摘要： 

    经过多方调研，吸取了各四机组用户运行的经验， 总结了 天炼 催化能量回收四机组的 机组 启动、运行、联锁、保护控制的方案及措施。

关键词：

  机组 启动 运行 联锁 保护控制

 1、引言

    天炼 催化能量回收四机组 是由轴流式烟气轮机，简称：烟机（西安航空发动机公司）、轴流静叶可调式主风机，简称：主风机（陕西鼓风机厂）、蒸汽轮机，简称：汽轮机（杭州汽轮机厂）和同步电动 / 发电机，简称：电机 / 发电机（北京重型电机厂），能量回收四机组组成（简称：“ 四机组 ”） < 如图一 > 。机组是催化裂化装置生产的核心，为保证机组 系统 可靠、安全，除硬件做了必要的修改和更换外，还对机组启动、 运行时的机组保护及联锁控制系统 做了最后完善。下面将逐一进行分析 :

2、四机组启动及运行分析

    大型机组启动时，由于人为因素，可能忽略一些必要启动条件就开机，造成重大设备事故。为防止人为事故发生，编制了“启动程序”。操作员必须按启动条件启机，否则禁止启动。机组启动条件如下：

2.1、润滑油压力正常

    机组启动前，转子必须要盘车。盘车时轴与轴瓦之间必须要有足够的油膜产生，否则机组转动时将产生抱轴。建立油膜可通过调整润滑油压力使系统发出“润滑油压力正常”信号，再调整去各轴瓦的进油量即可。

    润滑油泵一般分为主油泵和辅助油泵，我厂主油泵采用汽轮油泵，其目的是在晃电瞬间，保证润滑油压力正常。当主油泵蒸汽压力不足，润滑油压力降低到 0.1MPa时，辅助电油泵自动启动，确保润滑油压力系统正常。

    考虑到润滑油泵在切换时可能产生润滑油压扰动，造成机组停机，为此，润滑油压力过低联锁信号延时 5秒钟。

2.2、调节油压力正常

    汽轮机的调节汽门和主汽门是由调节油压控制，当调节油压力低于 0.48MPa时，主汽门自动关闭造成汽轮机停机。

    调节油压与润滑油压的油泵系统公用，因此，油泵自启系统相同。调节油压采用智能变送器就地调节，取代原来气动就地调节器，避免了人为因素造成油压波动。变送器采用 smar智能变送器，它具有给定值设定和PID参数整定功能，用它可实现变送器就地自动调节，确保调节油压力正常。

2.3 、润滑油冷油器油温正常

    保证润滑油冷油器出口温度就是为了更好地建立起油膜，当油温低于 20 ℃时，需要用电加热器加热至 20 ℃以上，否则机组禁止启动。

2.4 、动力油压正常

    动力油作用是驱动轴流风机静叶的油缸使静叶旋转，当动力油压过低时，由于没有足够的动力驱动静叶旋转，也就无法改变主风机风量。

    保证动力油压正常，采用两台可互为切换的电动油泵组成，运转泵为主油泵，备用泵为辅助油泵，当动力油压低于 11MPa 时，自动启动辅助油泵。

    考虑到 动力油 泵在切换时，可能产生油压扰动，造成机组停机。为防止停机，去动力油压过低联锁信号（ 9Mpa）需延时5秒钟。

2.5 、机组盘车解锁

    盘车目的是防止转子自由弯曲，特别是机组紧急停机时，温度较高，更需要盘车。当机组 0 转速、主汽门关闭并且润滑油压力正常时，按“允许盘车”指令按钮，盘车油泵运转，盘车开始，并产生机组盘车联锁信号。在启机前，按“机组盘车停止”指令按钮，使盘车油泵和盘车都停止并产生“机组盘车解锁”信号。

