CN108561196B - 火电机组切除低压缸运行的安全保护***及方法 - Google Patents

火电机组切除低压缸运行的安全保护***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于火电机组运行技术领域，涉及火电机组切除低压缸运行的安全保护***及方法。该***包括原机组的设备、改造了能完全关闭的中低缸导汽管液控蝶阀；增加低压缸的冷却蒸汽***；改造了低压缸喷水减温***；增加各类压力传感器、流量测量装置和电偶电阻。在安全保护方法上，设计了液控蝶阀联锁开启和允许关闭的保护方法；抽汽截止阀和抽汽逆止阀联锁关闭保护方法及手动关闭的保护方法；抽汽速关调节阀联锁开启和允许关闭的保护方法；冷却蒸汽调节阀联锁开启和联锁关闭保护方法；低压缸喷水调节阀联锁开启和联锁关闭保护方法以及中压缸排汽压力高或低保护方法。即在火力发电机组切缸过程中保护汽轮机组的运行安全。

Description

火电机组切除低压缸运行的安全保护***及方法
技术领域
本发明属于火电机组运行技术领域，具体涉及火电机组切除低压缸运行的热工安全保护***及方法。
背景技术
近年来，我国北方地区临近城市的大型煤电机组均改造为热电联产机组，采暖期向城市居民供热，机组的发电负荷随着供热量的增加而增加，同时风电、光伏等新能源电力装机容量持续快速增长，风电和光伏等提供了大量清洁能源，但也存在着其发电出力的随机性和不稳定性，给电力***的安全运行和电力供应保障提出了巨大挑战。目前采暖期电力***调节能力难以完全适应热电联产机组和新能源大规模发展和消纳的要求，出现了较为严重的弃风、弃光问题。
为缓解电力产能过剩，加快能源技术创新，挖掘燃煤机组调峰潜力，提升我国火电运行灵活性，全面提高电力***调峰和新能源消纳能力，国家能源局下达了关于《火电灵活性改造项目试点的通知》、《东北电力辅助服务市场运营规则（试行）》等相关文件，旨在对热电联产机组进行改造，充分发挥热电解耦效果，缓解可再生能源消纳问题和用电用热矛盾问题。
大型热电联产机组在采暖期承担供热与供电两种产品，机组供热量与当地气象参数、供热面积相匹配，机组供电量与电网用户需求相匹配，大型热电联产机组通常是利用汽轮机的中压缸排汽至热网加热器加热热网循环水，在原有设计条件下，汽轮机低压缸仍需要保持最小的蒸汽流量，即低压缸仍有较大的做功能力，为满足电网深度调峰能力，实施切除低压缸运行，由抽凝机组变为背压机组是灵活性改造的方式之一。
所谓切除低压缸运行即在低压缸进汽管道改造了可以完全关闭的液控蝶阀，使低压缸在机组运行时的发电出力为零，汽轮机的中压缸排汽全部用于采暖供热。同时为了降低低压缸末级叶片的鼓风发热，加装低压缸冷却蒸汽***和低压缸自动喷水调节***。
汽轮机由抽凝机组变为背压机组运行方式的过程中，若液控蝶阀、抽汽速关调节阀、冷却蒸汽调节阀协调配合不合理，或是中压缸排汽压力、低压缸进汽压力、低压缸排汽温度等参数控制不合理，或是低压缸冷却蒸汽流量控制不合理以及汽轮机排汽温度高于规定值，均会对汽轮机的安全运行造成影响，造成机组停机甚至发生破坏性事故。
机组在原抽凝工况下运行时具备一套比较完善的热工保护***，将抽凝运行工况变为灵活性切除低压缸运行工况，需要对热工保护***进行更改和完善。
发明内容
发明目的：
针对现有技术存在的问题，本发明提出了火电机组切除低压缸运行的安全保护***及方法，其目的是为了保障机组安全运行以满足供热与供电需求。
技术方案：
火电机组切除低压缸运行的安全保护***，其特征在于：包括火力发电机组，火力发电机组的锅炉出口通过管道连通有高压缸，连通锅炉出口和高压缸的管道设有流量计量装置、汽轮机主汽阀和高压调节阀，高压缸的排汽管通过锅炉并且与中压缸相连通，作为中压缸的进汽管道，中压缸的进汽管道设有中压调节阀，中压缸通过中低压连通管道与低压缸连通，中低压连通管道于中压缸和低压缸之间设有液控蝶阀，低压缸排汽口设有凝汽器，凝汽器出口连接有回热***，回热***与锅炉相连形成闭式循环***；汽轮机高中低压转子与发电机转子相连；中低压连通管道还连通有抽汽管道，抽汽管道另一端连通有热网加热器，抽汽管道于中压缸排汽口和热网加热器之间设有抽汽截止阀、抽汽逆止阀、抽汽速关调节阀和抽汽流量测量装置，热网加热器还连接有水位传感器，热网加热器疏水管道另一端与闭式循环***相连通；汽轮机主汽阀、高压调节阀和中压调节阀皆与汽轮机跳闸连接；发电机的发电机跳闸联锁汽轮机跳闸；电超速OPC共有4个电磁阀，其中2个与高压调节阀相连，2个与中压调节阀相连；中压缸的进汽管道还设有再热蒸汽压力传感器、低压缸还设有低压缸缸体调端温度的热电阻和低压缸缸体电端温度的热电阻，发电机还设有功率传感器。
