9E燃气轮机CO_2火灾保护系统故障控制逻辑分析

9E 燃气轮机CO 2火灾保护系统故障控制逻辑分析

吴文珍1,孙　凯2,孙　刚3

(1.大庆石油学院计算机与信息技术学院,黑龙江　大庆　163318;

2.大庆燃机电厂,黑龙江　大庆　163155;

3.大庆采油六厂第一油矿试井队,黑龙江　大庆　163156)

摘　要:对9E 燃气轮机CO 2火灾保护系统故障导致燃气轮机跳闸事故的原因进行了控制逻辑分析,提出了现场紧急处置应对措施。

关　键　词:燃气轮机;CO 2火灾保护系统;控制逻辑分析

中图分类号:TK474.3+

5 文献标识码:B 文章编号:1009-2889(2009)03-0064-03

CO 2火灾保护系统是9E 燃气轮机重要的保护系统,保护范围是辅机间、轮机间及负荷轮轴间,设置CO 2火灾保护系统的目的是检测到燃机各个仓室的火灾信号时,燃机跳闸保护动作,关断天然气切断阀20FS 1,迅速喷射C O 2灭火,关闭各个仓室门,停止所有风机运行,避免燃机受到严重的破坏。因此CO 2火灾保护系统应始终处于可靠备用状态。某台9E 燃气轮机在正常运行时出现过两次CO 2火灾保护系统故障,导致燃气轮机跳闸的事故。作者尝试用控制分析的方法查找C O 2系统故障原因,寻求解决方案以及此类事故停机后的操作处理。

1　火灾保护系统简介

火灾保护系统由火灾探头、声光组合报警器及闪光报警器、手动报警器、70个CO 2灭火气瓶、火灾保护控制盘等构成。

1.1火灾探头

C O 2火灾保护系统分为两个区域(ZONE 1、ZONE 2),其中辅机间和轮机间属ZONE 1域,负荷轮轴间属ZONE 2域。在ZONE 1中又分为两个区(ARE A 1、ARE A 2),其中辅机间属ARE A 1区,轮机间属AREA 2区。辅机间内安装有两组4个温感的

图1　火灾保护系统图

收稿日期:2008-11-13　改稿日期:2008-12-04

作者简介:吴文珍(1970-),女,黑龙江省大庆市人,硕士/讲师,主要从事计算机控制等方面的研究。

第22卷　第3期2009年9月《燃　气　轮　机　技　术》GAS TURBINE TECHNOLOGY Vol .22　No .3Sept .,2009

火灾探头:45FA1A、45FA1B、45FA2A、45FA2B,动作值163℃;在轮机间内安装有3组6个温感的火灾探头:45FT1A、45FT1B、45FT2A、45FT2B、45FT3A、45FT3B,动作值316℃;在负荷间安装有两组4个温感的火灾探头:45FT8A、45FT8B、45FT9A、45FT9B,动作值385℃。

1.2声光组合报警器及闪光报警器

在辅机间、轮机间、负荷轮轴间仓室外两侧各装有一个声光组合报警器:SLI1C及SLI2C、SLI

3C和一个手动破碎玻璃式报警器:43CP1、43CP 2、43CP3、43CP4、43CP5;另外在辅机间、轮机间仓室内各装有一个闪光报警器:SLI1A、SLI

1B。

1.3CO2气瓶:

燃机共布置有70个CO2灭火气瓶,每个气瓶45kg。其中用于ZONE1喷射的有57个气瓶。在这57个气瓶中有12个气瓶为初始释放气瓶,启动能迅速灭火,在1min之内能将仓室内氧气的含量从21%减少到15%以下;45个气瓶为长时间释放气瓶,释放维持仓室内的CO2浓度,保持氧气含量在15%以下40min。用于ZONE2喷射的有13个气瓶。在这13个气瓶中有2个气瓶为初始释放气瓶,在1min之内能将仓室内氧气的含量从21%减少15%以下;其他11个气瓶为长时释放气瓶,它的作用是维持仓室内的C O2浓度,保持氧气含量在15%以下达60min。

