汽輪機保護系統是汽輪機的一個重要組成部分，它對汽輪機組的安全運行影響很大，任何誤動或拒動都將導致嚴重後果。我廠1號機就曾發生一起磁力斷路油門卡滯保護不能復歸、四起因保護誤動、一起因電磁閥誤動、二抽止回閥桿折斷而超速的故障，從所發生的故障和影響看，雖然非計劃停運時間較短，但已嚴重威脅了機組的安全運行。因此，儘快消除保護系統缺陷，對原汽輪機保護系統進行部分更新、改造和完善是十分必要的。在對1999年以來影響1號機熱工保護系統可靠性的因素進行歸納分析的基礎上，按照汽輪機熱工保護改造要根據「保護系統必須最大限度地消除可能出現的誤動作和完全消除可能出現的拒動作」的原則，結合公司實際情況，提高每一路保護信號的檢測、保護迴路及執行機構的可靠性，進而保證整個保護系統的可靠，達到消除保護缺陷，保證機組運行安全的目的。在上述原則的指導下，提出了改進方案，經過反覆論證，從投資、現場條件、可靠性等多方面綜合考慮，形成了比較穩妥的設計，並於2000年8月在1號機組大修期間實施。
2汽輪機保護系統故障回顧 我廠2台25MW汽輪發電機組系長江動力集團公司武漢汽輪發電機廠設計製造，型號為C25—35/3，汽輪機用油為30號防透平油，控制系統為全液壓調節系統，保安系統操作箱內裝有磁力斷路油門、超速限制電磁閥等保護機組安全的關鍵部件。近兩年來，汽輪機保護系統曾發生過幾次較典型的故障。
2.1保護執行機構拒動 1999年12月24日17時05分1號機自動主汽門、調速汽門、旋轉隔板突然關閉，負荷降至零，鍋爐安全門動作。事故前1、2號機帶抽汽並列運行。事故發生后檢查保護繼電器時，電超速保護中間繼電器（6ZJ）動作（3360r/min），轉速表記憶最高轉速達3526r/min，經分析認為是1號機二抽止回閥沒有全關，2號機抽汽倒流引起。事故后檢查電磁滑閥沒有複位。后經現場拆驗清洗電磁閥，暫時消除了卡滯，20時45分1號機並列。在後來小修抽汽閥解體檢查中發現閥桿斷裂，執行機構拒動，止回閥沒有全關。
2.2磁力斷路油門卡滯 2000年2月5日17時16分因磁力斷路油門誤動停機，只是因為採取了預防超速的臨時措施（故障后快速關閉抽汽齒輪閥門，再手拉油開關與系統解列），機組才沒有再次超速。事故后檢查熱工、電氣保護繼電器沒有動作，磁力斷路油門沒有複位，判斷與上次事故原因相同。由於有上次的經驗，本次事故處理順利，19時33分機組並列。經分析磁力斷路油門卡滯的原因認為是由於電磁閥機械和液壓部分引起的。
2.3保護繼電器誤動
2000年2月20日8時50分1號機因低油壓保護動作（8ZJ繼電器接點閉合）而停機。停機後進行了低油壓保護傳動試驗動作正常，於10時55分並列；14時22分電動油泵自啟動（12ZJ接點閉合），為保證機組安全運行，把低油壓保護退出。經分析此次停機事故原因是壓力控制器性能差，抗振能力弱，因振動引起誤動造成的停機。
2000年3月12日16時42分1號機停機，停機后未見異常，於17時53分並列。事後分析有可能是停機繼電器35ZJ誤動引起。但因35ZJ不帶自保持，深層次原因有待進一步分析。
2000年3月17日12時08分1號機停機，停機后也未見異常，於12時39分並列。本次事故后加裝了36ZJ用以監視35ZJ動作，加裝了3ZJ自鎖裝置以監視發電機主保護動作。
2000年4月3～7日1號機小修，進行了熱工保護系統傳動，並更換了磁力斷路油門。
2000年5月6日20時31分1號機因軸向位移保護動作（9ZJ繼電器接點閉合）而停機。21時03分並列。這次停機也是熱工保護誤動引起的。分析動作原因認為是保護裝置元件抗干擾能力差，受外界干擾（振動、電壓波動等）誤動等原因。
