汽輪機危急跳閘系統(tǒng)的探討

時間：2019-07-05作者：河北國源電氣股份有限公司瀏覽：51

　　摘要：汽輪機危急跳閘系統(tǒng)即ETS系統(tǒng)（Emergency Trip System），它是根據汽輪機安全運行的要求，接受就地一次儀表、TSI二次儀表以及其它系統(tǒng)來的停機信號，控制停機電磁閥，使汽輪機組緊急停機，保護汽輪機的安全。廣義地講，它包括機械危急遮斷系統(tǒng)，電氣保護裝置及現場檢測執(zhí)行元件等在內的所有保護部套。其中危急遮斷系統(tǒng)包括機械危急遮斷器，危急遮斷油門及其試驗裝置、手動停機裝置、軸向位移遮斷裝置、真空低遮斷裝置、隔膜閥等。電氣保護裝置包括電氣柜、電源、電子線路板、計算機卡件、繼電器、接觸器、電氣線路及其保護邏輯等。就地執(zhí)行元件包括用于截斷汽輪機進汽的主汽閥及其油動機、再熱主汽閥及其油動機，緊急停機電磁閥、各種壓力、溫度、行程開關等。狹義地講，ETS系統(tǒng)僅指電氣保護裝置及其電氣檢測、執(zhí)行元件。本文對ETS系統(tǒng)的設置原則、方法進行一些初步的探討，以進一步做到ETS設計的規(guī)范化，并對火電機組有一定的借鑒作用。
　　關鍵詞：汽輪機 ETS 保護
　　一、ETS設計的基本要求汽輪機危急跳閘系統(tǒng)ETS(EMERGENCY TRIP SYSTEM)的主要任務是監(jiān)督對機組安全有重大影響的某些參數，當這些參數超過安全限定值時，該系統(tǒng)就通過AST電磁閥失電泄去汽機危急遮斷油，關閉汽機全部蒸汽進汽閥門，緊急停機。因此，對于ETS設計的基本要求就是高可靠性。DCS系統(tǒng)發(fā)展到現階段，雖然越來越多的廠家對DCS系統(tǒng)本身的可靠性并不持十分懷疑態(tài)度，但鑒于ETS的特殊地位，對EST設計提出的高要求也是應該和合理的。
　　二、ETS系統(tǒng)概述
　　ETS是在緊急情況下，迅速關閉汽輪機進汽閥門，切斷汽輪機所有進汽的保護系統(tǒng)。ETS設計一般包括硬件設計和軟件設計兩個方面，因此其可靠性設計也體現在這兩個方面。 ETS硬件設計主要包括ETS監(jiān)視的參數類型和數量(即哪些參數會危急到機組安全并需要立即停機)、跳閘控制塊、試驗塊的設計，以及ETS在 DCS系統(tǒng)中控制器和I/0模件的分配設計等。 ETS軟件一般由汽輪機廠家配套供應，設計主要包括對ETS監(jiān)視參數(即輸入信號)的處理回路、跳閘回路、試驗回路和跳閘首出回路以及報警回路的設計等。ETS的可靠性設計也從上述兩方面進行考慮，但各個廠家或設計院或工程實施方考慮的方面也不盡相同。ETS監(jiān)視的參數一般有:潤滑油壓低跳閘、真空低跳閘、EH油壓低跳閘、軸向位移大跳閘、振動大跳閘、脹差大跳閘、DEH超速跳閘、發(fā)電機跳閘、鍋爐MFT跳閘、DEH故障停機、高排壓比低停機、主汽溫度低跳閘、高壓缸排汽溫度高高、發(fā)電機定子冷卻水斷水、手動停機等。
　　ETS系統(tǒng)設置原則
　　ETS系統(tǒng)的設置應本著簡潔、直接、獨立、快速的原則：
　　盡量減少各種中間環(huán)節(jié)和時間延遲，盡量避免轉接、擴展和轉換。因此不能將信號傳遞串接使用。
　　ETS系統(tǒng)應為一個獨立的系統(tǒng)，具有獨立的供電系統(tǒng)，要求采用冗余的直流電源和交流電源（當不能采用獨立電源或失電后保護邏輯不能被執(zhí)行時，則必須設計成失電跳機方式，如帶電跳閘，應有在線電源監(jiān)視、報警）。
　　4個AST停機電磁閥中1、3以及2、4應采用不同的電源。
　　ETS系統(tǒng)一般應設置為失勵遮斷方式。
　　ETS系統(tǒng)必須設置成冗余配置，即為一套系統(tǒng)故障時，另一套仍然具有使汽機停止運行的一切功能，且故障的一套系統(tǒng)可進行在線維修、更換，而不對保護功能和機組運行有任何影響。
　　ETS系統(tǒng)的邏輯由于要求快速，失勵遮斷等要求，因此在不能保證通訊可靠、快速的情況下，不允許通過DPU（上位機）來實現ETS邏輯。
　　ETS系統(tǒng)應具有記錄首出跳機原因或事故順序記錄功能，當不能實現時，也必須通過其它系統(tǒng)來實現。
　　一般情況下，只報警而不停機的信號不進入ETS系統(tǒng)，跳機后聯動其它設備的功能不在ETS系統(tǒng)內完成，應由其它系統(tǒng)完成。
　　ETS系統(tǒng)在接到運行人員的掛閘或復位指令前，不允許自動復位或使汽機掛閘，更不允許自動打開汽輪機閥門。
　　一般不允許設置保護投切開關，以免保護功能被錯誤地切除，但在條件允許情況下，可考慮便于調試的措施。在特殊情況下，必須后備投切開關時，該開關必須具有可記錄的功能，保護切除后，應有報警提示。
　　一般不單獨設置ETS操作、試驗面板，而在DEH或DCS系統(tǒng)中進行。