将中压缸和低压缸之间的不能完全闭合的液控蝶阀改造为能够完全闭合的液控蝶阀，在中压缸和低压缸之间还连通有低压缸冷却蒸汽***，低压缸冷却蒸汽***包括冷却蒸汽调节阀和冷却蒸汽流量测量装置，中压缸设有第一中压缸排汽压力传感器、第二中压缸排汽压力传感器和中压缸排汽温度热电偶，低压缸设有低压缸进汽压力传感器、低压缸进汽温度热电偶、第一低压缸末级叶片后的调端热电阻、第二低压缸末级叶片后的调端热电阻、第一低压缸末级叶片后的电端热电阻和第二低压缸末级叶片后的电端热电阻；低压缸还连通有低压缸喷水减温***，低压缸喷水减温***包括冷却水入口、低压缸喷水调节阀和低压缸喷水流量的传感器。
分布式控制***DCS通过电缆与液控蝶阀、冷却蒸汽调节阀、抽汽截止阀、抽汽逆止阀、抽汽速关调节阀、汽轮机主汽阀、高压调节阀、中压调节阀、低压缸喷水调节阀、再热蒸汽压力传感器、第一中压缸排汽压力传感器、第二中压缸排汽压力传感器、低压缸进汽压力传感器、中压缸排汽温度热电偶、低压缸进汽温度热电偶、第一低压缸末级叶片后的调端热电阻、第二低压缸末级叶片后的调端热电阻、第一低压缸末级叶片后的电端热电阻、第二低压缸末级叶片后的电端热电阻、低压缸缸体调端温度的热电阻、低压缸缸体电端温度的热电阻、流量计量装置、冷却蒸汽流量测量装置、抽汽流量测量装置、低压缸喷水流量的传感器、发电机功率传感器、电超速OPC、汽轮机跳闸、发电机跳闸和水位传感器相连。
一种如所述的火电机组切除低压缸运行，即主汽阀和中压调节阀开启，高压调节阀根据发电机功率需求开启适当位置，与原***的差别是液控蝶阀完全关闭，冷却蒸汽调节阀开启，抽汽速关调节阀根据供热需求开启适当位置，低压缸喷水调节阀开启；其安全保护***的安全保护方法，其特征在于：该方法包括一种或多种保护方法的联锁操作过程，保护方法包括：汽轮机停机保护、汽轮机跳闸联锁保护、OPC动作联锁保护、发电机跳闸联锁保护、中压缸排汽压力高保护、主蒸汽流量低保护、抽汽管道阀门误关闭联锁保护、抽汽速关调节阀阀位小保护、液控蝶阀允许关闭保护、抽汽截止阀允许关闭保护、抽汽速关调节阀允许关闭保护、低压缸的冷却蒸汽调节阀联锁开启保护、低压缸的冷却蒸汽调节阀联锁关闭保护、低压缸喷水调节阀联锁开启保护、低压缸喷水调节阀自动切手动保护和DCS发出声光报警提示保护。
汽轮机停机保护：当中压缸第一中压缸排汽压力传感器和第二中压缸排汽压力传感器排汽压力信号2取2并排汽压力≥1.1MPa，信号传至分布式控制***DCS，分布式控制***DCS发出指令使汽轮机主汽阀、高压调节阀和中压调节阀关闭；抽汽截止阀、抽汽逆止阀和抽汽速关调节阀关闭；液控蝶阀和冷却蒸汽调节阀开启；汽轮机关闭进汽使汽轮机停止运行；
汽轮机跳闸动作或电超速OPC动作或发电机跳闸动作时，联锁开启液控蝶阀；
中压缸排汽压力高保护：中压缸第一中压缸排汽压力传感器和第二中压缸排汽压力传感器排汽压力信号至分布式控制***DCS，当第一中压缸排汽压力传感器和第二中压缸排汽压力传感器排汽压力信号2取2并排汽压力≥0.85MPa, 分布式控制***DCS指令联锁开启液控蝶阀；
主蒸汽流量低保护：当主蒸汽流量≤380t/h，信号至分布式控制***DCS，DCS指令联锁开启液控蝶阀、联锁关闭抽汽截止阀、抽汽逆止阀和抽汽速关调节阀；
抽汽管道阀门误关闭联锁保护：当抽汽截止阀或抽汽逆止阀或抽汽速关调节阀关闭信号至分布式控制***DCS，分布式控制***DCS指令联锁开启液控蝶阀；
液控蝶阀允许关闭保护：在抽汽截止阀已开和抽汽逆止阀已开和抽汽速关调节阀阀位≥30%和中压缸透平压比在3.9和4.2之间时，分布式控制***DCS指令液控蝶阀允许关闭至阀位＜15%；
抽汽速关调节阀阀位小保护：当液控蝶阀阀位＜3%和抽汽速关调节阀阀位＜30%时，分布式控制***DCS指令联锁开启液控蝶阀；
抽汽截止阀允许关闭保护：当主蒸汽流量＞380t/h并且液控蝶阀阀位＞50%时，分布式控制***DCS指令允许手动关闭抽汽截止阀；
抽汽逆止阀允许关闭保护：当主蒸汽流量＞380t/h并且液控蝶阀阀位＞50%时，分布式控制***DCS指令允许手动关闭抽汽逆止阀；
抽汽速关调节阀允许关闭保护：当主蒸汽流量＞380t/h并且液控蝶阀阀位＞15%时，分布式控制***DCS指令允许手动关闭抽汽速关调节阀至30%以下；
低压缸的冷却蒸汽调节阀联锁开启保护：当液控蝶阀阀位≤15%，联锁开启低压缸的冷却蒸汽调节阀，冷却蒸汽流量调整至20t/h；
低压缸的冷却蒸汽调节阀联锁关闭保护：当液控蝶阀阀位＞15%，联锁关闭低压缸的冷却蒸汽调节阀；
低压缸喷水调节阀联锁开启保护：当低压缸电端并且调端六个排汽温度任一温度≥80℃，分布式控制***DCS指令联锁开启低压缸喷水调节阀，喷水流量调整至20t/h；
低压缸喷水调节阀自动切手动保护：当低压缸喷水调节阀指令与反馈偏差大于±20%或低压缸喷水调节阀反馈损坏或低压缸电端并且调端排汽温度信号6取3损坏时，分布式控制***DCS指令允许低压缸喷水调节阀自动切手动。
所述分布式控制***DCS的报警保护：
