GB∕T 38921-2020 火力发电厂汽轮机安全保护系统技术条件.pdf
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1、书 书 书犐 犆犛 犖 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准犌犅犜 火力发电厂汽轮机安全保护系统技术条件犛 狆 犲 犮 犻 犳 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀狅 犳狊 狋 犲 犪犿狋 狌 狉 犫 犻 狀 犲狊 犪 犳 犲 狋 狔狆 狉 狅 狋 犲 犮 狋 犻 狅 狀狊 狔 狊 狋 犲犿犳 狅 狉狋 犺 犲 狉犿犪 犾狆 狅狑犲 狉狆 犾 犪 狀 狋 发布 实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局国 家 标 准 化 管 理 委 员 会发 布目次前言范围规范性引用文件术语和定义总则应用功能 基本要求 人机接口 保护功能 试验功能电子控制装置 基本要求 冗余配置要求 安全性要求 人机接口 控制器
2、 机柜和接地 过程输入输出() 电源测量仪表和执行设备 测量仪表 执行设备验收与测试 工厂验收 现场验收 考核与质保 技术文件 基本要求 硬件资料 系统软件资料 清单设计资料 其他资料 包装和贮存 包装 贮存 附录(规范性附录)汽轮机安全保护系统功能验收表 犌犅犜 前言本标准按照 给出的规则起草。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由全国电站过程监控及信息标准化技术委员会( )归口。本标准起草单位:国网湖南省电力有限公司电力科学研究院、湖南省湘电试验研究院有限公司、上海新华控制技术集团科技有限公司、内蒙古电力科学研究院、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、广东电科院能源技术有限责任公司。本
3、标准主要起草人:朱晓星、陈厚涛、刘武林、王锡辉、王志杰、张建玲、寻新、陈光远、张国斌、苏烨、马骏、潘凤萍、王伯春、傅强、罗志浩。犌犅犜 火力发电厂汽轮机安全保护系统技术条件范围本标准规定了火力发电厂汽轮机安全保护系统的功能、性能指标和技术要求。本标准适用于火电厂单机容量 及以上机组的汽轮机安全保护系统,其他容量机组的汽轮机安全保护系统可参照执行。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 电工电子产品环境试验概述和指南 爆炸性环境第部分:由隔爆外壳“”保护的设备 外壳
4、防护等级( 代码) 机电产品包装通用技术条件 汽轮机安全监视装置技术条件 工业过程测量和控制装置工作条件第部分:气候条件 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验 过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第部分:影响量影响的试验 火电站监控系统术语 火力发电厂分散控制系统验收导则 火力发电厂汽轮机电液控制系统技术条件 火力发电厂与变电站设计防火标准
5、术语和定义 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用,以下重复列出了 中的某些术语和定义。 汽轮机紧急跳闸系统犲犿犲 狉 犵 犲 狀 犮 狔狋 狉 犻 狆狊 狔 狊 狋 犲犿;犈犜犛在汽轮机运行过程中出现异常时,能采取必要措施进行处理,并在异常情况继续发展到可能危及设备及人身安全时,能采取断然措施停止汽轮机运行的自动控制系统。 ,定义 犌犅犜 汽轮机安全保护系统狊 狋 犲 犪犿狋 狌 狉 犫 犻 狀 犲狆 狉 狅 狋 犲 犮 狋 犻 狅 狀狊 狔 狊 狋 犲犿由汽轮机紧急跳闸系统()及其相关的测量仪表与执行设备组成的系统。 分散控制系统犱 犻 狊 狋 狉 犻 犫 狌 狋 犲 犱犮 狅
