600MW機組ETS系統成功改造優化

周芳芳

【摘 要】汽輪機危急跳閘系統（ETS）是汽輪機保護最重要的一環，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。大多電廠的 ETS系統采用PLC控制器，獨立于 DCS系統之外。論文介紹了三門峽電廠將ETS系統由 PLC改造為艾默生DCS控制系統。

【Abstract】The emergency trip system （ETS） is the most important part of turbine protection. It is the outlet of turbine electric trip. Its safe operation directly affects the safe operation of steam turbine. The ETS system of most power plants adopts PLC controller， independent of DCS system. The paper introduces the transformation of ETS system from PLC to Emerson DCS control system in Sanmenxia Power Plant.

【關鍵詞】ETS系統；PLC 保護；DCS控制系統

【Keywords】ETS system；PLC protection； DCS control system

【中圖分類號】TH16 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）10-0179-02

1 概述

1.1 主機概述

鍋爐為哈爾濱鍋爐股份有限公司生產的型號為HG-1900/25.4-YM4型超臨界直流爐，前后墻對沖燃燒、一次中間再熱、平衡通風、露天布置、全鋼構架固態排渣煤粉爐。鍋爐配套的制粉系統采用中速磨煤機一次風正壓直吹式制粉系統，每臺爐配6臺中速磨煤機，5臺運行，1臺備用。

汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產的型號為CLN600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機。設置兩臺50%容量汽動給水泵及一臺30%容量電動調速給水泵。

1.2 ETS系統現狀

大唐三門峽發電有限責任公司3號、4號機組ETS系統為莫迪康PLC控制系統，2006年隨機組基建投產，設置一面機柜，PIO模塊采用莫迪康雙機熱備配置，CPU為113型號，IO卡件集中配置，電源模塊為單配。該ETS系統主要負責汽輪機跳閘主保護信號采集及保護功能實現，同時包含110VDC跳閘硬接線回路以及部分汽機逆止門控制回路，24VDC供電回路采用西門子雙重冗余供電模塊。

2 改造必要性

①3號、4號機組ETS系統硬跳閘回路失電保護拒動風險，手動跳閘及ETS跳閘是通過中間繼電器常閉節點驅動ETS 110VDC主跳閘回路，若中間繼電器24V電源系統故障，將導致機組危機狀態下無法通過“手動停機按鈕”和ETS跳閘系統停機。無法滿足《防止電力生產事故的二十五項重點要求》中9.4.8條要求：“汽輪機緊急跳閘系統跳機繼電器應設計為失電動作，硬手操設備本身要有防止誤操作、動作不可靠的措施。手動停機保護應具有獨立于分散控制系統（或可編程邏輯控制器PLC）裝置的硬跳閘控制回路”。

②3號、4號機組ETS系統通信網絡未完全獨立的冗余配置，不具備無擾切換功能。無法滿足《防止電力生產事故的二十五項重點要求》中9.1.2條要求：“分散控制系統的控制器、系統電源、為I/O模件供電的直流電源、通信網絡等均采用完全獨立的冗余配置，且具備無擾切換功能”。

③3號、4號機組ETS系統輸入、輸出卡件未達到全程相對獨立的原則。無法滿足《防止電力生產事故的二十五項重點要求》中9.4.3條要求：“所有重要的主、輔機保護都應采用“三取二”的邏輯判斷方式，保護信號應遵循從取樣點到輸入模件全程相對獨立的原則，確因系統原因測點數量不夠，應有防保護誤動措施[1]”。

④根據《防止電力生產事故的二十五項重點要求》對主保護配置的要求，3號、4號機組原ETS保護邏輯、測點設計均需進行大范圍修改，目前ETS硬件及電源配置無法滿足要求，必須進行全面升級改造。

⑤在整個集團公司要求保證安全生產，降低非計劃停運，加強設備治理，提高設備可靠性的背景下，需對我公司3號、4號機組ETS系統進行技術改造。

3 改造目的

通過技術改造，解決ETS控制系統的可靠性問題，完善保護系統功能，提高機組安全性。

4 改造方案

4.1 原ETS控制系統

原ETS控制系統采用莫迪康的雙機熱備系統，主控制器為一對113 CPU，兩對CPU之間通過熱備模塊及網絡回路構成相互熱冗余結構，IO子站配置了兩塊DI卡件、三塊DO卡件，子站與CPU主站通過同軸電纜連接。