1.4火灾保护控制盘:

火灾保护控制盘为意大利SANC O公司产品,在保护设置上,首先将各区域火灾探头分成6个环(LOOP),在辅机间的火灾探头中,45FA1A和45FA2A组成一个环,45FA1B和45FA2B组成一个环。在透平间的火灾探头中,45FT1A、45FT2A和45FT3A组成一个环,45FT1B、45FT2B和45FT3B组成一个环。在负荷轮轴间的火灾探头中:45FA8A和45FA9A组成一个环,45FA8B和45FA9B组成一个环。上述每一个环中的任意一个火灾探头动作,该环即被激活。当ZONE1或ZONE2中任何一个火灾探头动作,控制系统发出报警:1(2)域环被激活ONE LOOP ACTUATED ZONE1(2);1(2)域火灾预报警FIRE PRE-ALAR M ZONE1(2)这两条报警。若燃机正常运行,对燃机无影响。若燃机当时停运,则禁止燃机启动。若在一个区(ARE A)内的两个环都被激活,则系统会发出火灾报警,ZONE1或ZONE2声光组合报警器SLI1C、SLI2C及SLI3C动作发出声光报警;ZONE1报警闪光灯SLI1A、SLI

1B动作发出闪光报警,燃机跳闸,天然气切断阀20FS1、速度比例截止阀SRV关闭;MCC所有通风马达停运(88B T-1,2、88GV-1,2、88QV-1,2、88VL -1,2、88VG-1,2、88TK-1,2);30s后电磁阀45CR 1A,1B/或电磁阀45CR2A,2B动作,使驱动气瓶101AQ,102AQ或201AQ,202AQ排气,同时带动助动筒动作使103AQ～112AQ气瓶排气。后续排放气瓶115AQ～159AQ或210AQ～220AQ同时由操作气瓶带动排气;火灾保护柜同时发出报警:CO2在ZONE 1或2释放“C O2RELE ASED IN ZONEⅠ/Ⅱ”,火灾发生在ZONE1或2“FIRE I N ZONE#1/#2”。手报警器释放与上述相同。

2　故障现象分析及处理

某日燃机在温控状态下正常运行,现场及盘面没有操作,13:42:14燃机跳闸,燃机MAR K-V控制系统报警栏中跳闸原因为:“TCE A4RE LAY CIR-CUIT FDB K(EXTRNL TRIP)”外部跳闸报警,检查测量各个外部跳闸MARK V控制柜跳闸按钮5E1、辅机间跳闸按钮5E2、中央控制室遥控手动跳闸按钮RE5,接点状态检查和通断试验无异常,由逻辑图可见,即使误动了上述按钮或发电机保护盘[86G 1]跳闸信号,燃机MARK-V历史记录会记载跳闸时相关的报警信息:L5E AL M:MARK V控制柜按钮跳闸、L5E2ALM:辅机间按钮跳闸、R5E ALM:遥控按钮跳闸,同样没有L86TGT AL M:发电机跳闸信号[86G1],排除了前4种跳闸的可能性,其余的外部跳闸信号就是火灾保护盘跳闸信号[45FTX]。检查现场无火灾及火灾保护盘火灾报警和火灾预报警信号。查看系统历史数据记录发现跳闸前出现正在运行的88GV1、88QV1、88TK1、88TK2、88B T1、88VG2各个风机ms级瞬间停止信号,及CO2系统电源故障信号[30CC],跳闸后随即各个风机又恢复为运行状态,检查燃机马达控制中心MCC电源为正确运行方式,无备用电源切换。

通过〈P〉机危急遮断按钮连接图和燃机MCC125V控制直流电路图分析可知,125V控制直流回路和〈P〉机危急遮断直流回路分别串接火灾保护盘跳闸信号[45FTX],当发出火灾信号[45FTX]时通过切断125V控制直流,停止88TG1、88BT、88TK、88QV、88GV、88VG运行,延时停止88VL运行,同时

65

第3期9E燃气轮机CO2火灾保护系统故障控制逻辑分析