（1）低压缸末级叶片后的温度或低压缸缸体温度任一温度>120℃，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（2）当中低压连通管道液控蝶阀故障，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（3）中压缸透平压比≥4.2，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（4）中压缸透平压比≤3.9，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（5）中压缸排汽温度≥380℃，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（6）中压缸排汽压力≥0.85MPa，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（7）热网加热器液位L≥300mm，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（8）低压缸喷水调节阀自动切手动，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护。
优点及效果：
本发明提出的火电机组切除低压缸运行的安全保护***及方法，其优点如下：
与现有技术相比，本发明通过关闭中低压导汽管上的液控蝶阀，减少低压缸的进汽量，实现增加供热能力和降低机组出力的目标。在安全保护***上增加了低压缸冷却蒸汽以带走在切缸状态下低压缸末级叶片的鼓风热量，通过增加末级叶片后的蒸汽温度测点，监测低压缸排汽温度，通过增加低压缸自动喷水调节***，保证低压缸的温度控制在安全的范围内。在安全保护方法上，合理控制高压调节阀开度、抽汽速关阀开度以及液控蝶阀开度，保护汽轮机不发生中压缸排汽压力超限（过高或过低），不发生低压缸末级叶片水蚀、颤振等事故发生。在机组发生故障时，快速关闭汽轮机进汽门、快速开启液控蝶阀和冷却蒸汽调节阀等措施，保证机组安全停机。
附图说明
图1 是本发明***结构框图；
图2 是本发明***结构连接分布式控制***DCS后的框图；
图3 是液控蝶阀联锁开启条件逻辑图；
图4 是液控蝶阀关闭允许条件逻辑图；
图5 是抽汽截止阀关闭条件逻辑图；
图6 是抽汽逆止阀关闭条件逻辑图；
图7 是抽汽速关调节阀联锁关闭条件逻辑图；
图8 是低压缸冷却蒸汽调节阀联锁开启和关闭条件逻辑图；
图9 是低压缸喷水调节阀联锁开启条件逻辑图；
图10是低压缸喷水调节阀联锁关闭条件逻辑图；
图11是低压缸喷水调节阀自动切手动逻辑图；
图12 是分布式控制***DCS发出声光报警信号条件逻辑图；
图13 是液控蝶阀故障发至分布式控制***DCS信号逻辑图。
附图标记说明：
1.液控蝶阀、2.冷却蒸汽调节阀、3.抽汽截止阀、4.抽汽逆止阀、5.抽汽速关调节阀、6.汽轮机主汽阀、7.高压调节阀、8.中压调节阀、9.低压缸喷水调节阀、10.再热蒸汽压力传感器、11.第一中压缸排汽压力传感器、12.第二中压缸排汽压力传感器、13.低压缸进汽压力传感器、14.中压缸排汽温度热电偶、15.低压缸进汽温度热电偶、16. 第一低压缸末级叶片后的调端热电阻、17. 第二低压缸末级叶片后的调端热电阻、18.第一低压缸末级叶片后的电端热电阻、19. 第二低压缸末级叶片后的电端热电阻、20.低压缸缸体调端温度的热电阻、21.低压缸缸体电端温度的热电阻、22. 流量计量装置、23.冷却蒸汽流量测量装置、24.抽汽流量测量装置、25.低压缸喷水流量的传感器、26.发电机功率传感器、27.电超速OPC、28.汽轮机跳闸、29.发电机跳闸、30.分布式控制***DCS、31.水位传感器、32.高压缸、33.中压缸、34.低压缸、35.热网加热器、36. 冷却水进口、37.凝汽器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1所示，本发明提供了火电机组切除低压缸运行的安全保护***，包括火力发电机组，火力发电机组的锅炉出口通过管道连通有高压缸32，连通锅炉出口和高压缸32的管道设有流量计量装置22、汽轮机主汽阀6和高压调节阀7，高压缸32的排汽管即中压缸的进汽管道通过锅炉并且与中压缸33相连通，中压缸33的进汽管道设有中压调节阀8，中压缸33通过中低压连通管道与低压缸34连通，中低压连通管道于中压缸33和低压缸34之间设有液控蝶阀1，低压缸排汽口设有凝汽器37，凝汽器37出口连接有回热***，回热***与锅炉相连形成闭式循环***；汽轮机高中低压转子与发电机转子相连，蒸汽在汽轮机内膨胀做功使转子旋转带动发电机发电；中低压连通管道还连通有抽汽管道，抽汽管道另一端连通有热网加热器35，汽轮机的中压缸排汽进入热网加热器采暖供热，抽汽管道于中压缸33和热网加热器35之间设有抽汽截止阀3、抽汽逆止阀4、 抽汽速关调节阀5和抽汽流量测量装置24，热网加热器35还连接有水位传感器31，热网加热器疏水与闭式循环***相连通，热网加热器疏水通过水位传感器31合理控制水位后返回闭式循环***；汽轮机主汽阀6、高压调节阀7和中压调节阀8皆与汽轮机跳闸28连接；发电机的发电机跳闸29联锁汽轮机跳闸28；电超速OPC 27共有4个电磁阀，其中2个与高压调节阀7相连，2个与中压调节阀8相连；中压缸33的进汽管道还设有再热蒸汽压力传感器10、低压缸34还设有低压缸缸体调端温度的热电阻20和低压缸缸体电端温度的热电阻21、发电机还设有功率传感器26。