6、 狀 狋 狉 狅 犾狊 狔 狊 狋 犲犿;犇犆犛采用计算机、通信和屏幕显示技术,实现对生产过程的数据采集、控制和保护等功能,利用通信技术实现数据共享的多计算机监控系统。注:主要特点是功能分散,操作显示集中,数据共享。根据具体情况也可以是硬件布置上的分散。 数字电液控制系统犱 犻 犵 犻 狋 犪 犾犲 犾 犲 犮 狋 狉 狅 犺 狔 犱 狉 犪 狌 犾 犻 犮犮 狅 狀 狋 狉 狅 犾狊 狔 狊 狋 犲犿;犇犈犎数字电调由电气原理组成的敏感元件、数字电路(计算机) ,由电气液压原理组成的放大元件和液压原理组成的伺服机构所组成的汽轮机控制系统。 ,定义 超速保护控制狅 狏 犲 狉 狊 狆 犲 犲
7、犱狆 狉 狅 狋 犲 犮 狋 犻 狅 狀犮 狅 狀 狋 狉 狅 犾;犗犘犆一种抑制超速的控制功能。注:采用加速度限制方法实现,也有采用双位控制方式实现。前者当汽轮机转速出现加速度时,发出超驰指令,关闭主调节汽阀、再热调节汽阀;当加速度为零时由正常转速控制回路维持正常转速。后者当汽轮机转速达到额定转速的 时,自动关闭主调节汽阀、再热调节汽阀;当转速恢复正常时再开启这些调节汽阀,如此反复,直到正常转速控制回路可以维持额定转速;或者两种方法同时采用。 超速跳闸保护狅 狏 犲 狉 狊 狆 犲 犲 犱狆 狉 狅 狋 犲 犮 狋 犻 狅 狀狋 狉 犻 狆;犗犘犜汽轮机保护系统功能之一,当汽轮机转速超过某一
8、限值时迅速关闭主汽阀、主调节汽阀、再热汽阀和再热调节汽阀,自动跳机。 ,定义 危急遮断器犲犿犲 狉 犵 犲 狀 犮 狔犵 狅 狏 犲 狉 狀 狅 狉;狅 狏 犲 狉 狊 狆 犲 犲 犱犵 狅 狏 犲 狉 狀 狅 狉汽轮机转速超过额定转速一定值时立即动作,使汽轮发电机组紧急停机的机构。 ,定义 总燃料跳闸犿犪 狊 狋 犲 狉犳 狌 犲 犾狋 狉 犻 狆;犕犉犜由人工操作或保护信号自动动作,快速切除进入锅炉(包括常压循环流化床)的所有燃料(包括到炉膛、点火器、风道燃烧器等的燃料)而采取的控制措施。 ,定义 总则 汽轮机安全保护系统的保护功能、性能和整体方案,应与汽轮机主体结构相适应。 汽轮机安全保
9、护系统应选用可靠性高、结构简单、易于维护的系统和设备。 汽轮机安全保护系统应既有防止保护拒动的措施,又有防止保护误动的措施,防止拒动优先于防止误动。 汽轮机安全保护系统的控制装置宜与机组其他控制系统(或)一体化配置,控制器应独犌犅犜 立、冗余配置。应用功能 基本要求 应按照电厂工艺系统设计的要求,对汽轮机安全保护系统所有测点信号进行连续采集和处理。 用于保护和监视的信号采集应配置在完成相关功能的控制处理器的模件中。 触发跳闸信号以及动作信号应进入事件顺序记录() 。 人机接口 控制系统应显示汽轮机安全保护系统的相关信号状态,能监视和处理异常工况和故障;任一信号或控制系统故障时,应有报警提示。
10、控制系统应能够进行应用软件的调试、修改、备份以及数据维护。 从任何一幅监视画面开始,调用任何一幅汽轮机安全保护系统监视画面不应超过三次击键。监视画面宜设计有快捷键,可一次按键调出其监控画面。画面显示的实时数据刷新周期应不大于 。 报警显示。重要模拟量和开关量信号,应进行越限报警或动作报警。报警显示应按时间顺序、报警信号级别排列,最新发生的报警应优先显示在报警画面的顶部或底部;同时发生的报警按报警级别高低排序;应用不同的颜色区分报警的级别、报警确认状态、当前报警状态。 报警确认。应能够在包含某一报警点的任何一个画面对该报警进行确认,其他包含该报警点的画面也应同时被确认;若某一已经确认的报警再一次
11、发出报警时,应具备报警重闪功能,同时以适当的显示方式标明其重复报警的次数。 跳闸首出功能。汽轮机安全保护系统的所有保护动作信号应设置首出原因记录、显示、复位功能。 保护功能 汽轮机安全保护系统应按失电动作的原则设计。 输入汽轮机安全保护系统的保护动作信号应专用,通过不同电缆的硬接线直接接入,取样点应可靠且有代表性。通过其他控制系统输出的保护动作信号,应配置在不同的输出模件中。 汽轮机转速、润滑油压、抗燃油压、轴向位移、凝汽器真空、润滑油箱油位、发电机断水等重要保护信号,应按三重及以上冗余输入通道配置,输入应配置在不同的输入模件中。应采用“三取二” 、双通道并串联逻辑,或具备同等判断功能的逻辑。
