀的动作原理和作用相同。并且，这4个跳机电磁阀采用可靠性高的串并联方式连接，具有防止误动和拒动的能力，也是汽轮机遮断系统最为主要的保护。以“薄膜型”遮断系统的4个AST电磁阀为例：跳闸块安装在主汽门附近的EH油回路上，块上共有6个电磁阀，2个OPC电磁阀是220VDC供电，常闭电磁阀；4个AST电磁阀是220VDC供电，常开电磁阀。正常情况下，AST电磁阀是常带电结构，带电闭合的。由于整个跳闸块采用串并联的“双通道”原理，当一个通道中的任一只电磁阀打开都将使该通道跳闸；但不能使汽轮机进汽阀关闭，只有当两个通道都跳闸时，才能使汽轮机进汽阀关闭，起到跳闸作用，因此大大提高其可靠性，可有效地防止“误动”和“拒动”。

2.2 “机械型”遮断系统分析

“机械型”遮断系统的5YV，6YV，7YV，8YV跳机电磁阀与机械遮断机构并联在高压油路中。两路任意一路动作，都可卸掉高压油进行遮断。其中机械遮断机构动作可由电信号触发，即3YV机械遮断电磁铁动作，也可由手动打闸和机械超速触发。

2.2.1 “机械型”汽轮机遮断动作方式

“机械型”汽轮机的遮断方式，主要分为机械遮断跳机和电信号动作跳机，如图1所示。

2.2.2 机组DEH与ETS系统跳机动作信号图

电信号跳机过程可以分为DEH参数超限跳机发信号给ETS与ETS参数超限跳机发信号给DEH。

2.2.3 遮断系统跳机信号到就地动作过程

ETS发出的跳机信号，由ETS控制柜发出，通过柜间线到继电器柜，通过6个110V停机继电器发给就地，5YV，6YV，7YV，8YV失电动作，卸掉高压油，关所有主汽门与调门，完成遮断；同时3YV带电动作，机械停机电磁铁动作，卸掉高压油，关所有主汽门与调门，完成遮断。DEH发出的“DEH TRIP”信号，通过DEH控制柜的10对端子发出，通过柜间线，到继电器柜输出给就地的2个高压主汽门、4个高压调门、2个中压主汽门、两个中调门的快关电磁阀，关闭所有主汽门和调门，完成遮断。

2.3 “薄膜型”遮断系统分析

“薄膜型”遮断系统的4个AST跳机电磁阀与薄膜阀并联在高压油路中，两路中任意一路动作，都可以卸掉高压油，完成遮断汽轮机的目的。其中薄膜阀只能由手动打闸和机械超速触发。

2.3.1 “薄膜型”机组遮断动作方式

“薄膜型”汽轮机的遮断方式，主要分为机械遮断跳机和电信号动作跳机，如图2所示。

2.3.2 机组DEH与ETS系统跳机动作信号图

电信号跳机过程，DEH与ETS之间分工明确，各自动作自己的执行机构，信号也是相互传递的。

2.3.3 遮断系统跳机信号到就地动作过程

ETS发出的跳机信号，由ETS控制柜发出，通过柜间线到继电器柜，通过4个110 V停机继电器发给就地，4个AST电磁阀失电动作，卸掉高压油，关所有主汽门与调门，完成遮断。DEH发出“DEH TRIP”信号，通过DEH控制柜使阀门指令置零，快关电磁阀。

3 遮断系统的故障可靠性分析

生产现场是复杂多变的，有可能出现各种各样的问题，从而影响遮断系统发挥作用。并且，两种类型遮断系统对故障的“敏感程度”不同。

3.1 EH油油质脏污问题

生产运行中，由于EH油优质脏污，经常会导致机组危机遮断系统出现故障，如危机遮断系统复位后自动主汽门开启不到位、监视油压降低导致就地打闸不到，严重的情况油纸脏污堵塞一旦堵塞泄流孔会导致AST电磁阀拒动。此类情况曾在作者所在单位出现过。应对此类问题，“机械型”遮断系统更具有优势，因为其遮断动作相比“薄膜型”遮断系统多出1路，3YV动作快关，泄掉高压油，快关主汽门。这就相当于多出一道可靠的保护，虽然也有可能受到油质影响，但是对比起来看“机械型”遮断系统毕竟较为可靠。

