淺析300MW汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化與完善

鄧聯(lián)立

摘要：在火電廠300WM機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中，汽輪機(jī)主機(jī)ETS系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，其存在著部分運(yùn)行問(wèn)題，此類問(wèn)題能夠造成機(jī)組非停事件，對(duì)此為實(shí)現(xiàn)火電廠300WM機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性，文章就汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行不斷的優(yōu)化，以此實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用與設(shè)備改造，基于此為機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：火電廠300WM機(jī)組;汽輪機(jī);ETS系統(tǒng)優(yōu)化

為提高ETS系統(tǒng)的可靠性，減少因?yàn)镋TS系統(tǒng)原因造成的機(jī)組非停，需要對(duì)300MW機(jī)組ETS系統(tǒng)進(jìn)行改造或升級(jí)，通過(guò)對(duì)在役的ETS系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)總結(jié)優(yōu)化，對(duì)目前采用PLC實(shí)現(xiàn)方式的ETS系統(tǒng)提出優(yōu)化提高可靠性的方案，確保了機(jī)組的安全運(yùn)行。

一、基礎(chǔ)設(shè)備及ETS系統(tǒng)

1.1基礎(chǔ)設(shè)備

我公司300WM機(jī)組汽輪機(jī)，是以美國(guó)西屋公司的30萬(wàn)千瓦考核機(jī)組的技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)通流部分進(jìn)行改進(jìn)后的新型汽輪機(jī)，是亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽反動(dòng)式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)采用數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）。ETS保護(hù)裝置由PLC及其控制回路構(gòu)成，危急遮斷系統(tǒng)是ETS觸發(fā)信號(hào)或DEH觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)AST電磁閥失電，從而泄去高壓抗燃油，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。

1.2 ETS系統(tǒng)

1.2.1 ETS系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

汽輪機(jī)危急跳閘系統(tǒng)ETS的主要任務(wù)如下：監(jiān)視對(duì)機(jī)組安全有重大影響的參數(shù)和狀態(tài)，當(dāng)參數(shù)超過(guò)安全限定值或狀態(tài)異常威脅機(jī)組安全時(shí)，通過(guò)讓AST電磁閥失電從而泄去汽輪機(jī)危急遮斷油，使汽輪機(jī)高壓主汽門、高壓調(diào)門、中壓主汽門、中壓調(diào)門和抽氣逆止門失壓關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī);同時(shí)，還具備在線試驗(yàn)和集中監(jiān)控功能，增加ETS保護(hù)投退按鈕，以便在線監(jiān)視ETS保護(hù)投入/切除情況。

1.2.2 ETS基本功能

ETS的基本功能有軸向位移大、振動(dòng)大、脹差大、發(fā)電機(jī)主保護(hù)連鎖、軸承溫度高跳閘，手動(dòng)MFT，DEH失電，DEH跳機(jī)，手動(dòng)停機(jī)，電氣油開(kāi)關(guān)動(dòng)作;實(shí)現(xiàn)下述邏輯停機(jī)：低EH油壓跳閘（四取二的并串聯(lián)）、低真空跳閘（四取二的并串聯(lián)）、低潤(rùn)滑油壓跳閘（四取二的并串聯(lián)）、DEH超速（三取二）、TSI超速跳閘（三取二）、中壓缸排氣壓力大（三取中）。在保護(hù)正常投運(yùn)的前提下，當(dāng)上述的任一條件滿足，ETS輸出通過(guò)跳閘回路使得AST電磁閥失電實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)，保護(hù)汽輪機(jī)的安全。

1.2.3 監(jiān)控功能

為了體現(xiàn)集散控制理念，全新的ETS系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)完全兼容。集控運(yùn)行人員可以通過(guò)DCS系統(tǒng)的操作員站監(jiān)視ETS保護(hù)在線投入情況，對(duì)ETS進(jìn)行復(fù)位，實(shí)現(xiàn)AST電磁閥跳機(jī)試驗(yàn)塊、潤(rùn)滑油和EH油以及凝汽器真空試驗(yàn)塊的在線試驗(yàn)，熱控人員可以通過(guò)工程師站和上位機(jī)進(jìn)行ETS組態(tài)和保護(hù)的投入、退出操作。

二、問(wèn)題提出及優(yōu)化

2.1ETS系統(tǒng)電源系統(tǒng)優(yōu)化

2.1.1ETS系統(tǒng)電源系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前兩臺(tái)300MW機(jī)組ETS控制系統(tǒng)及機(jī)組跳閘AST電磁閥驅(qū)動(dòng)電源供電方式主要有兩種方式：一類是全部由同一電壓等級(jí)的交流電源供電;另一類ETS控制系統(tǒng)電源交流電源供電，機(jī)組跳閘AST電磁閥直流電源供電。

2.1.2優(yōu)化方案

取消ETS柜下部的原雙路電源切換箱，在原位增加兩路電源開(kāi)關(guān)、兩個(gè)電源監(jiān)視繼電器及端子排;雙路電源分別送至兩套PLC、24V電源模塊及電磁閥回路;ETS交流電源失電報(bào)警送至DCS系統(tǒng)一級(jí)報(bào)警。AST電磁閥電源為電磁閥供電，并加裝雙路電源接觸器切換裝置。試驗(yàn)電磁閥電源由ETS電源供給改為取自熱控儀表電源柜。新方案實(shí)現(xiàn)兩段電源隔離，正常兩路分路供電，并在任一路失電時(shí)自動(dòng)切換至另一路供電，保證有一路電源為不間斷供電，與分路單獨(dú)供電相比，可避免單路失電情況下保護(hù)拒動(dòng)，即使發(fā)生切換的一路電源有切換時(shí)間差，但不影響系統(tǒng)正常工作。