在中压缸和低压缸之间还连通有低压缸冷却蒸汽***，低压缸冷却蒸汽***包括冷却蒸汽调节阀2和冷却蒸汽流量测量装置23，中压缸33设有第一中压缸排汽压力传感器11、第二中压缸排汽压力传感器12和中压缸排汽温度热电偶14，低压缸34设有低压缸进汽压力传感器13、低压缸进汽温度热电偶15、第一低压缸末级叶片后的调端热电阻16、第二低压缸末级叶片后的调端热电阻17、第一低压缸末级叶片后的电端热电阻18和第二低压缸末级叶片后的电端热电阻19；低压缸34还连通有低压缸喷水减温***，低压缸喷水减温***包括冷却水进口36、低压缸喷水调节阀9和低压缸喷水流量的传感器25。
如图2所示，本领域惯用的分布式控制***DCS 30通过电缆与液控蝶阀1、冷却蒸汽调节阀2、抽汽截止阀3、抽汽逆止阀4、抽汽速关调节阀5、汽轮机主汽阀6、高压调节阀7、中压调节阀8、低压缸喷水调节阀9、再热蒸汽压力传感器10、第一中压缸排汽压力传感器11、第二中压缸排汽压力传感器12、低压缸进汽压力传感器13、中压缸排汽温度热电偶14、低压缸进汽温度热电偶15、第一低压缸末级叶片后的调端热电阻16、第二低压缸末级叶片后的调端热电阻17、第一低压缸末级叶片后的电端热电阻18、第二低压缸末级叶片后的电端热电阻19、低压缸缸体调端温度的热电阻20、低压缸缸体电端温度的热电阻21、流量计量装置22、冷却蒸汽流量测量装置23、抽汽流量测量装置24、低压缸喷水流量的传感器25、发电机功率传感器26、电超速OPC 27、汽轮机跳闸28、发电机跳闸29和水位传感器31相连。
锅炉出口的主蒸汽经过流量计量装置22、汽轮机主汽阀6和高压调节阀7后进入高压缸32通流部分膨胀做功，高压缸32的排汽进入锅炉经再热器加热后经过中压调节阀8进入中压缸33通流部分膨胀做功，中压缸33的排汽经过中低压连通管及液控蝶阀1进入低压缸34膨胀做功，低压缸34排汽进入凝汽器37凝结，凝结水经过回热***加热后，以高温高压给水形式进入锅炉加热，形成闭式循环***。汽轮机高中低压转子与发电机转子相连，蒸汽在汽轮机内膨胀做功使转子旋转带动发电机发电。采暖期由中压缸33排汽引出蒸汽经过抽汽截止阀3、抽汽逆止阀4、 抽汽速关调节阀5及抽汽流量测量装置24后进入热网加热器35，蒸汽在热网加热器35凝结后，通过水位传感器31合理控制后返回机组。汽轮机跳闸28控制汽轮机主汽阀6、高压调节阀7和中压调节阀8关闭；发电机跳闸29联锁汽轮机跳闸28；电超速OPC 27保护单元共有4个电磁阀，其中2个与高压调节阀7相连，2个与中压调节阀8相连；分布式控制***DCS 30为分散控制***，独立安装在电厂的中央控制室，通过电缆与机组各传感器、阀门以及控制部件相连。再热蒸汽压力传感器10、低压缸缸体调端温度的热电阻20、 低压缸缸体电端温度的热电阻21、发电机功率传感器26、为机组原有测点。
本发明将原低压缸进汽管道上的具有机械限位的控制蝶阀改造为可以完全关闭的液控蝶阀1，使低压缸34在机组运行时的发电出力为零，汽轮机的中压缸排汽全部用于采暖供热。为了降低低压缸叶片的鼓风发热温度，在中压缸排汽至低压缸进汽之间加装低压缸冷却蒸汽***，安装了冷却蒸汽调节阀2及冷却蒸汽流量测量装置23，第一中压缸排汽压力传感器11、第二中压缸排汽压力传感器12和中压缸排汽温度热电偶14，低压缸34设有低压缸进汽压力传感器13、低压缸进汽温度热电偶15；为监测低压缸排汽温度，在低压缸末级叶片后安装了第一低压缸末级叶片后的调端热电阻16、第二低压缸末级叶片后的调端热电阻17、第一低压缸末级叶片后的电端热电阻18和第二低压缸末级叶片后的电端热电阻19；为防止低压缸超温，改造了低压缸喷水减温***，安装了低压缸喷水调节阀9和低压缸喷水流量的传感器25。
一种如所述的火电机组切除低压缸运行，即主汽阀6和中压调节阀8开启，高压调节阀7根据发电机功率需求开启适当位置，与原***的差别是液控蝶阀1完全关闭，冷却蒸汽调节阀2开启，抽汽速关调节阀5根据供热需求开启适当位置，低压缸喷水调节阀9开启；其安全保护***的安全保护方法包括一种或多种保护方法的联锁操作过程，保护方法包括：汽轮机停机保护、汽轮机跳闸联锁保护、OPC动作联锁保护、发电机跳闸联锁保护、中压缸排汽压力高保护、主蒸汽流量低保护、抽汽管道阀门误关闭联锁保护、抽汽速关调节阀阀位小保护、液控蝶阀允许关闭保护、抽汽截止阀允许关闭保护、抽汽速关调节阀允许关闭保护、低压缸的冷却蒸汽调节阀联锁开启保护、低压缸的冷却蒸汽调节阀联锁关闭保护、低压缸喷水调节阀联锁开启保护、低压缸喷水调节阀自动切手动保护和DCS发出声光报警提示保护。
