燃气轮机盘车装置跳闸或无法投入运行分析_郑东海.pdf

2023NO2.ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK收稿日期：2022-09-27作者简介：郑东海（1988），男，本科，工程师，长期从事燃气轮机电厂运行工作。燃气轮机盘车装置跳闸或无法投入运行分析郑东海（福建晋江天然气发电有限公司福建泉州362000）摘要盘车电机作为防止大轴弯曲的重要装置，是燃气联合循环机组的重要辅机。在实际运行过程中，盘车装置会因各种电气或机械原因导致运行后跳闸或投运不上。先对盘车的电气回路进行解析，并针对盘车投运不上的原因进行分析，提出通过改变电气回路或从操作运行方面提高盘车的可靠性的措施，完善盘车投运不上时的原因判断及处理方法。关键词盘车装置电气故障啮合中图分类号：TM621；TM611.31文献标识码：A文章编号：1672-9064(2023)02027040引言盘车电机无法投入的原因大体是轴系、电气回路、油温、真空、燃气轮机烟囱背压等问题，其中轴系问题需要通过检修处理，油温、真空、燃气轮机烟囱背压问题可通过调整操作方式解决。实际运行中，出现较多的是盘车电气回路的问题。本文通过分析盘车电气回路，试图解决盘车无法投入运行的问题。1盘车回路分析盘车电机电气回路主要包含四大部分，即开关室内盘车电机电源开关柜、啮合电机电源开关柜、11 m盘车电机JB4A控制柜及11 m盘车状态控制柜。1.1盘车电机电源开关回路盘车电机抽屉开关推入到位后，当工作/试验限位开关52H在试验位置（即开关在试验状态）且小空开K1合闸，或当52H在工作位置且断路器52合闸（即开关在热备用状态），盘车电机二次回路交流电源接通。盘车在工作位置，其控制电源取自于ZKK开关上口，所以平时应注意，盘车开关内FU熔丝是否熔断，实际上K1小空开只负责在盘车电源开关试验位置起作用，在工作位置时反而显得不重要。盘车电机设计有2种启动方式：高/低速启动回路，而福建某电厂采取的是低速启动。而高低速启动回路由星/三角启动方式进行切换。具体如图1所示。当52-1 TGM-HI、52-2 TGM-LO线圈失电时，跳闸指示灯亮。当盘车电机开关在热备用状态时，必须经由K-TGM触点，实现盘车电机起动功能。本设计上没有自保持功能，需一直维持K-TGM触点在合位，而这一功能实现必须要由JB4A控制柜来实现。没做自保持的原因有2个：考虑JB4A控制柜设备可靠性，如果自保持触点没解开，可能导致盘车电机与啮合电机同时运转，而2个电机转矩不同，可能会引起电机失速及电机绕组过热；防止因自保持接点不可靠而发生盘车连续运行的情况1。高速及低速之间互相闭锁，防止高低速同时运行，以及防止出现相间短路故障。1.2啮合电机回路啮合电机电气回路与盘车电机电气回路大体相似。当啮合电机开关在热备用状态时，必须经由中间K-PBM触点实现啮合电机起动功能。借由52PBM来实现主回路合闸，同样K-PBM接点合闸由JB4A控制柜来实现，未做自保持触点。具体如图2所示。1.3盘车状态控制柜二次回路52G：发电机出口断路器52G合闸后分开，为GCB相关辅助触点。为常闭触点。MC：盘车主控制信号为常闭触点，当机组未运行时保持常闭。PS-270A：测点为润滑油母管调节阀后压力。HS-288：选择起动、备用、停止、点控（分别对应图纸上启动、运行、停止、低速）4种模式之一。K-289：盘车停止指示，在其他二次回路中以常闭触点来完成盘车模式选择除停止以外的待机模式，在状态选择柜中与K-290常闭触点完成点控使能反馈。K-290点动模式下，启动啮合电机触点，其常闭触点完成盘车点控使能反馈。K-PBM：啮合电机接触器合闸控制中间继电器。K-TGM：盘车电机接触器合闸控制中间继电器。74-1：啮合电机或盘车电机热继电器动作闭锁启动盘车及啮合电机中间继电器。PB-289：盘车控制点动开关。TDR-111?：为JB4A控制柜内TDR-1线圈辅助触点，实现延时断开啮合电机K-PBM线圈，及同延时闭合盘车电机K-TGM线圈。具体如图3所示。当发电机出口断路器52G分闸，且盘车主控制信号MC常闭触点（MKVI来）闭合，且压力开关PS-270A触点闭合时，能 源 与 电 力272023NO2ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK图2啮合电机二次回路图图1盘车电机电源开关回路图通过切换本地盘车控制开关HS-288选择起动、备用、停止、点控（分别对应图纸上启动、运行、停止、低速）4种模式之一，同时以盘车电机及啮合电机之间相互启动闭锁，防止2台电机同时启动，还设置了2台电机的热偶保护闭锁电机启动2。除停止模式外，其余模式下盘车系统启动步序均为啮合电机启动、自动啮合到位、盘车电机启动。其控制点来源为JB4A控制柜。1.4JB4A控制柜二次回路14SE：机组起动0转速信号，汽轮机控制系统来。VCTGM：汽轮机所有阀门关闭信号。K-288：汽轮机所有阀门关闭信号转换继电器。K-ZSP：汽轮机0转速信号；此信号为由燃气轮机保护卡件及控制卡件的0转速信号在逻辑上成并列关系经转换过来的0转速信号，具有啮合电机启动使能的功能。能 源 与 电 力282023NO2.ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK图3状态控制柜二次回路图ZS-288：盘车啮合到位信号A。ZS-289：盘车啮合到位信号B。FY-288A、FY-288B：仪用气驱动盘车与大轴啮合的电磁阀。74TDPU：盘车0转速信号来，盘车及啮合电机均未运行时，当选择为备用模式下，74TDPU经3 s延时断开TDR-1线圈，然后实现断开盘车电机回路，按重新走啮合电机运行、啮合到位、盘车投运的顺序。具体如图4所示。2盘车投运顺序2.1啮合电机启动发电机出口断路器52G分闸，且盘车主控制信号MC常闭触点（MKVI来）闭合，且压力开关PS-270A触点闭合时，本地盘车控制开关HS-288选择起动、备用2种模式之一。若STD-PBM、STD-TGM触点均未脱开（即无电机过载，由电机温度测点来），且啮合电机、低速盘车、高速盘车热继电器均未动作。此时，若汽轮机所有阀门关闭信号K-288来，K-PBM线圈通电，啮合电机启动。若选择在点动模式下，由K-290触点来实现启动啮合电机。但假如发生其他情况例如机组跳闸，汽轮机所有主汽阀会关闭，转速低于1 500 r/min顶轴油压正常，啮合电机也会启动，在36 r/min以上啮合电机启动属于异常的现象。2.2自动啮合到位汽轮机所有阀门关闭信号VCTGM触点闭合，K-288线圈通电，啮合电机发合闸指令。汽轮机零转速信号K-ZSP触点闭合，电磁阀FY-288A、FY-288B通电打开，气缸内通入仪用气驱动盘车与大轴啮合。限位开关ZS-288、ZS-289用于反馈啮合到位，L291指示灯亮起。2.3盘车电机启动啮合到位后，ZS-289到位。通过常闭触点74TDPU，启动TDR-1线圈，实现延时断开啮合电机K-PBM线圈及同延时闭合盘车电机K-TGM线圈，盘车启动。3盘车跳闸或投运不上的原因分析盘车跳闸或投运不上的原因可能有8个。（1）在盘车状态柜上选择停止位置（人为操作方面）。（2）啮合限位开关突变，例如跳到未啮合位置（热控方面）。（3）TDR-1中间继电器故障，如延时分合触点未及时动作，或者开关柜二次插件接触不良（电气方面）。（4）Mark VI盘上点停止按钮，导致TDR-2动作，盘车停止。（操作相关，但需机组熄火48 h后）。（5）啮合电机开关未送到位，导致啮合电机未启动。（6）润滑油温较高，导致盘车投入后，转速升高，啮合脱扣，引起盘车投入失败。（7）燃气轮机烟囱挡板未关闭，因烟囱负压导致盘车投入后，转速升高，引起啮合脱扣，盘车投入失败。（8）因停机过程中，未及时破真空，由于真空数值仍较高，导致转速升高，投入失败。4案例分析（1）某电厂1号机离线水洗后，惰走到0转速时，盘车啮能 源 与 电 力292023NO2ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK图4JB4A控制柜二次回路图合启动后，频繁发生盘车脱开，再重新啮合启动盘车的现象。查阅相关曲线，近期未发生盘车脱扣现象。检查发现，当日盘车启动后，转速达5.6 r/min。正常情况下，机组停运盘车启动后，转速一般为4.8 r/min。当日盘车时转速偏高，导致盘车脱开跳闸。当出现转速较高情况时，应适当控制润滑油温度，保证油黏度，防止盘车启动时转速上升过高，导致盘车跳闸3。（2）某电厂3号机长时间未开机，已停运盘车，按值长命令重新投运盘车。启动顶轴油泵B，点击盘车运行靶标后，盘车电机运行1 s后跳闸。期间检查盘车电流未超限，现场检查盘车电机开关保护未动作。查之前有啮合电机电源开关检查的工作票。现场检查啮合电机开关跳闸指示灯不亮，啮合电机开关重新送电后，盘车投运正常。初步怀疑为盘车控制柜内啮合电机运行K-PBM触点虽动作，但因开关未送到位置，实际开关柜内52PBM线圈未动作，导致啮合电机未运行，啮合齿轮未完全靠上大轴。当盘车运行达到45 r/min时，引起啮合齿轮与大轴脱开，导致盘车无法投入。5结论通过分析，针对盘车装置跳闸或无法投入的情况，提出5个建议。（1）应保证限位开关、时间继电器TDR-1、盘车电源开关柜内FU-1、盘车启动K-TGM及啮合电机K-PBM继电器等备品备件充足。（2）盘车转速升高较多导致的脱扣，应控制润滑油温度及真空的数值，通过这2项措施来实现防止盘车重复投入。（3）盘车开关柜属于抽屉式开关比较大又重，只有旁边柜门打开时方便观察二次插件是否到位，建议不应频繁操作。（4）建议将JB4A控制柜中仪用气动作的正在啮合回路中的K-PBM触点改为啮合电机的实际合闸信号，即52PBM的辅助触点，并在盘面上增加啮合电机运行电流点。在投运盘车过程中监视啮合电机电流情况，防止因啮合电机未运行，导致啮合失败，盘车投入失败。（5）如果啮合不上时，应注意指示灯变化情况，也可退出仪用气，使用手动啮合，观察是否啮合到位。同时检查TDR-1继电器延时设定是否正确，触点是否正常闭合。参考文献1刘淑荣.工厂电气控制技术M.北京：高等教育出版社，2004，94-98.2中国华电集团.大型燃气-蒸汽联合循环发电技术丛书-设备分册M.北京：中国电力出版社，2009，149-152.3林晓亮.3号机盘车无法投入浅析Z.泉州：福建晋江天然气发电有限公司，2019.能 源 与 电 力30