淺析300MW汽輪機ETS保護系統(tǒng)優(yōu)化與完善

郭林海

摘 要：本文以華電國際十里泉發(fā)電廠300MW機組ETS改造為例，分析了傳統(tǒng)ETS的組成及其設(shè)計存在的問題，詳細從ETS電源系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)及TSI系統(tǒng)提出了技術(shù)改造方案并實施，取得良好改造效果，確保了機組安全穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：火電廠；汽輪機；危急保護；ETS；TSI

通過總結(jié)近幾年發(fā)生的因 ETS 系統(tǒng)（含 TSI 系統(tǒng)）設(shè)備原因造成的機組非停事件，發(fā)現(xiàn)目前各 ETS 系統(tǒng)的功能原理設(shè)計存在較大差異，由于多數(shù) ETS 系統(tǒng)為設(shè)備廠家配供，出于節(jié)省成本、對二十五項反措理解偏差及片面強調(diào)保護主設(shè)備的觀念影響，對 ETS 自身的可靠性考慮不周，造成發(fā)生多次因為 ETS 系統(tǒng)本身故障原因造成的機組非停。為提高 ETS系統(tǒng)的可靠性，減少因為 ETS 系統(tǒng)原因造成的機組非停，目前華電國際十里泉發(fā)電廠對300MW機組ETS 系統(tǒng)進行改造或升級，通過對在役的 ETS 系統(tǒng)原理設(shè)計總結(jié)優(yōu)化，對目前采用 PLC 實現(xiàn)方式的 ETS 系統(tǒng)提出優(yōu)化提高可靠性的方案，確保了機組的安全運行。

1 設(shè)備介紹

華電國際十里泉發(fā)電廠2×300MW機組為哈爾濱汽輪機廠制造C330/300-16.7/1.0/537/537型汽輪機，是以美國西屋公司的30萬千瓦考核機組的技術(shù)為基礎(chǔ)，對通流部分進行改進后的新型汽輪機，是亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽反動式汽輪機。汽輪機采用數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）。ETS保護裝置由PLC及其控制回路構(gòu)成，危急遮斷系統(tǒng)是ETS觸發(fā)信號或DEH觸發(fā)信號驅(qū)動AST電磁閥失電，從而泄去高壓抗燃油，實現(xiàn)緊急停機。

2 問題提出及優(yōu)化

2.1 ETS系統(tǒng)電源系統(tǒng)優(yōu)化

2.1.1 目前現(xiàn)狀

目前兩臺300MW機組 ETS 控制系統(tǒng)及機組跳閘 AST 電磁閥驅(qū)動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關(guān)、兩個電源監(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交流電源失電報警送至DCS系統(tǒng)一級報警。AST電磁閥電源一路UPS電源為#1、#3AST電磁閥供電，另一路保安段電源為#2、#4電磁閥供電。并加裝雙路電源接觸器切換裝置。試驗電磁閥電源由ETS電源供給改為取自熱控儀表電源柜。新方案實現(xiàn)兩段電源隔離，正常兩路分路供電，并在任一路失電時自動切換至另一路供電，保證有一路電源為不間斷供電，與分路單獨供電相比，可避免單路失電情況下保護拒動，即使發(fā)生切換的一路電源有切換時間差，但不影響系統(tǒng)正常工作。

2.2 ETS系統(tǒng)PLC優(yōu)化

2.2.1 目前現(xiàn)狀

兩臺300MW機組 ETS 控制系統(tǒng)分別為兩套PLC冗余配置，因受PLC系統(tǒng)限制，潤滑油壓、真空、抗燃油壓力開關(guān)等重要保護信號分別集中在同一塊卡件上沒能滿足重要保護輸入信號分散在不同卡件上的要求。同時ETS系統(tǒng)配套設(shè)備廠家出于節(jié)省成本的目的，各保護信號的輸入方式多采用現(xiàn)場信號直接并聯(lián)輸入到主輔PLC輸入DI模件，此種方式存在主、輔PLC的DI模件采樣電壓信號直接并聯(lián)的問題，對系統(tǒng)工作的可靠性有潛在的影響。并且部分保護的信號沒有采用冗余配置方式，仍存在單一信號參與保護的問題。

2.2.2 優(yōu)化方案

對300MW機組ETS系統(tǒng)升級改造，在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上升級采用西門子技術(shù)，增加輸入、輸出卡件，滿足保護回路重要信號冗余分散配置的要求，對PLC控制器組態(tài)修改、調(diào)試，提高系統(tǒng)可靠性。MFT信號由一路改為三路，分別送至三塊DI卡，在組態(tài)內(nèi)部實現(xiàn)三取二冗余輸出。將原ETS三路超速保護信號分別布置到三塊DI卡，在組態(tài)內(nèi)部實現(xiàn)三取二冗余輸出。新增三路主油開關(guān)跳閘信號，分別送至三塊DI卡，在組態(tài)內(nèi)部實現(xiàn)三取二冗余輸出。徹底消除單點保護。所有參與保護的輸入信號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分散至不同的輸入信號卡件，避免單一信號參與保護造成的保護誤動或拒動。如參與保護的信號只能送出一路信號，可將外部信號送三路信號擴展中間繼電器，防止PLC單一DI通道故障造成保護誤動。對300MW機組ETS系統(tǒng)升級改造后，滿足保護回路重要信號冗余分散配置的要求，能夠解決重要保護信號集中在同一卡件上的問題，不會因某個卡件故障造成機組誤跳閘問題，減少ETS系統(tǒng)設(shè)備誤動次數(shù)，提高ETS系統(tǒng)可靠性。

2.3 TSI系統(tǒng)優(yōu)化

2.3.1 目前現(xiàn)狀

兩臺300MW機組汽輪機機振動測量裝置均采用本特利TSI3500系統(tǒng)，測量振動、位移等保護測點信號，測量裝置卡件3500/42卡，每塊卡件分別接入4路信號，通過邏輯判斷后集中有3500/32卡保護輸出，單個信號檢查或維護需解除其它測點保護信號，不利于機組的安全穩(wěn)定運行，由于振動及位移測點屬機組重要保護信號，給機組的安全穩(wěn)定運行帶來巨大風險。

2.3.2 優(yōu)化方案

購買測量裝置增加3500/42測量卡件，在每臺機組TSI3500控制機柜下方有予留按裝設(shè)備位置，利用機組檢修機會開孔按裝，將現(xiàn)場就地來信號合理分配至新增加卡件，振動保護邏輯上分別做成各自軸承X向的危險值與上Y向的報警值作為測點X向的保護邏輯輸出，反之Y向做成Y向的危險值與上X向的報警值作為測點Y向的保護邏輯輸出，這樣即解決了測點分布集中的問題又解決了單點保護的問題。

3 效果分析

改造后的ETS系統(tǒng)，方便了檢修人員的檢查維護，減少了設(shè)備誤動的風險，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性。同樣電源的改造，單點保護的消除，降低了外在因素造成信號誤發(fā)，設(shè)備誤動的風險、提高了設(shè)備的穩(wěn)定性，保障了機組的安全穩(wěn)定運行。

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