汽轮机停机保护：当中压缸33第一中压缸排汽压力传感器11和第二中压缸排汽压力传感器12排气压力信号2取2并排汽压力≥1.1MPa，信号传至分布式控制***DCS 30，分布式控制***DCS 30发出指令使汽轮机主汽阀6、高压调节阀7和中压调节阀8关闭；抽汽截止阀3、抽汽逆止阀4和抽汽速关调节阀5关闭；液控蝶阀1和冷却蒸汽调节阀2开启；汽轮机关闭进汽使汽轮机停止运行。
汽轮机跳闸28动作或电超速OPC27动作或发电机跳闸29动作时，联锁开启液控蝶阀1；
中压缸排汽压力高保护：中压缸33第一中压缸排汽压力传感器11和第二中压缸排汽压力传感器12排气压力信号2取2并排汽压力≥0.85MPa, 分布式控制***DCS 30指令联锁开启液控蝶阀1；
主蒸汽流量低保护：当主蒸汽流量≤380t/h，信号至分布式控制***DCS 30，DCS指令联锁开启液控蝶阀1，联锁关闭抽汽截止阀3、抽汽逆止阀4和抽汽速关调节阀5；
抽汽管道阀门误关闭联锁保护：当抽汽截止阀3或抽汽逆止阀4或抽汽速关调节阀5关闭，信号至分布式控制***DCS 30，分布式控制***DCS 30指令联锁开启液控蝶阀1；
液控蝶阀允许关闭保护：在抽汽截止阀3已开和抽汽逆止阀4已开和抽汽速关调节阀5阀位≥30%和中压缸33透平压比在3.9至4.2之间时，分布式控制***DCS 30指令液控蝶阀1允许关闭至阀位＜15%；
抽汽速关调节阀阀位小保护：当液控蝶阀1阀位＜3%和抽汽速关调节阀5阀位＜30%时，分布式控制***DCS 30指令联锁开启液控蝶阀1；
抽汽截止阀允许关闭保护：当主蒸汽流量＞380t/h并且液控蝶阀1阀位＞50%时，分布式控制***DCS 30指令允许手动关闭抽汽截止阀3；
抽汽逆止阀允许关闭保护：当主蒸汽流量＞380t/h并且液控蝶阀1阀位＞50%时，分布式控制***DCS 30指令允许手动关闭抽汽逆止阀4；
抽汽速关调节阀允许关闭保护：当主蒸汽流量＞380t/h并且液控蝶阀1阀位＞15%时，分布式控制***DCS 30指令允许手动关闭抽汽速关调节阀5至30%以下；
低压缸的冷却蒸汽调节阀联锁开启保护：当液控蝶阀1阀位≤15%，联锁开启低压缸的冷却蒸汽调节阀2，冷却蒸汽流量调整至20t/h；
低压缸的冷却蒸汽调节阀联锁关闭保护：当液控蝶阀1阀位＞15%，联锁关闭低压缸的冷却蒸汽调节阀2；
低压缸喷水调节阀联锁开启保护：当低压缸电端并且调端六个排汽温度任一温度≥80℃，分布式控制***DCS 30指令联锁开启低压缸喷水调节阀9，喷水流量调整至20t/h；
低压缸喷水调节阀自动切手动保护：当低压缸喷水调节阀9指令与反馈偏差大于±20%或低压缸喷水调节阀9反馈损坏或低压缸电端并且调端排汽温度信号6取3损坏时，分布式控制***DCS 30指令允许低压缸喷水调节阀9自动切手动。
所述分布式控制***DCS 30的报警保护：
（1）低压缸末级叶片后的温度或低压缸缸体温度任一温度>120℃，分布式控制***DCS 30发出声光报警提示保护；
（2）当中低压连通管道液控蝶阀1故障，分布式控制***DCS 30发出声光报警提示保护；
（3）中压缸33透平压比≥4.2，分布式控制***DCS 30发出声光报警提示保护；
（4）中压缸33透平压比≤3.9，分布式控制***DCS 30发出声光报警提示保护；
（5）中压缸33排汽温度≥380℃，分布式控制***DCS 30发出声光报警提示保护；
（6）中压缸33排汽压力≥0.85MPa，分布式控制***DCS 30发出声光报警提示保护；
（7）热网加热器35液位L≥300mm，分布式控制***DCS 30发出声光报警提示保护；
（8）低压缸喷水调节阀9自动切手动，分布式控制***DCS 30发出声光报警提示保护。
如图3所示，液控蝶阀联锁开启保护：当机组处于低压缸切缸运行方式，此时液控蝶阀已关闭，若抽汽截止阀关闭或抽汽逆止阀关闭，汽轮机排汽通道受阻，汽轮机将被迫停机，因此当抽汽截止阀闭合信号或抽汽逆止阀闭合信号反馈至分布式控制***DCS时，分布式控制***DCS发出指令信号快速开启液控蝶阀；当电超速OPC动作，信号令高压调节阀和中压调节阀关闭；当汽轮机跳闸信号令汽轮机主汽阀、高压调节阀、中压调节阀关闭；当发电机跳闸信号令汽轮机主汽阀关闭，此时汽轮机已进入停机模式，分布式控制***DCS指令抽汽截止阀和抽汽逆止阀和抽汽速关调节阀关闭，为保持汽轮机内通流部分畅通，分布式控制***DCS发出指令信号使液控蝶阀快速开启；当中压缸排汽压力（P(11)与P(12)）≥0.85MPa（P(11)代表第一中压缸排汽压力，P(12) 代表第二中压缸排汽压力，压力信号2取2），将危及汽轮机安全，分布式控制***DCS发出指令信号使液控蝶阀快速开启，使蒸汽迅速进入低压缸，降低中压缸排汽压力P(11)和P(12)；当抽汽速关调节阀阀位＜30%时，表明抽汽流量G(24)降低，为保持机组发电负荷W(26)不变，分布式控制***DCS发出指令信号使液控蝶阀快速开启；当主蒸汽流量G(22)≤380t/h和液控蝶阀阀位＞1015%时，低压缸蒸汽流量可能处于使末级叶片发生严重鼓风甚至叶片颤振区域，危及叶片安全，分布式控制***DCS发出指令信号使液控蝶阀快速开启。