2.2ETS系統(tǒng)PPLLCC優(yōu)化

2.2.1目前現(xiàn)狀

300MW機(jī)組ETS控制系統(tǒng)分別為兩套PLC冗余配置，因受PLC系統(tǒng)限制，潤(rùn)滑油壓、真空、抗燃油壓力開(kāi)關(guān)等重要保護(hù)信號(hào)分別集中在同一塊卡件上沒(méi)能滿足重要保護(hù)輸入信號(hào)分散在不同卡件上的要求。同時(shí)ETS系統(tǒng)配套設(shè)備廠家出于節(jié)省成本的目的，各保護(hù)信號(hào)的輸入方式多采用現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)直接并聯(lián)輸入到主輔PLC輸入DI模件，此種方式存在主、輔PLC的DI模件采樣電壓信號(hào)直接并聯(lián)的問(wèn)題，對(duì)系統(tǒng)工作的可靠性有潛在的影響。并且部分保護(hù)的信號(hào)沒(méi)有采用冗余配置方式，仍存在單一信號(hào)參與保護(hù)的問(wèn)題。

2.2.2優(yōu)化方案

對(duì)300MW機(jī)組ETS系統(tǒng)升級(jí)改造，在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上升級(jí)采用西門子技術(shù)，增加輸入、輸出卡件，滿足保護(hù)回路重要信號(hào)冗余分散配置的要求，對(duì)PLC控制器組態(tài)修改、調(diào)試，提高系統(tǒng)可靠性。MFT信號(hào)由一路改為三路，分別送至三塊DI卡，在組態(tài)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)三取二冗余輸出。將原ETS三路超速保護(hù)信號(hào)分別布置到三塊DI卡，在組態(tài)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)三取二冗余輸出。新增三路主油開(kāi)關(guān)跳閘信號(hào)，分別送至三塊DI卡，在組態(tài)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)三取二冗余輸出。徹底消除單點(diǎn)保護(hù)。所有參與保護(hù)的輸入信號(hào)按照三重冗余或四取二并串聯(lián)方式配置，并且冗余配置的信號(hào)分散至不同的輸入信號(hào)卡件，避免單一信號(hào)參與保護(hù)造成的保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。

2.3TSI系統(tǒng)優(yōu)化

2.3.1目前現(xiàn)狀

300MW機(jī)組汽輪機(jī)機(jī)振動(dòng)測(cè)量裝置均采用本特利TSI3500系統(tǒng)，測(cè)量振動(dòng)、位移等保護(hù)測(cè)點(diǎn)信號(hào)，測(cè)量裝置卡件3500/42卡，每塊卡件分別接入4路信號(hào)，通過(guò)邏輯判斷后集中有3500/32卡保護(hù)輸出，單個(gè)信號(hào)檢查或維護(hù)需解除其它測(cè)點(diǎn)保護(hù)信號(hào)，不利于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，由于振動(dòng)及位移測(cè)點(diǎn)屬機(jī)組重要保護(hù)信號(hào)，給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)巨大風(fēng)險(xiǎn)。

2.3.2優(yōu)化方案

購(gòu)買測(cè)量裝置增加3500/42測(cè)量卡件，在每臺(tái)機(jī)組TSI3500控制機(jī)柜下方有予留按裝設(shè)備位置，利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)開(kāi)孔按裝，將現(xiàn)場(chǎng)就地來(lái)信號(hào)合理分配至新增加卡件，振動(dòng)保護(hù)邏輯上分別做成各自軸承X向的危險(xiǎn)值與上Y向的報(bào)警值作為測(cè)點(diǎn)X向的保護(hù)邏輯輸出，反之Y向做成Y向的危險(xiǎn)值與上X向的報(bào)警值作為測(cè)點(diǎn)Y向的保護(hù)邏輯輸出，這樣即解決了測(cè)點(diǎn)分布集中的問(wèn)題又解決了單點(diǎn)保護(hù)的問(wèn)題。

三、應(yīng)用效果

改造后的ETS系統(tǒng)，方便了檢修人員的檢查維護(hù)，減少了設(shè)備誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性。同樣電源的改造，單點(diǎn)保護(hù)的消除，降低了外在因素造成信號(hào)誤發(fā)，設(shè)備誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)、提高了設(shè)備的穩(wěn)定性，保障了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]李倩.650MW核電機(jī)組汽輪機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)性能及重要變更改造分析[J].儀器儀表用戶，2021，28（04）：40-43+55.

[2]閆明暉.350MW機(jī)組汽輪機(jī)主機(jī)保護(hù)系統(tǒng)（ETS）試驗(yàn)的分析研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2020，28（33）：36-38.

[3]張晉平.330MW汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)分析[J].機(jī)電信息，2020（06）：29-30.

[4]佟春海.汽輪機(jī)緊急停機(jī)按鈕回路設(shè)計(jì)方案的分析[J].電力安全技術(shù)，2019，21（03）：46-50.

[5]龔蘇平.臺(tái)電五期汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)改進(jìn)與優(yōu)化[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2018（04）：125-127.