汽輪機緊急跳閘系統設置原則與改造實踐

摘 要：緊急跳閘系統是火電廠鍋爐發電系統最重要的一個子系統，優質的緊急跳閘系統可以在關鍵時刻切斷鍋爐的運轉，避免大的事故的發生。文章通過對某廠二臺汽輪機緊急跳閘系統進行分析，總結性提出了緊急跳閘系統的設置原則和方法，并對該二臺汽輪機保護系統改造前后進行比較和分析，旨在提高汽輪機緊急跳閘系統的可靠性。

關鍵詞：火電機組；汽輪機；跳閘系統；設置原則

某發電廠1期工程裝機2臺國產引進型300MW機組，汽輪機緊急跳閘系統（ETS）的功能由PLC來實現。ETS系統是汽輪發電機組實現安全保護功能的重要設備，該系統監視汽輪機的一些重要參數，當其中的任何1個參數越限時，ETS系統將關閉汽輪機的所有主汽閥和調節汽閥，使汽輪機緊急跳閘停機，以保護設備和人身安全。筆者基于大量的現場調試經驗，總結性提出了ETS的設置原則和方法，對ETS的調試具有借鑒作用。

1 緊急跳閘系統設置要求

1.1 當緊急跳閘系統接收到諸如抗燃油氣壓力小（三取二）、汽輪機膨脹系數大、高排放溫高、高排放壓力比值小、軸承振動幅度大、軸向位移偏離大等信號時，其必須可靠性反應，不能有拒絕和錯誤動作。

1.2 ETS對諸如EH油氣壓力小、凝結器真空度低等三取二的信號必須有現場監控和原始記錄能力。

1.3 ETS系統的實現傳統采用plc和dcs兩種系統方式實現。對于前者形式的緊急跳閘系統其冗余電源系統必須獨立，后者型號的緊急跳閘系統其控制器具有獨立性，有備用系統停止機輪工作，使故障部分在線檢修或更替。

1.4 自動停機遮斷電磁閥有四個，采用不同的后備電源路線，1、3號電磁閥為一路線，2、4號為一路，其動作方式設為失電動作。

1.5 ets電源回路采用直流電源，獨立于plc和dcs系統跳閘回路，其特點是可以保證兩種系統的安全停機。

1.6 ets不能在接到復位指令前自動開啟汽輪機，報警信號不能控制停機，緊急跳閘過程排除汽輪機聯動其他設備的過程。

1.7 投、切開關的設置能切除保護功能，因此一般不設置，特殊情況例外，但必須有原始記錄功能。

2 緊急跳閘系統的基本信號

2.1 復位信號

發電機組停機后各進、出汽閥門均關閉，導出安全油，緊急跳閘系統處于跳閘指令狀態，為保障恢復機組的正常生產，必須手動調節使之恢復ets系統的正常功能。一般可以調劑機組輔助控制盤上的按鈕發出指令信號或者其他熱動控制系統的恢復按鈕。這些按鈕只起到邏輯調整的功能，對于安全油的供給、主汽閥門的開啟等無直接指令；系統掛閘功能主要用于打開主汽壓閥門、保障安全油等，其信號時間短，不帶鎖的脈沖信號。邏輯設計上跳閘信號強于掛閘信號，增加回路掛閘信號脈沖發生器。當安全油和控制油的壓力達標確立后則表示汽輪機的已復位，由油壓開關輸出點將信號傳送到控制系統以正常控制汽輪機。

2.2 手控停機信號

為實現必要的人工緊急切斷ast電磁斷電功能，手動按鈕的2副常閉結點直接與ast2路回路電源結點連接，另外備份一副常開結點進行邏輯判斷控制電磁電源。這些按鈕安裝在軸承箱上或電器操作臺上，可手動直接停機。

2.3 轉速超速保護

當轉速達到額定轉速的1.03倍時，opc組件可瞬間關閉GV、IV閥門，避免出現高速遮斷停機現象；EST系統還有獨立的測速、超速邏輯判斷系統，采用3取2的邏輯判斷方式，其探速結構安裝在汽輪機轉軸前面，保證信號的穩定可信精確性。AST電磁閥正常情況關閉建立油壓，當超速或緊急停機時斷電打開，泄油關閥門停機。