如图4所示，液控蝶阀允许关闭保护：当机组处于抽汽凝汽状态运行时，若电网指令降低发电负荷W(26)，在保证供热流量G(24)的条件下，则需要切除低压缸运行，此时，通过分布式控制***DCS检测抽汽截止阀全开信号和抽汽逆止阀全开信号和抽汽速关调节阀阀位反馈信号≥30%、同时计算中压缸透平压比（P(11)/P(10)和P(12)/P(10)）＜在3.9和4.2之间时，（P(10)代表第一中压缸进汽压力）手动令液控蝶阀关指令为0，液控蝶阀快速关闭，规避末级叶片发生鼓风或颤振的危险区域。
如图5所示，抽汽截止阀连锁关闭保护：当机组在抽汽凝汽状态运行，或者机组在切除低压缸运行方式时，若电超速OPC动作信号来或汽轮机跳闸信号来或发电机跳闸信号来，均使汽轮机进入停机模式，为防止抽汽管道的蒸汽返至汽轮机造成汽轮机超速危险，分布式控制***DCS发出指令令抽汽截止阀联锁关闭；当主蒸汽流量G(22)≤380t/h和液控蝶阀阀位＞15%时，分布式控制***DCS发出指令令抽汽截止阀关闭，即停止对外供热，同时如图3所示液控蝶阀联锁快速开大使蒸汽进入低压缸以保护叶片安全。
如图5所示，若想手动关闭抽汽截止阀，其前提条件是液压蝶阀阀位≥50%，否则中压缸排汽可能受阻，造成排汽压力P(11)与P(12)升高，危及汽轮机安全。
如图6所示，抽汽逆止阀联锁关闭保护：当机组在抽汽凝汽状态运行，或者机组在切除低压缸运行方式时，若电超速OPC动作信号来或汽轮机跳闸信号来或发电机跳闸信号来，均使汽轮机进入停机模式，为防止抽汽管道的蒸汽返至汽轮机造成汽轮机超速危险，分布式控制***DCS发出指令令抽汽逆止阀联锁关闭；当主蒸汽流量G(22)≤380t/h和液控蝶阀阀位＞15%时，分布式控制***DCS发出指令令抽汽截止阀关闭，停止对外供热，同时如图3所示液控蝶阀联锁快速开大使蒸汽进入低压缸以保护叶片安全。
如图6所示，若想手动关闭抽汽逆止阀，其前提条件是液压蝶阀阀位≥50%，否则中压缸排汽可能受阻，造成排汽压力升高，危及汽轮机安全。
如图7所示，抽汽速关调节阀联锁关闭保护：当机组在抽汽凝汽状态运行，或者机组在切除低压缸运行方式时，若电超速OPC动作信号来或汽轮机跳闸信号来或发电机跳闸信号来，均使汽轮机停机，为防止抽汽管道的蒸汽返至汽轮机造成汽轮机超速危险，分布式控制***DCS发出指令令抽汽速关调节阀联锁关闭；当主蒸汽流量G(22)≤380t/h和液控蝶阀阀位＞15%时，分布式控制***DCS发出指令令抽汽速关调节阀联锁关闭，停止对外供热，同时如图3所示液控蝶阀联锁快速开大使蒸汽进入低压缸以保护叶片安全。
如图7所示，若想手动关闭抽汽速关调节阀至30%以下，其前提条件是液压蝶阀阀位＞15%，否则中压缸排汽可能受阻，造成排汽压力升高，危及汽轮机安全。
如图8所示，冷却蒸汽调节阀连锁开启和关闭保护：当液压蝶阀阀位≤1015%，表明低压缸接近切缸运行状态，此时低压缸需要通入一定的冷却蒸汽量，目的是将低压末级叶片的鼓风热量带走，此时，分布式控制***DCS发出指令令低压缸冷却蒸汽调节阀联锁开启，通过监测冷却蒸汽流量传感器的信号来保持冷却蒸汽流量G(23)为20t/h左右。
如图8所示，当液压蝶阀阀位＞15%，表明低压缸进汽量较大，低压缸的蒸汽流量可以避开末级叶片的危险区域流量，此时分布式控制***DCS允许低压缸冷却蒸汽调节阀联锁关闭。
如图9所示，低压缸喷水调节阀联锁开启：当低压缸电端t(16)、电端t(17) 、电端t(20)、调端t(18)、调端t(19) 、调端t(21)六个排汽温度任一温度＞80℃，表明汽轮机末级叶片发生鼓风，鼓风会造成低压缸温度升高，低压缸存在变形风险，也会使末级叶片或次末级叶片发生颤振，危及叶片安全，分布式控制***DCS发出指令令低压缸喷水调节阀联锁开启，调节低压缸喷水流量G(22)为25t/h左右，通过喷水降低低压缸温度。
如图10所示，低压缸喷水调节阀联锁关闭：当低压缸电端t(16)、电端t(17) 、电端t(20)、调端t(18) 、调端t(19) 、调端t(21)六个排汽温度全部温度＜80℃，根据规程要求，对汽轮机没有安全风险，分布式控制***DCS发出指令令低压缸喷水调节阀联锁关闭。
如图11所示，低压缸喷水调节阀允许自动切手动保护：若想使低压缸喷水调节阀从自动切手动，其前提条件一是低压缸喷水调节阀指令与反馈偏差大于±20%，表明自动控制不准确；二是低压缸喷水调节阀反馈指令损坏，无法自动调节喷水量；三是第一低压缸末级叶片后的调端热电阻、第二低压缸末级叶片后的调端热电阻、低压缸缸体调端温度的热电阻、第一低压缸末级叶片后的电端热电阻、第二低压缸末级叶片后的电端热电阻、低压缸缸体电端温度的热电阻（6取3）坏，***暂不能自动参与调节，需要人为手动控制来保证低压缸温度不超过80℃。