2.6 、逻辑试验解锁

    采用逻辑试验系统目的是在机组停机状态下，仪表控制系统不受联锁条件约束。逻辑试验系统由四个或门组成：

        •  逆流试验

        •  放空阀投自动试验

        •  自动操作试验

        •  止回阀释放试验

    以上任意一个试验开关在试验状态，相应的功能即可做试验动作，试验结束后，任意一个试验开关在试验状态都会影响启机，所以必须将全部逻辑试验开关放在解除位置上。

    机组允许启动必须满足上述 6 条，并且还必须满足以下，机组“工艺系统启动条件”：

2.7 、工艺系统启动条件

         a 、烟机入口蝶阀关闭或将开关拨到三机组运行

         b 、主风机静叶关闭

         c 、主风机放空阀全开

         d 、主风机止回阀关闭

         e 、存储器复位

2.8 、手轮启动调速器

    启动危急保安器，建立二次油压 0.08MPa ，调整调速器手轮使速关油压达到 0.14MPa 时，转子开始转动，用手轮调整转速到 5300rpm 时，切换到 PLC 系统的汽机增负荷控制，按“增负荷”按钮使转速达到额定转速 5887rpm 的 98% 时（ 5767rpm ） , 按“电机启动”按钮，同步电动 / 发电机投力，此时机组转速 5887rpm 为同步电动 / 发电机转速。

    按“自动操作”按钮，产生自动操作信号，此时，调节器解锁。

3 、防喘振控制方案分析

          
     防喘振控制方案 < 如图二 >, 其中 PT-021 风机出口压力； PdT-021 风机喉部差压，正比于轴流风机流量 F(P,T) ； TE021 风机入口温度，用来校正风机喉部差压 PdT-021 , 当在某一压力 P1 时，实际流量值大于 F(P,T) ，说明风机处于正常工况范围内运行，防喘振控制系统不发生调节作用（放空阀关闭）；在某一压力 P1 时，实际流量小于 F(P,T) ，风机运行工况点处于喘振区，防喘振阀（放空阀）根据防喘振调节器（ ECU-100 ）阀开度使压力降低，防止喘振发生 < 如图三 > 。    

                       
    当转速正常，由于风机喉部差压低（流量低），或设备老化使喘振线下移，造成喘振时，喘振计数器将记录下喘振次数，延时 3 秒钟后，逆流信号报警。如果不及时处理，再经过 5 秒钟将产生持续逆流，机组停机。

    如果机组发生喘振，喘振次数最多 5 次，问题解决后要及时按“放空阀复位”按钮，使放空线复位。

    当机组安全运行或紧急停机时，自保联锁系统 PLC 将控制放空阀的电磁阀使放空阀立即全开。

4 、静叶控制及伺服阀更换系统分析

4.1 、静叶控制系统由两大部分组成 < 如图四 > ：

   1) 、由静叶控制器 ZIC-023 ，伺服阀 SV-023 、油缸、位移传感器、位移变送器 ZE-023 等组成串级调节系统的付调节闭环回路即静叶定位系统。

   2) 、由流量变送器 FT-622 （三取二）、压力变送器 PT-622 、温度变送器 TT-622 组成测量回路，经流量的温度压力补偿调节器（ PMK ） FIC-621 、静叶控制调节器（ ECU-100 ） FY-021 、静叶定位控制系统调节器 ZIC-023 组成主调节闭环回路即流量控制系统。

4.2 、静叶角度设定

    当静叶关闭时为解决静叶最小关闭角问题，我厂采用机械办法将 22 °角定位为初始角，相应静叶调节器 FY-021 输出为 0% 。

4.3 、“自动操作”的闭锁作用

    在四机组进入“自动操作”状态之前，逻辑系统的联锁信号将静叶控制器 FY-021输入信号闭锁，即没有控制作用，只有当闭锁信号解除后，才可调节静叶角度在0%—100%之间任意调整，如果开机前需要调校静叶，必须将试验开关拨到“自动操作”位置上，才可以调节静叶角度。

    当机组安全运行或紧急停机时， FY-021 输入闭锁，静叶自动关闭。

4.4、 伺服阀更换系统

    伺服阀是轴流风机静叶控制系统的心脏，伺服阀故障将造成静叶失控，为此，我厂经过调研安装了伺服阀更换系统 < 如图五 > 。更换伺服阀时，必须保证静叶控制器油缸的动力油压不变。伺服阀更换系统由阀 F1 、 F2 、 F3 、 F4 、 F5 、 F6 、 F7 及过滤器、压力表和伺服阀 SV023 组成。

