汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析及優(yōu)化措施

王幸石

摘要：作為保證汽輪機(jī)蒸汽進(jìn)氣閥門(mén)當(dāng)汽輪起所運(yùn)行的數(shù)據(jù)參數(shù)超過(guò)正常值而做出正確的反應(yīng)重要系統(tǒng)，汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)顯得尤為重要，基于此，本文主要是通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)可靠性進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施，以此希望可以切實(shí)發(fā)揮ETS保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)作用，保證汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);ETS保護(hù)系統(tǒng);可靠性;優(yōu)化

引言

汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)是保證汽輪機(jī)正常安全運(yùn)行的關(guān)鍵，一旦汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)某種故障，系統(tǒng)是第一時(shí)間啟動(dòng)應(yīng)急遮斷，然后在機(jī)組中起到關(guān)鍵的保護(hù)作用。此外，保護(hù)系統(tǒng)作為汽輪機(jī)機(jī)組最后一個(gè)自動(dòng)保護(hù)裝置加強(qiáng)對(duì)該系統(tǒng)的可靠性分析，對(duì)于保證汽輪機(jī)的正常運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)可靠性

1.1 I/O有效分配

ETS保護(hù)系統(tǒng)主要是通過(guò)低壓潤(rùn)滑油和真空低壓完成相應(yīng)的保護(hù)工作，該系統(tǒng)的應(yīng)用原理主要是通過(guò)應(yīng)用三個(gè)冗余設(shè)計(jì)對(duì)冷凝器和潤(rùn)滑油總線管安裝一個(gè)特殊的獨(dú)立開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝器和潤(rùn)滑油母管運(yùn)行的有效監(jiān)督管理。

1.2 ETS控制系統(tǒng)電源回路

在ETS保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，無(wú)論是PLC還是AST電源都采用220VAC電源，當(dāng)控制柜接收UPS和安全段冗余電源時(shí)，依靠電源切換裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)AST電磁閥和PLC組件的電源供電，還可以實(shí)現(xiàn)1PS和2PS之間的模塊電源供電，通過(guò)轉(zhuǎn)換模塊的應(yīng)用可以促進(jìn)PLC冗余I/O電源。因?yàn)楸０捕我约癠PS兩路的電源均是在正常狀態(tài)下進(jìn)行電源的切換，所以通過(guò)上述操作后則可以變?yōu)閁PS電源。而汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中如果突然出現(xiàn)故障，則該系統(tǒng)就是通過(guò)I/O切換阿里實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的保護(hù)以及供電。但即使如此，根據(jù)相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，UPS電源如果處于斷開(kāi)的狀態(tài)，安全油壓則會(huì)明顯下降，進(jìn)而導(dǎo)致DEH閥門(mén)會(huì)發(fā)生自動(dòng)關(guān)閉的情況且安全母管上所設(shè)有的判斷油壓的開(kāi)關(guān)也會(huì)達(dá)到動(dòng)作值，進(jìn)而致使DEH系統(tǒng)發(fā)出故障信號(hào)使得ETS系統(tǒng)跳閘，所以，該系統(tǒng)仍需要進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。

2 ETS系統(tǒng)現(xiàn)狀以及具體應(yīng)用

2.1 ETS 系統(tǒng)現(xiàn)狀

根據(jù)電廠的實(shí)際應(yīng)用，分析了ETS控制系統(tǒng)的可靠性。電廠2號(hào)機(jī)組是美國(guó)通用電氣公司的控制系統(tǒng)，保護(hù)系統(tǒng)有控制柜，CPU為320系列，卡件集中配置，電源模塊為單一配置。ETS系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)汽輪機(jī)跳閘的主要保護(hù)信號(hào)采集和保護(hù)功能，包括110VDC跳閘硬布線電路，24VDC供電電路采用雙冗余電源模塊。

2.2 ETS 保護(hù)系統(tǒng)使用情況

結(jié)合某電廠汽輪機(jī)組ETS控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行可靠性分析，主要問(wèn)題有以下幾種：1）2號(hào)機(jī)組ETS系統(tǒng)跳閘硬回路失電保護(hù)拒動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，手動(dòng)跳閘及ETS跳閘是通過(guò)PLC節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)ETS110VDC主跳閘回路，若中間繼電器24V電源系統(tǒng)故障，將導(dǎo)致機(jī)組危機(jī)狀態(tài)下無(wú)法通過(guò)手動(dòng)停機(jī)按鈕和ETS跳閘系統(tǒng)停機(jī)。2）2號(hào)機(jī)組ETS系統(tǒng)的通信系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)有效的冗余配置，最終導(dǎo)致不具備無(wú)擾切換的功能。而根據(jù)規(guī)定，IO模件供電的直流電源，通訊網(wǎng)絡(luò)等均采用完全獨(dú)立的冗余配置，且具備無(wú)擾切換功能。3）機(jī)組ETS控制系統(tǒng)的輸入和輸出卡件不能實(shí)現(xiàn)全程完全獨(dú)立的原則，根據(jù)規(guī)定要求，所有重要的主、輔機(jī)保護(hù)都應(yīng)采用三取二的邏輯判斷方式，保護(hù)信號(hào)應(yīng)遵循從取樣點(diǎn)到輸入模件全程相對(duì)獨(dú)立的原則#確因系統(tǒng)原因測(cè)點(diǎn)數(shù)量不夠，應(yīng)有防保護(hù)誤動(dòng)措施。4）2號(hào)機(jī)組曾發(fā)生雷擊故障，但查詢SOE沒(méi)有找到相關(guān)行程記錄，分析原因可能是室外電纜進(jìn)入雷電波，最終導(dǎo)致PLC誤判、跳閘。然而，由于傳導(dǎo)時(shí)間短，SOE無(wú)法捕獲相應(yīng)的信號(hào)。目前，市場(chǎng)上的ETS系統(tǒng)設(shè)計(jì)，無(wú)論原理還是功能都存在較大差異，而實(shí)際生產(chǎn)中的絕大多數(shù)是供設(shè)備制造商供應(yīng)的，這導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程無(wú)法有效實(shí)施二十五項(xiàng)對(duì)策，而在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)主要設(shè)備的保護(hù)無(wú)法有效擴(kuò)大，對(duì)于系統(tǒng)的整體可靠性有很大的影響，系統(tǒng)故障的概率，為了進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計(jì)者需要進(jìn)一步優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)。

