摘要：随着社会科技的不断发展，汽轮机的热工保护系统也在不断的发展和完善，且在火力发电厂中应用最为广泛的原动机就是汽轮机，其具有使用寿命长，效率高，单机功率大的优点。但是，近些年来出现了很多由于汽轮发电机组热工问题所引起的各种安全事故，使得人们认识到对汽轮机热工保护的改造是非常有必要的，技术人员经过不断的研究和论证，提出了一种冗余改造技术方案，并且经过实践证明该改造技术的效果非常好。本文浅谈了冗余改造技术在汽轮机热工保护中的应用。
关键词：冗余改造；汽轮机；热工保护；应用
一 冗余技术的概述
冗余技术又称为储备技术，其分为工作冗余和后备冗余两种。工作冗余就是指两个或者两个以上的单元并行工作的并联模型，通常是由各单元平均的担负工作，所以工作能力有冗余。后备冗余则是通常只需要一个单元工作，另一个单元是冗余的，仅用于待机备用，所以称之为后备冗余。同时，冗余技术通过利用时间冗余来屏蔽干扰信号，例如：通过多次采样输入或判断，从而提高输入的可靠性；通过利用指令冗余，对比较重要的指令重复的输出多个，即使某一个指令被干扰到，程序仍然可以继续执行；通过利用空间冗余，能够判别干扰和转换硬件等。
因此，冗余技术是利用系统的并联模型来提高系统可靠性的一种手段。但是，其会降低系统或者设备的基本可靠性，只有在采用更好的元器件以及采用简化设计和降额设计等方法都不能满足系统或者设备可靠性的要求时，或者改进元器件所需费用比系统或者设备采用冗余技术的费用更高时，又或者是当开发更可靠的基础元器件的速度远远落后新装备新设备的发展速度时，冗余技术才能成为可供采用的方法。
二 汽轮机热工保护的目的
汽轮机热工保护的目的主要有如下两点：
（1）是为了能够有效提高保护系统工作的稳定性和可靠性，既要有效消除保护误动，又要保证机组运行安全；
（2）是为了防止由于汽轮机抽汽、甩负荷或者蒸汽倒流等因素所造成的汽轮机超速而引发的飞车事故等安全问题。
三 汽轮机热工保护的重要意义
3.1在机组启动、运行或停机的过程中，由于汽轮机的旋转速度会比较高，如果相关的操作控制没有按规定的要求进行执行的话，就会容易导致汽轮机的转动部件和静止部件相互摩擦，从而导致汽轮机的安全运行将面临严峻的挑战。从这点来看，有效实现汽轮机的热工保护具有非常重要的意义。
3.2加强汽轮机的热工保护可以有效保证汽轮机机组的正常运行和安全启停，汽轮发电机组在运行过程中，需对汽轮机的一系列机械参数进行实时的监控，并且要对相关的热工参数进行有效的监视和保护。当被监控的一些机械参数和热工参数超过规定值时就要发出报警信号，且同时要进行保护装置动作，实现紧急停机，有效避免安全事故的发生。
3.3随着汽轮发电机组的容量、蒸汽参数的不断提高，汽轮机的热力系统变得越来越复杂。同时为了能够使汽轮机的热经济性得到充分的保证，在汽轮机的级间间隙、轴封间隙等设计上，都会因考虑要提高汽轮机的热经济性效益，从而使以上参数的设计都比较小。
四 冗余改造技术在汽轮机热工保护中的应用
在汽轮机热工保护中应用的冗余改造技术主要包括保护回路冗余、保护电源冗余以及执行机构冗余等。
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4.1 保护回路冗余
在进行改造前的保护回路是通过单一的主回路来进行保护回路的设计。而改造后的保护回路在保留原有主回路的基础上，又铺设了两个相对独立的回路，并且主回路和两个独立的回路中的任意一个回路发生动作，都能够保障汽轮机的安全停机，从而实现保护回路的冗余。但是在实际当中能够发现，带机械自锁的这种原主保护磁力断路油门电磁阀存在非常严重的卡壳现象，这样就很难使保护动作顺利的执行下去。所以，为了解决这种问题，就需要采用动作非常灵敏的，不带机械自锁的电磁阀来将其进行取代。为了确保电磁阀线圈能长期带电且不被烧毁，同时又可以保障自动主汽门的可靠关闭，在改造的电磁阀中，还应当增加相应的手动接触及电气自保持功能。另外，在对汽轮机实施保护冗余改造时，应通过引入保安油路，从而有效的将原用于发电机甩负荷时防止转速动态飞升而短时关闭调速汽门电磁阀在关闭自动主汽门及调速汽门的同时进行有效的动作。
同主回路设计采用的标准一样，在进行辅助回路的设计中，应当借助相关的数字逻辑电路，两路辅助回路控制信号是按照“或”逻辑进行连接的。并且其中的一个回路为了使发电机保护信号能同时的分成两路，且分别作用于主保护回路和辅助保护回路。所以，是由发电机的保护信号直接的送入的。而另一条回路为了驱动主保护动作的所有的信号，因而使由主保护回路动作出口继电器送出。
4.2信号发送冗余
为了能够有效解决汽轮机超速所导致的发电机甩负荷的问题，将所有导致发电机甩负荷的所有电路设备的保护信号分若干路送入热工保护回路。热工保护回路的停机动作，可以由其中的任一信号给予触发。保护出口继电器的接点输出信号作为跳发电机出口开关的保护信号，当任一保护动作触发跳发电机出口开关时，即使发电机出口开关辅助接点存在一定的故障，仍能使发电机跳闸保护动作得以正常进行，从而在根本上实现发电机跳闸保护信号的冗余。
4.3 执行机构冗余
主保护回路和辅助保护回路的断路油门电磁阀既相互独立又相互联系，不管是主保护回路，还是辅助保护回路的断路油门电磁阀发生动作，都会保证主汽门和调速汽门的正常开启，进而实现电磁阀执行机构的冗余。同时为了能有效克服外界故障停机后，抽汽逆止门或旋转隔板关闭不严密的情况，因冲转所导致的飞车事故，在原来的基础上，增设了供热抽汽门保护和联动关闭电动主汽门等相关执行机构。在回路构成的设计上，采用了主汽门关闭信号和发电机保护信号为逻辑“与”的关系，即只有在自动主汽门已经关闭的情况下，且发电机保护信号存在时，相关的继电器动作执行机构同时动作时，才可联动关闭以上电动门，这样就可以有效避免可防止因继电器误动而造成的停机或解列抽汽故障，这对提高汽轮机的安全稳定运行具有至关重要的意义。
五 结束语
总之，热工保护系统是汽轮机运行中非常重要的部分，我们必须予以高度的重视。通过对汽轮机热工保护实施冗余技术的改造，使得改造后的汽轮机热工保护不但能提高保护的可靠性，而且还能充分的保障整个热工机组的安全性及稳定性。
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[5]刘青山.冗余改造技术在汽轮机热工保护中的应用探究[J].中国电力，2008（13）．
论文作者:史长伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/31
标签：汽轮机论文; 冗余论文; 回路论文; 热工论文; 发电机论文; 信号论文; 技术论文; 《电力设备》2018年第1期论文;