660MW汽輪機ETS保護系統(tǒng)優(yōu)化與完善

摘 要：文章闡述了ETS保護控制系統(tǒng)的原理和特點。針對漳電同華電廠660MW機組ETS控制系統(tǒng)存在的安全問題，提出了詳實的優(yōu)化改造方案。實際投運結果表明，改造后保證了汽輪機長期安全穩(wěn)定運行。

關鍵詞：ETS保護；TSI超速；AST電磁閥電源

引言

熱控保護系統(tǒng)是火力發(fā)電廠十分重要、不可缺少的組成部分，隨著自動化水平的提高，熱控在電廠中的地位越來越高，熱控保護對機組主輔機設備的可靠性和安全性具有十分重要作用。同華電廠2*660MW機組于2010年中旬投產以來，陸續(xù)出現了一些不安全問題，例如：檢修人員在保護投退時誤操作、油壓保護系統(tǒng)管路及閥門漏油、ETS超速以及電源問題造成機組停運事故等。針對運行中出現的上述問題，技術人員對ETS保護系統(tǒng)進行了一系列的改造和優(yōu)化，大大提高了保護系統(tǒng)的可靠性，為機組的安全穩(wěn)定運行提供了保障。

1 系統(tǒng)概況

汽輪機危急跳閘系統(tǒng)（ETS）是汽輪機保護最重要的一環(huán)，它是汽輪機電跳閘的出口，其運行安全與否直接影響到汽輪機的安全運行。ETS監(jiān)測汽輪機的一些重要參數，如：潤滑油壓力、凝汽器真空、汽機轉速、轉子振動、軸向位移等，當這些參數越限時，輸出跳閘信號到跳閘電磁閥，跳閘電磁閥卸掉保安系統(tǒng)的保安油，使汽輪機的主汽閥和調節(jié)閥迅速關閉，完成汽輪機跳閘的功能，使汽輪機緊急停機，處于安全狀態(tài)，以避免發(fā)生嚴重的后果。同華電廠ETS控制系統(tǒng)采用PLC雙機雙電源設置，任意一個PLC故障，發(fā)出故障報警信號并自動切斷其停機邏輯輸出。由PLC的中央處理單元CPU完成所有輸入信號的邏輯處理和輸出信號的邏輯控制。由于系統(tǒng)對該裝置的可靠性要求特別高，能保證在任何可能發(fā)生的緊急情況下，都能準確無誤地使汽輪機組停機，所以該套裝置設置為雙PLC運行方式。由于雙PLC是并列運行，互不干擾，并具有“或”的關系，不需要在線切換，所以不存在切換擾動的問題。借助DCS系統(tǒng)的強大功能，使ETS系統(tǒng)的人機界面成為DCS系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。可以方便地對整個ETS系統(tǒng)進行直觀的狀態(tài)監(jiān)視分析，對系統(tǒng)狀態(tài)和眾多過程量設置聲光報警。并且把汽輪機跳閘的首出原因送進了事故追憶系統(tǒng)（SOE），可以方便的查找汽輪機跳閘原因。

2 TSI超速保護原理

2.1 優(yōu)化前設計

我公司110%超速保護設置兩套，分別為DEH超速和TSI超速，現只有DEH超速進入ETS主保護邏輯，而TSI超速保護動作后，不經過ETS內部邏輯，直接通過跳機繼電器ZJ1和ZJ2跳機，轉速下降后，TSI超速由于沒有自保持邏輯，將自動復歸，AST電磁閥將再次帶電，使高壓安全油建立，這種情況比較危險，且造成的影響很大。而且110%超速保護相當于只有一套真正起作用，可靠性不高。同時TSI超速沒有保持記憶功能，不能進行事故追憶，增加了事故分析的難度。

2.2 優(yōu)化內容

原超速硬接線跳機回路保留，將TSI輸出的超速跳機信號再引一路至ETS系統(tǒng)經內部邏輯運算后跳機，這樣通過內部邏輯增加了保持記憶功能和超速跳機后受ETS復位按鈕的控制，同時ETS送出一路超速跳機首出記憶信號至DCS系統(tǒng)的ETS操作畫面，便于運行人員監(jiān)控。