如图12所示，当低压缸电端t(16)、电端t(17) 、电端t(20)、调端t(18) 、调端t(19) 、调端t(21)六个排汽温度任一温度>120℃，存在低压缸变形或转子动静碰磨风险，分布式控制***DCS发出声光报警，提示运行人员关注低压缸喷水***是否投入、低压缸冷却蒸汽***是否投入、凝汽器真空是否正常等因素，经综合判断确认低压缸排汽温度≥120℃，应采取手动打闸停机。
如图12所示，当中压缸透平压比（P(11)/P(10)和P(12)/P(10)）≥4.2，存在中压缸末级叶片压差值增大，存在叶片疲劳损坏的风险，分布式控制***DCS发出声光报警，提示运行人员关注主蒸汽流量是否低、抽汽速关调节阀开度是否大。
如图12所示，当中压缸透平压比（P(11)/P(10)和P(12)/P(10)）≤3.9，存在中压缸排汽温度增高的风险，分布式控制***DCS发出声光报警，提示运行人员关注中压缸排汽是否高、中压缸效率是否降低。
如图12所示，中压排汽温度t(14)或低压缸进气温度t(15)＞380℃, 分布式控制***DCS发出声光报警，提示运行人员关注中压缸排汽是否高、中压缸效率是否降低。
如图12所示，当中压缸排汽压力P(11)与P(12)＞0.85MPa，分布式控制***DCS发出声光报警，提示运行人员关注供热速关调节阀与液控蝶阀开度是否正确。
如图12所示，当低压缸喷水调节阀自动切手动，分布式控制***DCS发出声光报警，提示运行人员密切注意低压缸排汽温度。
如图12所示，热网加热器液位L≥300mm，分布式控制***DCS发出声光报警，提示运行人员密切热网加热器的运行状况。
如图13所示，当液控蝶阀故障(1#传感器故障、2#传感器故障、输入信号故障、控制电源失电、电机过载、动力电源失电、滤油堵塞、油位过低、液压故障、1路电源失电、2路电源失电)信号传送至分布式控制***DCS，分布式控制***DCS发出声光报警，提示运行人员对故障及时进行处理。

Claims (4)

1.火电机组切除低压缸运行的安全保护***的安全保护方法，其特征在于：包括火力发电机组，火力发电机组的锅炉出口通过管道连通有高压缸，连通锅炉出口和高压缸的管道设有流量计量装置、汽轮机主汽阀和高压调节阀，高压缸的排汽管通过锅炉并且与中压缸相连通，作为中压缸的进汽管道，中压缸的进汽管道设有中压调节阀，中压缸通过中低压连通管道与低压缸连通，中低压连通管道于中压缸和低压缸之间设有液控蝶阀，低压缸排汽口设有凝汽器，凝汽器出口连接有回热***，回热***与锅炉相连形成闭式循环***；汽轮机高中低压转子与发电机转子相连；中低压连通管道还连通有抽汽管道，抽汽管道另一端连通有热网加热器，抽汽管道于中压缸排汽口和热网加热器之间设有抽汽截止阀、抽汽逆止阀、抽汽速关调节阀和抽汽流量测量装置，热网加热器还连接有水位传感器，热网加热器疏水管道另一端与闭式循环***相连通；汽轮机主汽阀、高压调节阀和中压调节阀皆与汽轮机跳闸连接；发电机的发电机跳闸联锁汽轮机跳闸；电超速OPC共有4个电磁阀，其中2个与高压调节阀相连，2个与中压调节阀相连；中压缸的进汽管道还设有再热蒸汽压力传感器、低压缸还设有低压缸缸体调端温度的热电阻和低压缸缸体电端温度的热电阻，发电机还设有功率传感器；
将中压缸和低压缸之间的不能完全闭合的液控蝶阀改造为能够完全闭合的液控蝶阀，在中压缸和低压缸之间还连通有低压缸冷却蒸汽***，低压缸冷却蒸汽***包括冷却蒸汽调节阀和冷却蒸汽流量测量装置，中压缸设有第一中压缸排汽压力传感器、第二中压缸排汽压力传感器和中压缸排汽温度热电偶，低压缸设有低压缸进汽压力传感器、低压缸进汽温度热电偶、第一低压缸末级叶片后的调端热电阻、第二低压缸末级叶片后的调端热电阻、第一低压缸末级叶片后的电端热电阻和第二低压缸末级叶片后的电端热电阻；低压缸还连通有低压缸喷水减温***，低压缸喷水减温***包括冷却水入口、低压缸喷水调节阀和低压缸喷水流量的传感器；
所述的火电机组切除低压缸运行的安全保护***，即主汽阀和中压调节阀开启，高压调节阀根据发电机功率需求开启适当位置，与原***的差别是液控蝶阀完全关闭，冷却蒸汽调节阀开启，抽汽速关调节阀根据供热需求开启适当位置，低压缸喷水调节阀开启；该安全保护***的保护方法包括：汽轮机停机保护、汽轮机跳闸联锁保护、OPC动作联锁保护、发电机跳闸联锁保护、中压缸排汽压力高保护、主蒸汽流量低保护、抽汽管道阀门误关闭联锁保护、抽汽速关调节阀阀位小保护、液控蝶阀允许关闭保护、抽汽截止阀允许关闭保护、抽汽速关调节阀允许关闭保护、低压缸的冷却蒸汽调节阀联锁开启保护、低压缸的冷却蒸汽调节阀联锁关闭保护、低压缸喷水调节阀联锁开启保护、低压缸喷水调节阀自动切手动保护和DCS发出声光报警提示保护。