　　汽機進行機械超速試驗時，ETS配合禁止ETS號。正常運行時，ETS可分別進行4個AST電磁閥試驗。
　　對取消機械危急遮斷器的機組，不允許有禁止（或切除）ETS超速的信號存在。
　　對冗余測量通道，可對測量通道進行試驗，這些試驗由ETS外的系統(tǒng)來完成。
　　四、常見的ETS保護信號的邏輯關系（以上海汽輪機和東方汽輪機為例）
　　1．超速保護：上海汽輪機有限公司ETS超速保護信號由兩路組成，一路為就地測速元件直接送ETS機柜3個模擬量轉速信號，經過ETS軟件分別進行定值判斷，得到3個數字量信號，然后經過ETS機柜軟邏輯“三取二”的判斷，進行停機保護；另一路為從就地測速元件直接送DEH機柜轉速的模擬量信號，經過DEH軟件分別進行110%超速判斷，然后經過DEH的軟邏輯判斷，送出一個數字量信號，最后再通過DEH 的DO卡件硬接線送ETS機柜，作為DEH超速保護跳閘汽輪機。東方汽輪機有限公司是將就地的測速元件送TSI機柜，TSI經過110%超速判斷送給ETS，ETS經過邏輯中“三取二”的判斷，進行跳機保護。
　　2．軸位移大保護：上海汽輪機有限公司以四個軸位移探頭將模擬量信號送TSI控制柜（每側各兩個），經過TSI軸位移邏輯中的定值判斷，然后將得到的數字量信號送ETS機柜，ETS機柜做 “同側相或、異側相與”邏輯判斷，進行跳機保護；東方汽輪機有限公司以三個軸位移探頭將模擬量信號送TSI控制柜（一側一個，另一側兩個），經過TSI軸位移邏輯中的定值判斷，得到三個數字量信號，然后將得到的數字量信號送ETS機柜，ETS機柜做“三取二”的邏輯判斷，進行跳機保護。
　　3．EH油壓力低保護：上海汽輪機有限公司以就地四個EH油壓低開關的數字量信號送ETS控制柜（每側各兩個），經過ETS軟件進行“同側相或、異側相與”的邏輯判斷，進行跳機保護；東方汽輪機有限公司以三個EH油壓低開關的數字量信號送ETS控制柜，經過ETS軟件進行三取二的邏輯判斷，進行跳機保護。上海汽輪機有限公司和東方汽輪機有限公司的潤滑油壓力低、真空底停機保護送ETS的信號和邏輯設置同EH油壓力低跳機保護。
　　4．振動大保護：上海汽輪機有限公司振動大跳機保護以就地的振動探頭將模擬量送到TSI控制柜，TSI控制柜將每個模擬量經過定值判斷后轉換成數字量，然后通過硬接線送到ETS機柜，進行跳機保護；東方汽輪機有限公司的振動大跳機保護邏輯關系與上海汽輪機有限公司的邏輯關系相同。
　　5．DEH裝置失電：它是DEH機柜通過一組硬接線將DEH信號送ETS機柜，進行跳機保護。
　　6．脹差大保護：上海汽輪機有限公司的脹差大跳機保護一般分為高壓差脹大和低壓差脹大兩組保護信號，它是將就地的一次元件信號送TSI進行定值判斷，然后在邏輯中“相或”運算，最后用硬接線送一個信號給ETS，進行停機保護。東方汽輪機有限公司的脹差大停機保護邏輯關系與上海汽輪機有限公司的邏輯關系相同。
　　7．手動打閘保護：手動打閘保護一般是將操作盤上的雙回路按紐進行串聯，然后通過硬接線送到ETS機柜，進行跳機保護。
　　8．發(fā)電機跳閘保護：發(fā)電機跳機保護信號是通過每個發(fā)變組保護機柜（機組一般有三個發(fā)變組保護機柜）給ETS機柜各送一個發(fā)電機跳閘信號，然后將它們在邏輯中做“相或”比較，進行跳機保護。
　　9．MFT跳閘保護：通過MFT跳閘柜硬接線信號送ETS機柜，進行跳閘保護。
　　10．發(fā)電機斷水保護：它是DCS軟件控制系統(tǒng)對定子冷卻水流量信號進行判斷，以硬接線的方式送給ETS機柜，進行停機保護。
　　11．葉片金屬溫度高高：它是就地溫度元件送給DEH模擬量信號，DEH經過軟邏輯進行定值判斷，以硬接線的方式送給ETS進行停機保護。
　　12．汽輪機排汽溫度高：它是汽機排汽溫度元件將模擬量信號送DCS，在DCS上進行定值判斷，然后以硬接線的方式將數字量送給ETS，進行停機保護。
　　13．發(fā)電機定子冷卻水流量低：它一般是是以就地流量開關通過硬接線直接送給ETS機柜，在ETS中進行“三取二”的邏輯判斷，進行停機保護。
　　五、小結
　　從上述的應用中我們不難看出，ETS與DCS和電氣保護柜等連接的信號，邏輯設置基本相同；然而對汽輪機配套設備的ETS邏輯設計有所不同，非常重視并采取種種措施來提高其可靠性，但采取的方法卻有著一定的差別，如果能有相應的規(guī)范出臺，讓大家有據可查，這對機組安全將大有益處。
　　參考文獻
　　[1]上海新華控制技術（集團）有限公司，電站汽輪機數字式電液控制系統(tǒng)，中國電力出版社，2005
　　[2]華電大通發(fā)電有限公司ETS設計說明
　　[3]陜西錦界能源發(fā)電有限公司ETS設計說明
　　[4]印度督伽坡電廠ETS設計說明




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