2.3 優(yōu)化方案

2.3.1 從TSI系統(tǒng)機柜超速保護輸出繼電器K17線圈A1、A2兩端并出一路控制信號至備用的K18繼電器線圈A1、A2兩端。

2.3.2 從K18繼電器11和14腳（DZZJ57、DZZJ58）引出一副常開干接點跳機信號，通過跨盤電纜引至ETS柜IN4-U4端子排1、2腳備用輸入通道2。

2.3.3 從ETS柜輸出端子排U10（OUT3）的H3、H4端子通過電纜將超速跳機首出記憶信號送至DCS系統(tǒng)機柜CBH07-1844-16通道接線端子。

2.3.4 修改ETS系統(tǒng)PLC邏輯組態(tài)中的備用2通道邏輯，作為超速跳機保護邏輯。

2.3.5 在DCS系統(tǒng)邏輯組態(tài)中增加超速跳機首出記憶信號的點和ETS畫面中增加超速跳機首出記憶信號的顯示。

3 AST電磁閥控制電源

3.1 優(yōu)化前設計

主機保護系統(tǒng)采用經典的緊急控制單元，汽機危急遮斷系統(tǒng)通過控制其4個遮斷電磁閥，泄去自動停機危急遮斷總管油壓，實現關閉汽輪機所有閥門的目的。為提高系統(tǒng)可靠性，4個遮斷電磁閥（20/AST）采取串并聯(lián)混合連接系統(tǒng)形式。ETS通過4個AST電磁閥帶電控制高壓油的建立。當4個AST電磁閥帶電，建立起高壓油壓，汽輪機掛閘。當AST1，AST3電磁閥中任意一個失電，同時AST2、AST4電磁閥任意一個失電，高壓油失去，汽輪機打閘。而ETS機柜雙電源來自汽機熱控電源柜UPS與保安電源，引入ETS機柜的兩路電源經過切換模塊出來冗余的220VAC電源兩路，一路電源串入AST1，AST3電磁閥回路，另外一路串入AST2，AST4電磁閥回路。此種接法保證了機組正常運行情況下，任意一路電源失去，4個AST能保持繼續(xù)帶電，但此種設計存在設備誤動可能性，當4個AST電磁閥火線任意一個接地極有可能將電源切換模塊燒掉，造成4個AST電磁閥同時失電，汽輪機跳機。

3.2 優(yōu)化內容

ETS機柜兩路電源不經過電源切換模塊，直接采取UPS電源控制AST1、AST3電磁閥，保安電源控制AST2，AST4電磁閥。此種設計方案防止機組的誤動，當任意一路電源失去或者任意一路電源火線接地只會讓AST1、AST3失電或者AST2、AST4失電，由于危急遮斷電磁閥采用串并聯(lián)混合連接系統(tǒng)形式，此種情況不會導致機組停運，保證了機組長期穩(wěn)定安全運行。

4 大軸相對振動保護

4.1 優(yōu)化前設計

主機檢測TSI部分采用EPRO MMS6000系列，振動測量由X、Y兩個方向的相對振動組成。保護邏輯為：當任意瓦的X或Y向相對振動達危險值時發(fā)“汽輪機振動大”保護信號，送至ETS系統(tǒng)跳機。振動保護動作的準確性與振動探頭的安裝位置有關，若振動探頭的安裝間隙過小，探頭端部的線圈絕緣層磨損會造成線圈短路或開路，保護存在誤動可能性。若探頭的安裝間隙過大，探頭的工作點超出其線性工作區(qū)會影響測量精度，可能造成保護誤動作或拒動作。

4.2 優(yōu)化內容

針對大軸相對振動存在的問題進行了如下優(yōu)化，將大軸相對振動保護邏輯修改為任意大軸X向振動值達到危險值且Y向達到報警值或者Y向振動值達到危險值且X向達到報警值時發(fā)“汽輪機振動大”保護信號，送至ETS系統(tǒng)跳機，防止了由于單個振動探頭或者延長電纜有問題，造成保護誤動作。

5 結束語

通過機組TSI超速試驗和電源試驗以及本廠主機保護的優(yōu)化完善，對保證機組安全、穩(wěn)定運行、降低停機、設備損壞機率，提高經濟效益都有深遠的意義。

參考文獻

[1]谷俊杰，丁長富.汽輪機控制系統(tǒng)和保護[M].中國電力出版社，2002.

[2]吳季蘭.汽輪機設備及系統(tǒng)[M].中國電力出版社，1998.

作者簡介：張永旺（1988-），籍貫：天津，本科學歷，職位：助理工程師，研究方向：電力自動化。