660MW汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化與完善

摘 要：文章闡述了ETS保護(hù)控制系統(tǒng)的原理和特點。針對漳電同華電廠660MW機(jī)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(yùn)結(jié)果表明，改造后保證了汽輪機(jī)長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：ETS保護(hù)；TSI超速；AST電磁閥電源

引言

熱控保護(hù)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(hù)對機(jī)組主輔機(jī)設(shè)備的可靠性和安全性具有十分重要作用。同華電廠2*660MW機(jī)組于2010年中旬投產(chǎn)以來，陸續(xù)出現(xiàn)了一些不安全問題，例如：檢修人員在保護(hù)投退時誤操作、油壓保護(hù)系統(tǒng)管路及閥門漏油、ETS超速以及電源問題造成機(jī)組停運(yùn)事故等。針對運(yùn)行中出現(xiàn)的上述問題，技術(shù)人員對ETS保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的改造和優(yōu)化，大大提高了保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

1 系統(tǒng)概況

汽輪機(jī)危急跳閘系統(tǒng)（ETS）是汽輪機(jī)保護(hù)最重要的一環(huán)，它是汽輪機(jī)電跳閘的出口，其運(yùn)行安全與否直接影響到汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。ETS監(jiān)測汽輪機(jī)的一些重要參數(shù)，如：潤滑油壓力、凝汽器真空、汽機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子振動、軸向位移等，當(dāng)這些參數(shù)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(jī)的主汽閥和調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)閉，完成汽輪機(jī)跳閘的功能，使汽輪機(jī)緊急停機(jī)，處于安全狀態(tài)，以避免發(fā)生嚴(yán)重的后果。同華電廠ETS控制系統(tǒng)采用PLC雙機(jī)雙電源設(shè)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(jī)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(zhǔn)確無誤地使汽輪機(jī)組停機(jī)，所以該套裝置設(shè)置為雙PLC運(yùn)行方式。由于雙PLC是并列運(yùn)行，互不干擾，并具有“或”的關(guān)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(qiáng)大功能，使ETS系統(tǒng)的人機(jī)界面成為DCS系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)?？梢苑奖愕貙φ麄€ETS系統(tǒng)進(jìn)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(shè)置聲光報警。并且把汽輪機(jī)跳閘的首出原因送進(jìn)了事故追憶系統(tǒng)（SOE），可以方便的查找汽輪機(jī)跳閘原因。

2 TSI超速保護(hù)原理

2.1 優(yōu)化前設(shè)計

我公司110%超速保護(hù)設(shè)置兩套，分別為DEH超速和TSI超速，現(xiàn)只有DEH超速進(jìn)入ETS主保護(hù)邏輯，而TSI超速保護(hù)動作后，不經(jīng)過ETS內(nèi)部邏輯，直接通過跳機(jī)繼電器ZJ1和ZJ2跳機(jī)，轉(zhuǎn)速下降后，TSI超速由于沒有自保持邏輯，將自動復(fù)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(hù)相當(dāng)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(jìn)行事故追憶，增加了事故分析的難度。

2.2 優(yōu)化內(nèi)容

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

2.3 優(yōu)化方案

2.3.1 從TSI系統(tǒng)機(jī)柜超速保護(hù)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(jī)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(jī)首出記憶信號送至DCS系統(tǒng)機(jī)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(jī)保護(hù)邏輯。

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

主機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采用經(jīng)典的緊急控制單元，汽機(jī)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(jī)危急遮斷總管油壓，實現(xiàn)關(guān)閉汽輪機(jī)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(dāng)4個AST電磁閥帶電，建立起高壓油壓，汽輪機(jī)掛閘。當(dāng)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(jī)打閘。而ETS機(jī)柜雙電源來自汽機(jī)熱控電源柜UPS與保安電源，引入ETS機(jī)柜的兩路電源經(jīng)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(jī)組正常運(yùn)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(shè)計存在設(shè)備誤動可能性，當(dāng)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(jī)跳機(jī)。

3.2 優(yōu)化內(nèi)容

ETS機(jī)柜兩路電源不經(jīng)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(shè)計方案防止機(jī)組的誤動，當(dāng)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(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)，保證了機(jī)組長期穩(wěn)定安全運(yùn)行。

4 大軸相對振動保護(hù)

4.1 優(yōu)化前設(shè)計

主機(jī)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(hù)邏輯為：當(dāng)任意瓦的X或Y向相對振動達(dá)危險值時發(fā)“汽輪機(jī)振動大”保護(hù)信號，送至ETS系統(tǒng)跳機(jī)。振動保護(hù)動作的準(zhǔn)確性與振動探頭的安裝位置有關(guān)，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(hù)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(hù)誤動作或拒動作。

4.2 優(yōu)化內(nèi)容

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

5 結(jié)束語

通過機(jī)組TSI超速試驗和電源試驗以及本廠主機(jī)保護(hù)的優(yōu)化完善，對保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行、降低停機(jī)、設(shè)備損壞機(jī)率，提高經(jīng)濟(jì)效益都有深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)

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

[2]吳季蘭.汽輪機(jī)設(shè)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(xué)歷，職位：助理工程師，研究方向：電力自動化。