    为保证静叶角度不变，必须关闭阀 F6 、 F7 使油缸进油闭锁，保持原行程位置不变，另一方面要关闭动力油入口阀 F1 、 F2 、 F3 ，及 F4 、 F5 待压力表压力值降到 0 值时即可拆伺服阀，更换完伺服阀后，启动过程为先开阀 F2 、 F3 及 F4 、 F5 ，但阀 F1 必须关闭，只有在过滤器全坏时打开阀 F1 。待压力表指示值达到入口压力时，再打开阀 F6 、 F7 整个更换过程即完成。

    为防止伺服阀堵，造成静叶失控。增加了过滤器更换设施，更换过滤器时，只要关闭相应阀组 F2 、 F4 或 F3 、 F5 即可。更换过滤器完成后，必须打开一组阀组，投用相应的过滤器。

5、发电功率超限保护分析

    同步电动 /发电机处于发电状态时，发电功率持续超限30秒，汽机自动减负荷，降低发电功率，实现发电功率超限保护。

6、甩负荷控制分析

    同步电动 /发电机处于发电状态并且转速正常时，如果主电机跳闸（发电机甩负荷），用于发电的负荷将使机组超速，为防止机组超速 ，转速调节器SIC-011设置超速保护功能，当转速大于给定值时，调节器自动调节烟机入口蝶阀关，同时PLC产生“部分关闭”指令，控制SIC-011调节器使烟机入口蝶阀部分关闭，30秒钟后汽轮机自动减负荷。

7 、 紧急停机联锁条件分析

7.1 、 联锁条件 :

        •  手动紧急停机

        •  烟机轴位移超限

        •  风机轴位移超限

        •  汽机轴位移超限

        •  汽机超速紧急停机

        •  持续逆流

        •  润滑油压力过低

        •  四机组三取二转速超速

        •  主汽门关闭且调节油压过低

        •  动力油压过低

7.2 、 紧急停机联锁动作

   满足上述 7.1 条件之一做如下动作 :

    a) 、中心控制室紧急装置联锁， b) 、烟机入口蝶阀紧急关闭， c) 、放空阀全开， d) 、单向阻尼阀关闭， e) 、风机静叶关闭， f) 、汽机调节油电磁阀关闭且主汽门关， g) 、主电机跳闸。 h) 、烟机入口闸阀紧急关闭。

8 、 安全运行联锁条件分析

8.1 、联锁条件 :

    •  手动安全运行

    •  逆流

    •  装置低流量自保

8.2 、安全运行动作 :

   满足上述 8.1 条件之一做如下动作

    a) 、中心控制室紧急装置联锁， b) 、放空阀全开， c) 、单向阻尼阀关闭， d) 、风机静叶释放， e) 、烟机入口蝶阀紧急关闭， f) 、烟机入口闸阀紧急关闭。

9 、机组采用事故安全型

    为保护四机组安全，机组采用事故安全型，即正常运行时电磁阀为常带电。优点：绝对保证机组安全。

   缺点：由于电磁阀为常带电，一旦保险坏或电磁阀坏，将造成机组误动作。

10 、 四机组联动试验

    四机组的启动、运行、联锁及保护控制在开机前必须进行模拟运行联动试验，一方面通过模拟运行联动试验，可以熟悉操作程序，锻炼队伍，另一方面通过联动试验，可以发现系统中没有发现的问题，以便及时处理。联动试验必须经各方确认无误，签字后即可交付使用。

11、机组故障诊断分析

    大型机组必须具备状态监测及故障诊断分析系统，一方面可以通过分析机组的运行状态有计划有针对性地进行检修，另一方面可以通过机组故障诊断分析，预知未来的运行状态。西安交通大学轴承研究所的 RB21系统就是其中的一种，它在天炼四机组及备用主风机上得以应用。

12 、总结

    天炼四机组经过多方调研，吸取了各四机组厂家运行的经验，经历 8 年试运和整改，较全面的考虑了可能发生的各种情况。实践证明：天炼机组保护及联锁控制系统，运行安全、可靠。曾几次在非正常工况下，机组及时联动（如晃电等），避免了多次事故发生，保护了机组。通过机组故障诊断分析系统的帮助 , 机组已具备长周期运行的条件。