2.根据权利要求1所述的火电机组切除低压缸运行的安全保护***的安全保护方法，其特征在于：分布式控制***DCS通过电缆与液控蝶阀、冷却蒸汽调节阀、抽汽截止阀、抽汽逆止阀、抽汽速关调节阀、汽轮机主汽阀、高压调节阀、中压调节阀、低压缸喷水调节阀、再热蒸汽压力传感器、第一中压缸排汽压力传感器、第二中压缸排汽压力传感器、低压缸进汽压力传感器、中压缸排汽温度热电偶、低压缸进汽温度热电偶、第一低压缸末级叶片后的调端热电阻、第二低压缸末级叶片后的调端热电阻、第一低压缸末级叶片后的电端热电阻、第二低压缸末级叶片后的电端热电阻、低压缸缸体调端温度的热电阻、低压缸缸体电端温度的热电阻、流量计量装置、冷却蒸汽流量测量装置、抽汽流量测量装置、低压缸喷水流量的传感器、发电机功率传感器、电超速OPC、汽轮机跳闸、发电机跳闸和水位传感器相连。
3.根据权利要求1所述的火电机组切除低压缸运行的安全保护***的安全保护方法，其特征在于：
汽轮机停机保护：当中压缸第一中压缸排汽压力传感器和第二中压缸排汽压力传感器排汽压力信号2取2并排汽压力≥1.1MPa，信号传至分布式控制***DCS，分布式控制***DCS发出指令使汽轮机主汽阀、高压调节阀和中压调节阀关闭；抽汽截止阀、抽汽逆止阀和抽汽速关调节阀关闭；液控蝶阀和冷却蒸汽调节阀开启；汽轮机关闭进汽使汽轮机停止运行；
汽轮机跳闸动作或电超速OPC动作或发电机跳闸动作时，联锁开启液控蝶阀；
中压缸排汽压力高保护：中压缸第一中压缸排汽压力传感器和第二中压缸排汽压力传感器排汽压力信号至分布式控制***DCS，当第一中压缸排汽压力传感器和第二中压缸排汽压力传感器排汽压力信号2取2并排汽压力≥0.85MPa, 分布式控制***DCS指令联锁开启液控蝶阀；
主蒸汽流量低保护：当主蒸汽流量≤380t/h，信号至分布式控制***DCS，DCS指令联锁开启液控蝶阀、联锁关闭抽汽截止阀、抽汽逆止阀和抽汽速关调节阀；
抽汽管道阀门误关闭联锁保护：当抽汽截止阀或抽汽逆止阀或抽汽速关调节阀关闭信号至分布式控制***DCS，分布式控制***DCS指令联锁开启液控蝶阀；
液控蝶阀允许关闭保护：在抽汽截止阀已开和抽汽逆止阀已开和抽汽速关调节阀阀位≥30%和中压缸透平压比在3.9和4.2之间时，分布式控制***DCS指令液控蝶阀允许关闭至阀位＜15%；
抽汽速关调节阀阀位小保护：当液控蝶阀阀位＜3%和抽汽速关调节阀阀位＜30%时，分布式控制***DCS指令联锁开启液控蝶阀；
抽汽截止阀允许关闭保护：当主蒸汽流量＞380t/h并且液控蝶阀阀位＞50%时，分布式控制***DCS指令允许手动关闭抽汽截止阀；
抽汽逆止阀允许关闭保护：当主蒸汽流量＞380t/h并且液控蝶阀阀位＞50%时，分布式控制***DCS指令允许手动关闭抽汽逆止阀；
抽汽速关调节阀允许关闭保护：当主蒸汽流量＞380t/h并且液控蝶阀阀位＞15%时，分布式控制***DCS指令允许手动关闭抽汽速关调节阀至30%以下；
低压缸的冷却蒸汽调节阀联锁开启保护：当液控蝶阀阀位≤15%，联锁开启低压缸的冷却蒸汽调节阀，冷却蒸汽流量调整至20t/h；
低压缸的冷却蒸汽调节阀联锁关闭保护：当液控蝶阀阀位＞15%，联锁关闭低压缸的冷却蒸汽调节阀；
低压缸喷水调节阀联锁开启保护：当低压缸电端并且调端六个排汽温度任一温度≥80℃，分布式控制***DCS指令联锁开启低压缸喷水调节阀，喷水流量调整至20t/h；
低压缸喷水调节阀自动切手动保护：当低压缸喷水调节阀指令与反馈偏差大于±20%或低压缸喷水调节阀反馈损坏或低压缸电端并且调端排汽温度信号6取3损坏时，分布式控制***DCS指令允许低压缸喷水调节阀自动切手动。
4. 根据权利要求3所述的火电机组切除低压缸运行的安全保护***的安全保护方法，其特征在于： 所述分布式控制***DCS的报警保护：
（1）低压缸末级叶片后的温度或低压缸缸体温度任一温度>120℃，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（2）当中低压连通管道液控蝶阀故障，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（3）中压缸透平压比≥4.2，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（4）中压缸透平压比≤3.9，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（5）中压缸排汽温度≥380℃，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（6）中压缸排汽压力≥0.85MPa，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（7）热网加热器液位L≥300mm，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护；
（8）低压缸喷水调节阀自动切手动，分布式控制***DCS发出声光报警提示保护。
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