以上六次事故具體情節雖不盡相同，但不外乎保護執行機構拒動、電磁閥卡滯、熱工保護繼電器誤動等原因。
3影響保護系統可靠性的因素分析
3.1磁力斷路油門電磁閥卡滯
3.1.1電磁閥的機械部分 在1999年10月的小修啟動試驗中，曾發生磁力斷路油門電磁閥卡滯現象。即熱工保護動作后，按動保護復歸按鈕，自動主汽門、調速汽門打不開，滑閥不能複位。后經拆驗清洗滑閥后，按標準進行組裝，電磁閥動作正常。12月24日事故后，又出現同樣情況。分析是彈簧失效、預緊力不足，彈簧端面不平整及組裝電磁閥時各螺栓緊力不均勻造成的動靜間隙不均等機械原因引起的滑閥卡滯。
3.1.2電磁閥的液壓部分1999年大修后沒有進行可靠的油循環，就進行電磁閥傳動試驗，造成油中機械顆粒雜質進入滑閥與套筒（殼體）的間隙內，引起滑閥卡滯。
3.2設計考慮不周 公司汽輪機熱工保護在系統設計、保護信號的選用、檢測儀錶的安裝位置及保護用繼電器等方面均不同程度地存在一些問題，影響了系統的可靠性。原熱工保護系統設計中，潤滑油壓過低保護僅由一個壓力控制器採用「一取一」方式，且動作於停機，可靠性差。真空過低保護採用二次表接點帶保護的方式，也動作於停機，可靠性差。1號機的潤滑油壓檢測信號各壓力控制器均安裝在振動較大的地點，易發生誤動作。
3.3產品質量不良 保護用的45個中間繼電器，所有接點外露，易受灰塵污染，出現拒動。接點間隙較小，有振動時，可能出現誤動。導線與繼電器直接焊接，繼電器無法拆下校驗，是整個保護系統最大的缺陷之一。
摘要：根據"保護系統必須最大限度地消除可能出現的誤動作和完全消除可能出現的拒動作"的原則，從解決磁力斷路油門卡滯保護不能復歸事故出發，結合電廠實際情況，分析影響汽輪機保護系統可靠性的因素，提出了具體的改進措施，並付諸實施。
關鍵詞：汽輪機保護系統 可靠性 分析
4提高保護系統可靠性的改進措施針對以上問題，我廠組織了幾次研究論證一致認為，完善和提高保護系統的可靠性、穩定性是實現機組安全穩定運行的保障。提出了充分利用現有設備淘汰所有不可靠繼電器，進行檢測信號及繼電器可靠性改造。
4.1提高磁力斷路油門電磁閥動作的可靠性
4.1.1加強油系統管理和監督
要定期化驗油質，進行油液磨屑顆粒度檢測，同時加強油液進貨渠道管理，補油時要採用專用濾油機。大修期間必須對油系統進行徹底清潔，清除油泥和其他沉積物，機組啟動前應首先進行大流量油循環，直到油質合格后再進行熱工試驗。運行中應堅持每二值濾油制度，濾出油中水分和雜質；保證油系統排油煙機和濾油器工作正常，加強運行中汽封壓力的調整，減少軸封漏汽。
4.1.2提高裝配質量 在檢修過程中，每名檢修人員應當充分了解電磁閥的結構、性能和特點，根據不同的情況和要求，採取切實可行的檢修措施（如組裝前應將保安操縱箱外板及油孔清理乾淨；做好滑閥和殼體間的間隙測量；未裝入彈簧時，芯桿及電磁滑閥應動作靈活無卡滯；做好彈簧的自由長度測量；組裝時應確保螺栓緊力均勻，防止殼體變形）以達到設備能夠安全、長久使用的目的。
4.1.3定期進行熱工保護的檢查試驗 熱工人員對保護聯鎖系統的檢修維護要規範化，項目、周期都要明確，定期對系統進行檢修、測試、傳動和清理。應明確汽機大小修和日常定期維護試驗項目。在機組冷態啟動前，必須進行保護聯鎖試驗，試驗應在現場模擬工作條件進行傳動，嚴禁在盤後端子排處進行模擬試驗；機組運行中也應定期活動電磁閥，避免卡澀。經驗表明：認真做好熱工保護聯鎖試驗是防止電磁閥誤動拒動的必要手段。
4.1.4選用製造精良的器件 選擇質量保證體系健全的廠家生產的合格的器件，對殼體、滑閥、彈簧等零部件進行拆驗、測量，製造公差應符合技術要求。
