某机组ETS系统DCS系统一体化改造

2017-06-27魏东

中国设备工程 2017年12期

关键词：跳机模件汽机

魏东

（郑州裕中能源有限责任公司，河南郑州 452375）

某机组ETS系统DCS系统一体化改造

魏东

（郑州裕中能源有限责任公司，河南郑州 452375）

针对某厂1号机组ETS系统设备老化，可靠性低以及系统本身无历史追忆等情况，对ETS系统DCS系统一体化进行可行性研究，选用由主机DCS厂家生产的硬逻辑实现汽机保护ETS-V系统，利用机组停机检修机会对ETS系统进行改造，结合改造对三重冗余LPC模件的ETS系统进行说明，取消单点保护，所有保护信号采用冗余配置，对改造后的ETS系统进行各项性能测试和各工况试验。结果表明，ETS系统可靠性和稳定性大大提高，和主机DCS实现无缝衔接， ETS系统DCS系统一体化得到成功应用。

ETS系统；LPC；一体化；DCS；试验

1 概述

某火电厂1号机组汽轮机保护系统，采用OMRON-200 PLC结合继电器回路搭建跳机回路。汽轮机保护动作信号通过硬接线输入至PLC，经过逻辑运算后控制接触器，由接触器触点驱动AST电磁阀和跳机电磁阀，同时通过硬接线向DCS系统的SOE卡件输送汽机跳闸信号。该系统自1994年投产以来设备服役时间已长达16年，经多年运行，部分设备元器件已经老化，直接威胁机组安全运行，而且系统本身没有历史趋势记录和事故跳闸顺序记录功能，不便于进行机组跳闸后的事故分析。

2 ETS系统纳入DCS系统可行性研究

通过对国内同类型机组ETS系统DCS一体化改造后运行情况的调研，以及1号机DCS系统厂家新华控制工程有限公司技术人员进行探讨，若采用传统DCS系统的软逻辑实现，就不可避免地对ETS系统抗保护拒动和误动的能力带来一定的影响：DCS系统通讯中断、卡件故障、主机死机等异常，可能导致汽轮机紧急跳闸保护功能的拒动和误动问题。

针对DCS系统可能发生的故障，决定采用三重冗余LPC模件的ETS结构。该结构主要由3块LPC模件组成。每块LPC模件通过预制专用电缆接受同样的跳机信号，分别进行逻辑判断，同时输出跳机信号。这3路跳机信号在ETS逻辑板上实现“3选2”逻辑判断，当超过2块LPC模件输出跳机信号时，才发出跳机信号，既避免了设备误动又解决了设备拒动，每块LPC模件均能独立完成遮断机组的功能。LPC模件动作速度快，可靠性高，LPC模件的执行周期＜5ms，在出现紧急情况下，立即停止汽轮机运行，保证机组的安全。同时LPC模件还具有顺序事件记录功能，时间分辨率＜1ms，便于查找故障和分析问题。

3 ETS系统DCS系统一体化实施

本次ETS改造硬件配置了两个机柜，一个为模件柜，另一个为端子柜，采用两台UCSA控制器，分别通过联入DCS冗余实时星形网中。ETS模件柜主要包括UCSA控制器、BCNET通讯模件、LPC卡、IO卡件、电源组件、网络组件。端子柜主要包括LPC端子板、ETS2to3组件、DI/DO端子板，继电器组件等。同时BCNET通讯模件的串口与GPS系统实时通讯，使进入LPC端子板的开关量信号会打上时间标签，这些信号通过DCS网络进入SOE系统。当信号发生变化时，SOE系统会生成事件报表，方便热工技术人员快速、准确查找跳机原因。

（1）输入信号处理。1号机组所有保护信号均采用相互独立的一次测量元件和输入通道引入，对所有保护信号进行“二选二”、“三选二”或者“两或一与”逻辑判断，取消单点保护，提高热工保护配置的可靠性。在保护逻辑处理方面，每块LPC卡逻辑相同且相互独立。只有每组LPC卡保护输出通过ETS模件处理后保护才能真正输出，即同一组的任意两块LPC保护输出，汽轮机保护才能动作。某一块LPC模件故障不会引起汽机误跳，并且其它模件的运行能保证汽机在有跳闸条件时跳闸，并不影响机组的保护功能。同时SOE系统会自动生成事件报表，ETS系统给出跳机首出信号。

（2）输出信号处理。1号机ETS系统输出方面配置了两块ETS2/3逻辑运算模件，其运算原理如图3，该模件为硬逻辑运算模件。每块ETS2/3模件同时接受A、B两组LPC模件保护输出信号，F6模件控制AST1/ATS3电磁阀，F7模件控制AST2/AST4电磁阀，F6和F7模件保护输出相或控制停机电磁阀，发15S脉冲信号。两块ETS2/3模件配置，即使其中一块模件故障，也能保证汽轮机保护系统不拒动和误动。此外F6和F7模件接收DEH系统AST电磁阀试验信号，能保证各AST电磁阀能够独立试验而又不影响机组的安全运行。在停机电磁阀控制回路中增加操作台手动按钮停机的硬操回路如图1，在机组ETS系统完全失灵故障时，动作停机电磁阀，保证机组安全。

（3）ETS系统电源。①ETS控制柜电源。采用两套完全独立的电源：大UPS和小UPS对ETS控制柜供电，两路电源同时接入电源切换箱，经电源箱切换向后对控制器和5V 和24V电源模块供电，卡件电源5V和24V全部冗余配置，提高电源的可靠性。②遮断装置电源。AST电磁阀采用两路110VAC供电，AST1/3电磁阀使用一路电源，AST2/4电磁阀使用另一路电源，停机、复位电磁阀采用直流220VDC电源，与AST电磁阀电源分开，这样既防止110VAC电源发生故障，造成保护误动、汽轮机跳闸，同时也防止直流电源故障时，无法停机，提高ETS系统的可靠性，以上电源均有失电报警。

（4）ETS系统与DCS系统通讯。ETS系统配置两台UCSA控制器，通过专用线缆纳入1号机组DCS系统，实现ETS和DCS系统实时通讯，ETS系统控制器只是对三重冗余结构保护回路进行逻辑再现，其逻辑运算不参与保护判断，只是对保护信号进行SOE采集、保护首出判断以及对护信号进行网络传播和共享。