12、其他进入的跳机信号也应配置在不同的输入模件中。注:双通道并串联是一种将四个冗余配置的信号或设备分为两组,每组中的两个信号或设备相“或” ,然后两组的输出结果相“与”的逻辑构成方式或物理连接方式。 汽轮机主保护功能应包括:)手动停机保护。控制台上手动停机按钮应双重配置,且有防误动措施(带盖) ,并独立于电子控制装置。手动停机触点应直接串接在跳闸电磁阀的供电回路中,同时送到通过逻辑执行停机。)汽轮机超速保护。当汽轮机转速大于或等于 额定转速时,超速保护动作应执行停机。汽轮机测速装置宜安装于轴系的不同转子段,并同时独立显示机组转速。应至少配置两组(每组个,共个转速信号)用于超速保护的转速信号,每组均
13、采用“三取二”逻辑判断方式,分别送信号至执行停机,或直接串接在跳闸电磁阀的供电回路中。)汽轮机振动保护。汽轮机振动信号(相对振动或绝对振动)经越限判断后送振动大报警、停机犌犅犜 信号至。单个轴承振动大信号可引入其他旁证信号(信号不宜取自通信点)后输出停机信号至执行停机。)总燃料跳闸()保护。应配置个独立的总燃料跳闸信号,从柜通过硬接线送至,经“三取二”逻辑判断后执行停机。)发电机变压器组故障保护。应配置不少于个独立的发电机变压器组故障跳闸保护信号,从发电机变压器组主保护控制柜通过硬接线送至,经逻辑判断后执行停机。)控制机柜失电保护。控制机柜的两路进线电源应分别设置电源监视继电器,监视继电器分别
14、送副接点至柜,经双通道并串联逻辑判断后停机,或实现同等功能,确保控制机柜两路电源均失去后,汽轮机能自动安全停机。)凝汽器真空保护(凝汽式汽轮机) 。按 要求配置,每一个凝汽器(排汽装置)的保护应配置不少于个独立的真空低信号。)主、再热汽温度下降速率过快保护。高、中压主汽阀门前应分别设置不少于个独立的主、再热蒸汽温度测点。机组正常运行时,若 内下降超过 ,送出不少于对开关量信号,进行“三选二”或双通道并串联逻辑判断执行停机。)轴向位移、润滑油压、抗燃油压、润滑油箱油位、发电机断水保护(若进入) 。保护信号按 要求配置。 根据汽轮机特点,可选择的保护功能包括:)差胀保护。高、中、低压缸差胀保护信号
15、,设计单点信号时宜设置一定延时;设计两点信号时宜采用“二取二”逻辑判断,量程上限宜不大于跳机值的 。)主汽温度保护。主汽阀前蒸汽温度应设置不少于个独立的蒸汽温度测点,经越限判断(宜采用机组负荷的函数设置蒸汽温度低限值)后送出不少于对开关量信号,进行“三选二”或双通道并串联逻辑判断后执行停机。)轴承(包括支撑轴承、推力轴承)温度保护。每个轴承宜独立设置不少于个轴承温度信号,经越限判断后送出不少于对开关量信号,经“二取二”或“三取二”逻辑判断后执行停机。每个轴承确实只有个温度测点的,应引入其他旁证信号,且有防拒动、误动的措施。)高压缸排汽温度保护。每个高压缸应配置不少于个独立的高压缸排汽温度高开关
16、量信号,经“三取二”或双通道并串联逻辑判断后执行停机或“切缸” ;或配置不少于个独立的高压缸排汽温度模拟量信号,经越限判断后送出不少于对开关量信号,进行“三取二”或双通道并串联逻辑判断后执行停机或“切缸” 。)低压缸排汽温度、高压安全油失去、凝汽器水位、高排压比保护。保护信号按 要求配置。)其他保护项目。 机组停机时,汽轮机跳闸应通过程序逆功率保护联跳发电机,不应直接联跳。除发电机变压器组故障、发生机组甩负荷等无法控制的情况外,发电机不应带负荷与系统解列。 表征汽轮机已跳闸的信号应可靠。用于动作发电机时,宜采用“所有主汽门关”信号;用于其他逻辑(如跳闸锅炉、动作抽汽逆止门等)时,宜采用高压安全