4.2進行熱工保護系統的優化改造對原熱工保護從檢測信號的選用及安裝位置、保護迴路、保護電源等方面進行改造。
4.2.1改進設計 潤滑油壓低於0.0196MPa停機信號按照「三取二」的優選迴路，將低於0.054MPa起動電動油泵和低於0.0392MPa起動汽動油泵的兩個信號各取出一個接點，接成邏輯「或」功能再和低於0.0196MPa主信號接成邏輯「與」，這樣只有當油壓真正低於保護定值時才能引起保護動作，而使潤滑油壓過低保護更加可靠。原真空保護選用的是二次表的接點，現在改為電接點真空表及真空控制器兩接點邏輯「與」作為停機信號。
將推力軸承回油溫度達75℃引入停機信號。將電氣主保護跳閘繼電器增加記憶功能，使所有停機信號均能記憶，完善了記憶系統。增添了36ZJ繼電器用以監視主停機繼電器35ZJ，使主停機繼電器亦具有記憶功能，便於查找故障原因。將交流24V電源供電的繼電器改為有備用電源箱的直流24V電源供電，大大提高了汽輪機保護系統的可靠性。重新布置繼電器盤面，新的盤面對繼電器開關及端子排進行了合理安排，原保護用繼電器均在1號控制盤左右兩側，選用新繼電器后只新裝一塊繼電器盤。另外各控制盤開關、按鈕等採用直接接線，也起到了提高系統可靠性的作用。
4.2.2繼電器選型 繼電器在保護系統動作信號與執行機構之間起著聯接和傳送作用，在整個熱工保護系統中是至關重要的。沒有動作信號，保護動作就是誤動；有了動作信號，保護不動就是拒動，因此必須選用質量性能完全可靠的繼電器，它直接影響到整個系統的可靠性。原保護用繼電器沒有防塵罩，接點間距較小，各接線直接焊接，使繼電器無法拆下校核，且接線雜亂，檢查線路十分困難，是整個保護系統最大的缺陷，也是此次熱工保護改造的重要內容。這次我們選用的DZ-30系列中間繼電器，後接線牢固可靠，查驗檢修十分便利，接插式繼電器安裝方便，接觸優良，防塵罩透明嚴密，經校核動作可靠，接點距離合適，各方面均符合熱工保護的要求，為整個保護系統的可靠打下了良好的基礎。
4.2.3施工在選定繼電器的基礎上，進行了新盤二次線的配接，為了減少故障點，將原電纜直接改上新盤接線端子，盡量減少了中間環節。另外，對檢測信號儀錶的安裝位置進行了改動：將潤滑油壓等四個控制器，從振動較大的安裝地點，移到了合適的位置，以保證信號的可靠，避免振動引起的誤差。在潤滑油壓過低保護的測量迴路中，安裝了報警用電接點壓力表，使報警與保護達到一致，消除了原報警與保護兩路測量引起的差。
4.3提高熱工保護系統可靠性的管理措施 總結以前故障停機的教訓，深知加強保護系統可靠性管理，同樣是機組安全運行的重要方面，為此制訂了六項安全技術措施：開展預防重大事故的假事故演習；加強油質監督和濾油制度；消除二抽液壓止回閥和電磁閥的卡澀；執行啟動前的聯鎖保護試驗制度；防止機組超速的措施；堅持繼電器的定期測試和除塵防潮工作
5結束語 電磁閥作為汽輪機保護系統的關鍵執行部件，其性能的優劣及穩定可靠性直接影響機組的安全運行，加強對電磁閥的加工製造、裝配工藝和定期傳動及優化油質的管理，可有效地避免電磁閥的誤動和拒動。加強保護迴路現場運行維護，高質量完成繼電器的校驗工作，杜絕校驗超周期、簡化項目、堅持熱工保護24h消缺制度，同時應儘可能地創造培訓條件，提高熱工人員解決實際問題的能力，準確及時地查、消、排故障，保證汽輪機熱工保護系統的安全可靠運行。改進后的1號機熱工保護系統的運行至今狀態良好，取得了比較滿意的結果，實現了改造目標，是一次成功的改造。2001年4月在1號機改造的基礎上將2號機也改造完畢，使汽輪機保護系統在生產中發揮了重要作用。