3汽輪機(jī) ETS 保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化措施

3.1 I/O點(diǎn)應(yīng)用中問(wèn)題的解決

為了更好地發(fā)揮汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)作用，有效地解決I/O點(diǎn)應(yīng)用中存在的問(wèn)題，具體優(yōu)化措施為：首先，應(yīng)盡可能的采用分散信號(hào)的接入方式來(lái)緩解不同冗余潤(rùn)滑油低壓信號(hào)需要分別介入操作，進(jìn)而促使其具有獨(dú)立運(yùn)行的功能，有效防止原有系統(tǒng)當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行的情況;其次，重新進(jìn)行PLC數(shù)據(jù)庫(kù)、三取二遮斷模式以及報(bào)警擴(kuò)展輸出邏輯的組合，進(jìn)而有效改變?cè)腥N冗余獨(dú)立的特性，起到將其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分散的作用，避免由于某個(gè)部件出現(xiàn)故障而影響整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況。

3.2 ETS控制系統(tǒng)電源回路問(wèn)題的改進(jìn)

為了促進(jìn)汽輪機(jī)安全運(yùn)行，在對(duì)ETS控制系統(tǒng)電源回路的方式進(jìn)行優(yōu)化過(guò)程中必須要將原有系統(tǒng)中的問(wèn)題進(jìn)行解決，進(jìn)而提升其電源回路應(yīng)用效率。譬如，可以通過(guò)采取相關(guān)措施來(lái)促使該系統(tǒng)電源回路具有冗余切換的功能，進(jìn)而消除其保護(hù)誤動(dòng)故障等。具體優(yōu)化措施為：首先，在進(jìn)行電源的切換之前可以優(yōu)先對(duì)AST1以及AST3電磁閥供電電源進(jìn)行優(yōu)化布置，通過(guò)應(yīng)用UPS電源保證供電的科學(xué)性，然后通過(guò)電源前的電源開(kāi)關(guān)優(yōu)化安排，也能有效發(fā)揮電力保障作用，實(shí)現(xiàn)正常供電，從而提高系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和效率：其次，兩套方法和操作線，即在汽輪機(jī)跳閘按鈕常閉觸電串聯(lián)設(shè)計(jì)上要連接到AST1、AST3電磁閥電源和AST2、AST4電磁閥電源回路之中;最后，通過(guò)上述優(yōu)化之后，保安段以及UPS電源均會(huì)處于獨(dú)立的運(yùn)行方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)危急遮斷液壓組件上供電，進(jìn)而促使每個(gè)不同的電磁閥均可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。為此，即便汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中一個(gè)電磁閥發(fā)生了故障，也僅一個(gè)AST電磁閥存在跳閘故障，并不會(huì)影響到其他電磁閥功能發(fā)揮，進(jìn)而可以保證整個(gè)油壓的穩(wěn)定，避免汽輪機(jī)出現(xiàn)誤動(dòng)跳閘情況。與此同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化電源回路還可以有效的發(fā)揮該系統(tǒng)危急遮擋模塊的優(yōu)勢(shì)作用，即當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)故障時(shí)，油壓狀態(tài)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)則會(huì)向DEH操作站發(fā)出警報(bào)，從而相關(guān)人員則可以及時(shí)準(zhǔn)確的采取處理措施，而且當(dāng)該系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，汽輪機(jī)的操作按鈕也將進(jìn)入自動(dòng)操作環(huán)節(jié)，AST電磁閥電源電路可直接切斷，直至系統(tǒng)處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，屆時(shí)相關(guān)人員在維修后系統(tǒng)將恢復(fù)正常運(yùn)行，從而發(fā)揮該保護(hù)系統(tǒng)在汽輪機(jī)機(jī)組中的保護(hù)作用優(yōu)勢(shì)。

總而言之，作為保證汽輪機(jī)蒸汽進(jìn)氣閥門(mén)當(dāng)汽輪起所運(yùn)行的數(shù)據(jù)參數(shù)超過(guò)正常值而做出正確的反應(yīng)重要系統(tǒng)，汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)顯得尤為重要，但是由于各方面因素的影響致使該系統(tǒng)仍需要進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，為此，通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的可靠性分析來(lái)提出了優(yōu)化措施，如采用分散信號(hào)的接入方式來(lái)緩解不同冗余潤(rùn)滑油低壓信號(hào)需要分別介入操作，進(jìn)而促使其具有獨(dú)立運(yùn)行的功能等措施，從而提升汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)作用，保證汽輪機(jī)安全高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]周旭戰(zhàn)，楊亞飛，張順利，等. 一起330MW汽輪機(jī)組異常跳閘原因分析及ETS系統(tǒng)改進(jìn)[J]. 中國(guó)電力，2018，51（5）：39-46.

[2]張正賀. 淺談汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)可靠性的分析及改進(jìn)[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2017（10）：260-260.

[3]李文輝，丁明青. 提高國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型汽輪機(jī)組ETS低真空保護(hù)可靠性實(shí)例[J]. 儀器儀表用戶，2017，24（7）：84-87.