17、油(危急遮断油)压低开关量信号(或模拟量转开关量信号)进行“三取二”逻辑判断后的信号。 汽轮机安全保护系统保护回路中,不应设置供运行人员切(投)保护的任何操作手段。 试验功能汽轮机安全保护系统试验功能包括:)配置有双通道四跳闸线圈的机组,应能实现单通道动作试验功能;)三重冗余配置的用于保护跳闸的开关量信号,宜具备单通道试验功能;)配置有专用操作盘或在控制系统画面上设有软键盘的机组,应能实现汽轮机犌犅犜 安全保护系统操作盘测试功能;)超速保护试验;)失去任一电源试验;)喷油试验(若有) 。电子控制装置 基本要求 环境条件影响的要求在海拔 以下火电厂的电子控制装置硬件应满足 的要求,在下列环境条件
18、下应能正常运行:)环境温度。允许的环境温度范围: ( 中 级,适用于户内或掩蔽场所) 。)相对湿度。允许的环境相对湿度: ,不结露,严酷等级应达到 。)振动。振动等级为控制室或低振动级场所,振动频率 ,位移峰幅值 。 抗干扰要求电磁兼容性()要求:系统安装于电子间的硬件,应满足下列要求:)静电放电抗扰度试验遵循 ,试验等级级:接触放电试验电压,空气放电试验电压。)电快速瞬变脉冲群抗扰度试验遵循 ,试验等级级:供电电源端口:峰值;信号端口: 峰值。)浪涌(冲击)抗扰度试验遵循 ,试验等级级:开路试验电压 。)电压暂降和电压变化抗扰度试验遵循 ,电压暂降按类要求:暂降后剩余电压为参考电压的持续 周
19、期、周期及 持续 周期( ) 周期( ) 。电压变化:电压试验等级 ,降低所需时间为突变,降低后电压持续时间为周期,电压增加所需时间为 周期( ) 周期( ) 。)射频电磁场辐射抗扰度试验遵循 ,一般试验等级级:频率 ,安装在标准机柜内,试验场强为。数字无线电话试验等级级:频率 ,安装在标准机柜内,试验场强为。)工频磁场抗扰度试验遵循 。稳定持续磁场,试验等级级,磁场强度为 。 硬件质量认证的要求电子控制装置的控制器、模件应通过下述测试和实验,并由具有国家检验资质授权的检验机构出具检验证书和检验报告:)电磁兼容性()测试。应满足 的要求。)环境影响测试。环境温度、相对湿度及抗振动性能,应满足
20、的要求。)供电电源影响测试。电源电压瞬变影响和电源电压降低影响,应满足 的要求。)长期工作漂移试验。应满足 的要求,测试长期工作漂移性能不应少于 。 通信负荷率的要求数据通信负荷在最繁忙的情况下,令牌网平均通信负荷率不应超过 ,以太网平均通信负荷率犌犅犜 不应超过 。 冗余配置要求 电子控制装置的控制处理器、通信网络及通信模件(接口)应冗余配置。 电子控制装置的供电电源应冗余配置。 操作台手动停机按钮应配置两个独立的操作按钮,每个按钮宜提供不少于对动合(断)触点。 用于触发汽轮机跳闸的保护信号应从取样点到输入模件全程冗余配置。信号应来自相互独立的一次元件,或其他控制系统中相互独立的输出通道,通
21、过硬接线直接接入不同输入模件的通道,任一过程元件故障应报警但不会引起系统误动或拒动。 安全性要求 硬件故障安全要求 模件单通道电源故障的影响范围不应超出其所在的模件;模件电源故障不应引起系统电源故障;汽轮机安全保护系统机柜任一路进线电源故障不应对系统有扰动;对每一路进线电源均应进行监视,任一路失去时应在集控室进行声光报警。 冗余配置的模件或部件在主控侧故障时,冗余侧应及时接替控制,不应对系统产生扰动;单一通道、部件硬件故障不应引起其所在子系统的故障;主控通信网络或通信网络上任何节点故障,不应引起其他节点及该节点所在网络的故障。 电子控制装置上位级硬件或系统故障时,下位级硬件或系统应具有保护汽轮
22、机安全的能力;主控通信网络故障,控制器应能在安全模式下运行,保证汽轮机安全;控制处理器或通信网络故障,模件应能够按照预先设定的安全模式,控制外部设备,保证汽轮机的安全。 软件故障安全要求 冗余配置的控制器或模件,主控侧软件发生故障或死机时,备用侧应能够检测并及时接替控制功能,不应对系统产生扰动。 电子控制装置运行过程中,在线修改、下载软件,不应对原有软件的运行产生扰动或引起软件故障、死机等(不包含修改、下载软件本身的缺陷以及控制逻辑本身对系统的扰动) 。 系统设计应保证在汽轮机安全保护系统故障时,汽轮机能安全停机。 人机接口 采用当前成熟的主流机型的计算机工作站或工业控制计算机作为人机接口站,
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