660MW汽轮机ETS保护系统优化与完善

摘 要：文章阐述了ETS保护控制系统的原理和特点。针对漳电同华电厂660MW机组ETS控制系统存在的安全问题，提出了详实的优化改造方案。实际投运结果表明，改造后保证了汽轮机长期安全稳定運行。

关键词：ETS保护；TSI超速；AST电磁阀电源

引言

热控保护系统是火力发电厂十分重要、不可缺少的组成部分，随着自动化水平的提高，热控在电厂中的地位越来越高，热控保护对机组主辅机设备的可靠性和安全性具有十分重要作用。同华电厂2*660MW机组于2010年中旬投产以来，陆续出现了一些不安全问题，例如：检修人员在保护投退时误操作、油压保护系统管路及阀门漏油、ETS超速以及电源问题造成机组停运事故等。针对运行中出现的上述问题，技术人员对ETS保护系统进行了一系列的改造和优化，大大提高了保护系统的可靠性，为机组的安全稳定运行提供了保障。

1 系统概况

汽轮机危急跳闸系统（ETS）是汽轮机保护最重要的一环，它是汽轮机电跳闸的出口，其运行安全与否直接影响到汽轮机的安全运行。ETS监测汽轮机的一些重要参数，如：润滑油压力、凝汽器真空、汽机转速、转子振动、轴向位移等，当这些参数越限时，输出跳闸信号到跳闸电磁阀，跳闸电磁阀卸掉保安系统的保安油，使汽轮机的主汽阀和调节阀迅速关闭，完成汽轮机跳闸的功能，使汽轮机紧急停机，处于安全状态，以避免发生严重的后果。同华电厂ETS控制系统采用PLC双机双电源设置，任意一个PLC故障，发出故障报警信号并自动切断其停机逻辑输出。由PLC的中央处理单元CPU完成所有输入信号的逻辑处理和输出信号的逻辑控制。由于系统对该装置的可靠性要求特别高，能保证在任何可能发生的紧急情况下，都能准确无误地使汽轮机组停机，所以该套装置设置为双PLC运行方式。由于双PLC是并列运行，互不干扰，并具有“或”的关系，不需要在线切换，所以不存在切换扰动的问题。借助DCS系统的强大功能，使ETS系统的人机界面成为DCS系统的一个子系统。可以方便地对整个ETS系统进行直观的状态监视分析，对系统状态和众多过程量设置声光报警。并且把汽轮机跳闸的首出原因送进了事故追忆系统（SOE），可以方便的查找汽轮机跳闸原因。

2 TSI超速保护原理

2.1 优化前设计

我公司110%超速保护设置两套，分别为DEH超速和TSI超速，现只有DEH超速进入ETS主保护逻辑，而TSI超速保护动作后，不经过ETS内部逻辑，直接通过跳机继电器ZJ1和ZJ2跳机，转速下降后，TSI超速由于没有自保持逻辑，将自动复归，AST电磁阀将再次带电，使高压安全油建立，这种情况比较危险，且造成的影响很大。而且110%超速保护相当于只有一套真正起作用，可靠性不高。同时TSI超速没有保持记忆功能，不能进行事故追忆，增加了事故分析的难度。

2.2 优化内容

原超速硬接线跳机回路保留，将TSI输出的超速跳机信号再引一路至ETS系统经内部逻辑运算后跳机，这样通过内部逻辑增加了保持记忆功能和超速跳机后受ETS复位按钮的控制，同时ETS送出一路超速跳机首出记忆信号至DCS系统的ETS操作画面，便于运行人员监控。

2.3 优化方案

2.3.1 从TSI系统机柜超速保护输出继电器K17线圈A1、A2两端并出一路控制信号至备用的K18继电器线圈A1、A2两端。

2.3.2 从K18继电器11和14脚（DZZJ57、DZZJ58）引出一副常开干接点跳机信号，通过跨盘电缆引至ETS柜IN4-U4端子排1、2脚备用输入通道2。

2.3.3 从ETS柜输出端子排U10（OUT3）的H3、H4端子通过电缆将超速跳机首出记忆信号送至DCS系统机柜CBH07-1844-16通道接线端子。

2.3.4 修改ETS系统PLC逻辑组态中的备用2通道逻辑，作为超速跳机保护逻辑。

2.3.5 在DCS系统逻辑组态中增加超速跳机首出记忆信号的点和ETS画面中增加超速跳机首出记忆信号的显示。

3 AST电磁阀控制电源

3.1 优化前设计

主机保护系统采用经典的紧急控制单元，汽机危急遮断系统通过控制其4个遮断电磁阀，泄去自动停机危急遮断总管油压，实现关闭汽轮机所有阀门的目的。为提高系统可靠性，4个遮断电磁阀（20/AST）采取串并联混合连接系统形式。ETS通过4个AST电磁阀带电控制高压油的建立。当4个AST电磁阀带电，建立起高压油压，汽轮机挂闸。当AST1，AST3电磁阀中任意一个失电，同时AST2、AST4电磁阀任意一个失电，高压油失去，汽轮机打闸。而ETS机柜双电源来自汽机热控电源柜UPS与保安电源，引入ETS机柜的两路电源经过切换模块出来冗余的220VAC电源两路，一路电源串入AST1，AST3电磁阀回路，另外一路串入AST2，AST4电磁阀回路。此种接法保证了机组正常运行情况下，任意一路电源失去，4个AST能保持继续带电，但此种设计存在设备误动可能性，当4个AST电磁阀火线任意一个接地极有可能将电源切换模块烧掉，造成4个AST电磁阀同时失电，汽轮机跳机。

3.2 优化内容

ETS机柜两路电源不经过电源切换模块，直接采取UPS电源控制AST1、AST3电磁阀，保安电源控制AST2，AST4电磁阀。此种设计方案防止机组的误动，当任意一路电源失去或者任意一路电源火线接地只会让AST1、AST3失电或者AST2、AST4失电，由于危急遮断电磁阀采用串并联混合连接系统形式，此种情况不会导致机组停运，保证了机组长期稳定安全运行。

4 大轴相对振动保护

4.1 优化前设计

主机检测TSI部分采用EPRO MMS6000系列，振动测量由X、Y两个方向的相对振动组成。保护逻辑为：当任意瓦的X或Y向相对振动达危险值时发“汽轮机振动大”保护信号，送至ETS系统跳机。振动保护动作的准确性与振动探头的安装位置有关，若振动探头的安装间隙过小，探头端部的线圈绝缘层磨损会造成线圈短路或开路，保护存在误动可能性。若探头的安装间隙过大，探头的工作点超出其线性工作区会影响测量精度，可能造成保护误动作或拒动作。

4.2 优化内容

针对大轴相对振动存在的问题进行了如下优化，将大轴相对振动保护逻辑修改为任意大轴X向振动值达到危险值且Y向达到报警值或者Y向振动值达到危险值且X向达到报警值时发“汽轮机振动大”保护信号，送至ETS系统跳机，防止了由于单个振动探头或者延长电缆有问题，造成保护误动作。

5 结束语

通过机组TSI超速试验和电源试验以及本厂主机保护的优化完善，对保证机组安全、稳定运行、降低停机、设备损坏机率，提高经济效益都有深远的意义。

参考文献

[1]谷俊杰，丁长富.汽轮机控制系统和保护[M].中国电力出版社，2002.

[2]吴季兰.汽轮机设备及系统[M].中国电力出版社，1998.

作者简介：张永旺（1988-），籍贯：天津，本科学历，职位：助理工程师，研究方向：电力自动化。