2.4 油壓三低保護

油壓三低保護是指汽輪機的抗燃油壓、凝結水汽真空度和軸承潤滑油壓等比較低，其保護功能為設置雙通道實驗快，分左右兩組，四個檢驗原件，必須全部原件都檢測到超速時方可停機保護，在線檢驗實現實時保護和避免誤動、拒動。同時凝集器帶有聯鎖功能，在規定的轉速內真空度無特殊要求。

3 緊急跳閘系統安裝時注意事項

3.1 復位注意事項

汽輪機無法復位時可能是以下幾個方面的問題：油壓泵包括潤滑油、EH油泵的壓力是否達標，油行走路線是否正確等；飛錘測速等機械裝置是否復位正常工作，此項保障安全油壓；停機手柄、電磁閥包括復位和AST型是否都復位正常，這兩項均以確立安全油壓為目的。以上幾項的復位工作到位，則系統一般可以復位。

3.2 開關對壓力標準

各種壓力比如真空壓、油壓等低，開關相應得實現下降動作，具體實際應為何種動作必須按照設計要求執行，避免因為開關的誤動而出現系統拒動的錯誤。

3.3 觸點連接方式的檢驗

開關的開閉性必須無誤差，對各種壓低和電機超速等實行常閉接觸，以保障信號的整齊輸入，增強系統安全性。

3.4 信號處理和邏輯判斷檢測

EST系統將跳閘信號標定為短信號保障汽機的正常復位，而電氣系統收集傳送的是長信號，有時將脈沖信號改為短信號。而控制程序邏輯判斷嚴格區分正反邏輯關系，反邏輯的設計更方便靈活。

4 汽輪機組緊急跳閘系統改造實踐

在火電廠汽輪機的保護中，汽輪機的超速保護系統，是對汽輪機超速的第一道防線。

4.1 OPC組件

當汽輪機轉速升到103%額定轉速時，利用OPC的超速保護功能瞬時關閉高、中壓調節閥門GV、IV，使機組維持在額定轉速運行，避免轉速升高而遮斷停機，為汽輪機提供了動態超速保護手段。

OPC系統由兩個OPC電磁閥在調門控制油路并聯組成，如圖1。

其具體能實現汽輪機保護功能為：

（1）部分甩負荷時，高、中壓調節閥快速關閉；（2）負荷下跌預測；（3）103%超速控制。

在該廠#1、#2機組進行DEH改造前，使用單個超速限制滑閥來實現103%超速保護功能。和OPC系統比較起來存在著明顯的不足：（1）易卡澀；（2）連接部件易脫落；（3）線圈長期在潤滑油中浸泡易造成線圈絕緣度下降，短路等。

4.2 AST組件

在汽輪機正常運行中，AST電磁閥被通電勵磁關閉，從而封閉了AST母管上的泄油通路，使所有執行機構活塞下腔的油壓能夠建立起來；當電磁閥失電打開（汽機110%超速或停機信號來），則AST母管泄油，導致所有汽門關閉而使汽輪機停機。四只AST電磁閥（20/AST）是組成串并聯布置，如圖2。只有當1、3和2、4兩組。其中至少有一個電磁閥動作，AST油壓才會泄掉。這樣就有多重的保護性。每個通道中至少有一只電磁閥打開，才可導致停機。

而該廠改造前使用的磁力斷路油門是安裝在汽機前箱里，由電磁鐵和受電磁控制的油門部分組成，電磁鐵通電時油門活塞下移，泄掉保安油建立事故油來關閉所有汽門。

5 結束語

EST系統的規范化是避免火電機組事故的重要保障，對提高發電廠的事故應對、解決問題的能力有顯著幫助，并且對于其技術改造和機組軟硬件的升級有很好的指導意義。并且汽輪機緊急跳閘系統使用帶PLC控制裝置后，汽輪機保護功能的可靠性大大提高。

參考文獻

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[2]郭慶琳，張銘.基于規則和本體的汽輪機故障分析[J].電力自動化設備，2009，04（10）.