4.2 改造后ETS控制系統

改造后，原雙PLC熱備系統改造為艾默生的熱備DCS運行系統，該保護系統配置獨立的電源、CPU、卡件，主控制器運行期間副控制器備用，主副控制器實現無擾切換現場。ETS保護系統的保護測點進入保護系統，保護系統運算后，通過DO卡件最終輸出到對應保護輸出端子，其中最重要的4個AST跳閘信號是通過4塊獨立的繼電器板分別輸出到各自的AST電磁閥。

4.3 改造方案設計

原雙PLC熱備系統改造為艾默生的熱備DCS運行系統。該保護系統配置獨立的電源、CPU、卡件，主控制器運行期間副控制器備用，主副控制器實現無擾切換。ETS保護系統的保護測點進入保護系統，保護系統運算后，通過DO卡件最終輸出到對應保護輸出端子，其中最重要的4個AST跳閘信號是通過4塊獨立的繼電器板分別輸出到各自的AST電磁閥。endprint

4.3.1 改造后ETS保護跳閘硬接線回路

ETS系統直接驅動110VDC控制回路，手動打閘、ETS跳閘均增加到此回路，AST跳閘回路依然為兩路110VDC獨立供電，跳閘節點為110VDC ETS系統跳閘繼電器的常開節點，機組正常運行時110VDCETS系統跳閘繼電器帶電，則跳閘回路通，AST電磁閥得電；機組跳閘或ETS系統失電時，則跳閘回路斷開，AST電磁閥失電跳機。

4.3.2 抽汽逆止門控制回路

原ETS柜控制回路中包含八個抽汽逆止門的控制回路，此次改造中，將根據原控制方案不做變更，只是中間繼電器改為DOX繼電器板。

4.3.3 改造后的試驗電磁閥回路

試驗回路繼電器接收DCS邏輯試驗指令，驅動AST跳閘繼電器或試驗繼電器，跳閘繼電器再驅動110VDC電磁閥動作；試驗繼電器驅動220VAC電磁閥動作。

5 主機DCS邏輯介紹

5.1 ETS系統保護動作信號、保護投入信號均傳至主機DCS系統

實現主機DCS保護首出功能、主機DCS復位ETS系統功能。

5.2 AST系統通道實驗、EH油壓低、潤滑油壓低、高壓凝汽器真空低、低壓凝汽器真空低聯鎖試驗移至主機DCS系統控制

①AST1通道試驗邏輯。試驗閉鎖條件：試驗按鈕投入；ASP2壓力開關未動作；AST2、AST3、AST4電磁閥帶電。

②AST2通道試驗邏輯。試驗閉鎖條件：試驗按鈕投入；ASP1壓力開關未動作；AST1、AST3、AST4電磁閥帶電。

③AST3通道試驗邏輯。試驗閉鎖條件：試驗按鈕投入；ASP2壓力開關未動作；AST1、AST2、AST4電磁閥帶電。

④AST4通道試驗邏輯。試驗閉鎖條件：AST試驗按鈕投入；ASP1壓力開關未動作；AST1、AST2、AST3電磁閥帶電。

⑤A、B側EH油壓低聯鎖試驗邏輯。A側 EH油壓低聯試驗閉鎖條件：試驗按鈕投入；EH油壓低跳閘壓力低開關2、EH油壓低跳閘壓力低開關4未動作。

B側 EH油壓低聯試驗閉鎖條件：試驗按鈕投入；EH油壓低跳閘壓力低開關1、EH油壓低跳閘壓力低開關3未動作。

⑥B側潤滑油壓低聯鎖試驗邏輯。B側潤滑油壓低聯試驗閉鎖條件：試驗按鈕投入；潤滑油壓低跳機壓力開關1、潤滑油壓低跳機壓力開關3未動作。

⑦低壓凝汽器A側真空低聯鎖試驗邏輯。低壓凝汽器A側真空低聯鎖試驗閉鎖條件：試驗按鈕投入；低壓凝汽器真空低Ⅱ值2、低壓凝汽器真空低Ⅱ值4未動作。

⑧高壓凝汽器A側真空低聯鎖試驗邏輯。高壓凝汽器A側真空低聯鎖試驗閉鎖條件：試驗按鈕投入；高壓凝汽器真空低Ⅱ值2、高壓凝汽器真空低Ⅱ值4未動作。

6 結論

該項改造后，ETS保護實現DCS控制，功能更為強大，可靠性大幅提升。機組運行一年左右，ETS系統運行穩定，未出現異常，為機組安全運行提供了可靠保證。

【參考文獻】

【1】中國電力出版社. 火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程[M].北京：中國電力出版社， 2005.endprint