3.2 机械防超速装置问题

“机械型”遮断系统的飞环，与“薄膜型”遮断系统的飞锤都是为了应对汽轮机发生超速，而电超速保护不起作用而设计的。经调研，国内极少有机械超速装置正常动作而保住机组安全的案例，相反的是机械防超速装置的存在有很大的弊端；其中，汽轮机组因超速严重损毁的案例中，机械超速试验占了近一半的比例。由此可见，机械防超速装置存在实在是弊大于利，况且许多外国先进机组都没有机械防超速装置，靠OPC、DEH、TSI、ETS电超速保护已经非常可靠，从这点来看，不论是飞锤还是飞环，都没有继续存在的价值。

3.3 机炉电大连锁动作快速稳定性问题

机炉电大连锁是保证运行机组安全的重要保护，它的设计要求就是，快速、直接、可靠的动作，对于汽轮机来说，就是一旦保护动作，快速切断所有气源，关闭主汽门、调门。总的来说，两种遮断系统都可以实现此功能，而“机械型”相比“薄膜型”多出1路，而且这一路是靠电信号触发的以ms级动作卸掉高压油，关闭所有汽门的保护，即3YV动作，所以更加可靠一些。

4 结论

通过以上分析“机械型”遮断系统与“薄膜型”遮断系统的遮断过程，得出以下结论。

（1）两种遮断系统在手动打闸和机械超速的设计思想上基本一致，并且飞环或飞锤在机组实际运行中都是存在误动、拒动、喷油试验无法成功的问题；而且，相应的电超速保护已经非常可靠，建议取消这种机械防超速保护。从遮断通路上看，“机械型”通过机械装置进行遮断，“薄膜型”通过薄膜阀控制油路进行遮断，并且都通过作用于EH油来达到遮断的效果，所以从机械遮断的角度来看，两种遮断系统设计都能达到汽机危机保护的效果。

（2）在电信号遮断的过程中，两种遮断系统设计上存在一些不同。“机械型”电气遮断系统设计为：当汽机遮断指令发出时，有3种不同的方式同时动作去关闭閥门遮断汽轮机，这种设计充分的保证了机组的安全性，只要有一种动作就能完成机组的遮断，减少了机组拒动的可能性。而“薄膜型”电气遮断系统设计为：仅有一种AST电磁阀动作，卸掉安全油，关闭阀门的方式，并且其AST电磁阀具备在线试验的能力，简单有效，在理论上充分保证了遮断汽轮机动作的可靠性。

（3）此外，从安全可靠及工程实际角度出发，应该去掉机械防超速装置，即飞环与飞锤。在遮断系统选择上，建议选择“机械型”，因为其分3路动作，确保在AST电磁阀失效的情况下，仍能完成跳机任务。尤其是对ETS这样重要的汽机保护系统，宁可误动不可拒动，误动的结果最坏也就是机组非停，而误动往往会造成汽轮机毁灭性打击。对于甩负荷试验，机组大连锁的响应速度来判断，“机械型”遮断系统响应更加迅速、可靠。

参考文献

[1] 刘伟兴.危机遮断系统保护回路改造[J].华电技术，2010，32（4）：39-41.

[2] 王鹏鹏.310MW汽轮机ETS保护系统可靠性分析及改进[J].电力安全技术， 2014（5）：29-32.

[3] 王万明，刘光耀，雷娇娇，等.335MW机组高压遮断模块优化改造的应用研究[J].发电与空调，2014（5）：36-39.

[4] 丁燃.秦山核电二期650MW汽轮机组危急遮断系统（ETS）特点及优化[J]. 机械工程师，2013（11）：127-129.