提高汽轮机ETS 低真空保护可靠性实例
一、摘要
低真空保护是汽轮机的一项重要保护，真空过低，会造成排汽温度过高，不仅会影响汽轮机的出力和降低热经济性，而且真空降低过多还会因排汽温度过高和轴向推力，导致机组振动，当机组进汽量突然增加时也会造成真空快速降低甚至使低压缸内负压变正压，导致设备严重损坏，所以设置汽轮机低真空保护。而国内引进型机组低真空保护大多采用单或双管路由凝汽器引入在线试验块的方式，后通过四个压力控制器（并、串联方式）进入 ETS 系统，以实现机组低真空保护的在线试验及保护功能，从压力控制器的取样及 ETS 保护逻辑都属于比较可靠的设计，但是在实际应用中这种设计出现的问题却是很多的。首先，低真空试验块由单或双管路由凝汽器引入，不符合二十五项反措中机组重要保护要独立取样的要求；其次，由于引入试验块为模块化产品，块上的接点较多，不仅要有各支路的手动截止门，试验门，压力表，盘根等，试验块还要整合压接在机前箱上，这势必会造成多处漏泄点难于密封的问题，从而导致低真空保护误动的机率升高。这些矛盾在机组实际运行中经常出现，必须解决！通过对原有的低真空系统压力控制器取样方式及功能进行调整，便可使机组低真空保护满足二十五项反措中相关重要保护设置要求，保证机组低真空保护的可靠性。
二、正文
某厂两台 300MW 机组产自上汽集团，是两台比较典型的引进型机组，机组采用三缸两排汽布置，DEH 为上海新华 6.0 系统，主汽轮机保护为上汽提供技术支持的罗克维尔 A －B双冗余 PLC+PROFACE2500 触摸屏支持在线试验功能独立的 ETS系统。下面重点介绍一下凝汽器低真空保护系统的配置。
（一）真空系统保护设置情况简介
某电厂凝汽器真空低压力控制器共有 8 个，停机保护有 4 个压力控制器，真空低报警压力控制器有 4 个。
1.保护设置介绍。
低真空保护停机 4 个压力控制器分别是：63-1/LV，63-2/LV，
63-3/LV，63-4/LV 与实验块连接由单独的一根管取至凝汽器。测点取样 管路布置简图（如图1）：
2.低真空保护设置
逻辑为：63-1/LV，63-2/LV，63-3/LV，63-4/LV，四个压力控制器
“两两相并两两相或”逻辑关系（如图 2）。
图 2 低真空保护设置逻辑图
3.凝汽器真空低报警介绍
压力控制器有 4 个，取样管路布置如图：
图3 凝汽器取样管路布置图
4.ETS 控制系统设备介绍
左下为罗克维尔 A－B 双冗余 PLC，左上三个转速二次仪表为超速保
护，右下为 PROFACE2500 触摸屏支持在线试验功能，右上为本特利 3500 振动保护，如：图4
图 4 ETS 控制系统设备图
（二）存在问题
1.低真空保护实验块至凝汽器的真空管路是单独的一根管，当管路出现堵塞或任一支路泄露（负压漏泄检查较困难）的情况将导致真空保护误动作，且取样点不满足“二十五项反措中（9.4.3 防止热工保护失灵：保护信号应遵循从取样点到输入模件全程相对独立的原则）”的要求。
2.凝汽器真空取样及试验块故障将导致保护误动（国内已多发）。
例 1：2007 年 6 月 28 日，某厂 4 机组跳闸，汽轮机 ETS 首出“凝汽器真空低”。经仔细检查，发现为旁路用真空压力开关锁紧螺母松动所致。该真空压力开关与主保护用真空压力开关安装于同一个测量管路上，事后确认，检修人员在安装压力开关时，空气由锁紧螺母垫片处被抽入处于真空状态的测量管路中，使得测量管路真空急剧下降，真空保护动作，汽轮机跳闸。例 2：某 600MW 机组的一组真空低测点为三个，但均由一 个取样管采集而来，只是变送器配置三个，然后完成三取二逻辑运算。某次取样管堵塞，导致三个变送器同时动作，直接跳机。例 3：2011 年 5 月 17 日 13 时,某厂#4 机发电机负荷 199MW， B 小机真空 84.1kPa，指示偏低，检修处理小机真空低缺陷时，B 小机跳闸,首出“低真空保护动作”，RB 动作，后因汽包水位控制异常，机组停运。检查发现 B 小机真空变送器二次门活结紧力不够、密封不严，检修人员在操作阀门时导致漏泄增大，导致与其相连的测量系统真空下降，达到 B 小机真空低保护动作值，是 B 小机跳闸的原因。
这样的例子很多，如：图 5，为我厂真空保护就地设备安装图。
图 5 原真空保护就地设备安装图
由上图不难发现易漏处多达 30 余处，而引入管又为单管，很难保
护真空保护的可靠性，误动的机率很高，这对于检修、运行及维护均十 分不利，为此我们也进行了改造如：图 6
图 6 改造后真空保护就地设备安装图
由上图可见改造只对原三通及部分接头进行了焊接处理，并不能从根本上消除易漏点，不满足二十五项反措要求。所以我们利用机组检修 的机会对低真空保护系统进行了较为彻底的改造。
（三）修改方案
1.方案确立的难点。
1）原真空保护系统可以实现在线实验功能；
2）需满足二十五项反措中重要保护单独取样的原则；
3）消除易漏泄点；
4）可实现运行中对压力控制器的检查。
2.修改方案确立。
为了保证保护可靠性，并且要克服系统中的难点，我们最终确定了如下方案：
1）将凝汽器真空低停机保护 4 个压力开关 63-1/LV，63-2/LV，
63-3/LV，63-4/LV 取样管路与真空低报警开关互换，用最小的改造解决独立取样的问题；
2）在原开关二次门后增加试验接头，以保证保护开关在线检查、试验的功能；
3）所有的接头门产用真空用焊接门，消除易漏泄点数；
4）试验接头用丝堵堵住，非试验时门禁止开启，减少运行中漏泄的可能性。
图7 改造后凝汽器真空低停机保护测点取样管路布置示意图 /安装图
（四）结论
引进型机组的真空保护系统在理论上有很多方便于生产的设计理念，如通过电磁阀实现在线实验的功能，但在实际的使用中存在很多的 问题，并不能满足现场生产的需要。对于类似的设计，我们不要一味的 追求方便，“标准设计不能轻易改进”的思想，要以力求符合生产需求， 实事求是的态度进行设备改造，修改后的保护足“二十五项反措”要求重要保护独立取样的原则，最大程度上减少了易漏泄点、故障点，完全实现了在线试验功能，并且还实现了在线检查校验压力控制器的功 能，保证了凝汽器真空低停保护的可靠，在同类机组及设备中有很好的推广价值。