孙亚伟 徐士喜

摘 要：汽轮机危急跳闸系统（ETS）是火力发电机组非常重要主机保护系统，其运行的可靠性直接影响到机组的安全稳定运行。本文以国电蓬莱发电有限公司#2机组ETS系统技术改造为例，介绍以国电智深DCS控制系统为核心的汽轮机ETS系统的构成和功能，研究了ETS系统的可靠性。

关键词：ETS DCS 保护投切

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）03（b）-0026-02

1 原ETS控制系统的概况

国电蓬莱发电有限公司#2机组是2006年投产的330MW的供热机组，汽轮机型号为N330-16.7/538/538，其特点是亚临界中间一次再热凝汽式汽轮机、反动式、单轴、双缸双排汽，高中压合缸、低压缸分流。汽轮机原有的危急跳闸系统ETS采用的是莫迪康PLC控制系统。但该系统不具有“汽轮机紧急跳闸系统跳机继电器应设计为失电动作，硬手操设备本身要有防止误操作、动作不可靠的措施。手动停机保护应具有独立于分散控制系统（或可编程逻辑控制器PLC）装置的硬跳闸控制回路”。原设计中也不带投退保护功能，在投保护时，不能实际观察实际信号的存在情况，容易造成误操作，导致ETS动作发生汽轮机跳闸事故。而且在DCS上无法监视ETS所有状态，不利于汽轮机的参数监视，影响汽轮机安全稳定运行。因此，在2016年#2機组DCS系统改造的过程，该公司对汽轮机危急跳闸系统ETS也进行了改造，采用了国电智深以DCS为核心的ETS系统。

2 ETS系统的构成

国电蓬莱发电有限公司#2机组ETS系统改造方案是将原有用PLC搭建的ETS系统改造为由国电智深提供的DCS系统搭建，采用最新研究的控制和逻辑算法，更为便捷、友好的组态方式，更易于热控检修人员的维护和操作，并能保证整个ETS控制系统的稳定性和可靠性。新ETS控制柜实时接受检测元件、遥停信号、TSI系统信号和DEH系统信号，经逻辑处理后驱动相对应的执行机构、集控室光字牌系统，同时，部分输出信号送到DEH系统，实现汽轮机组的危急跳闸、在线试验、集中监控以及工程师站与上位机进行保护投入/退出操作等功能。

3 ETS系统的功能设计

汽轮机危急跳闸系统ETS的主要任务如下：监视对机组安全有重大影响的参数和状态，当参数超过安全限定值或状态异常威胁机组安全时，通过让AST电磁阀失电从而泄去汽轮机危急遮断油，使汽轮机高压主汽门、高压调门、中压主汽门、中压调门和抽气逆止门失压关闭，实现紧急停机；同时，还具备在线试验和集中监控功能，增加ETS保护投退按钮，以便在线监视ETS保护投入/切除情况。

3.1 ETS基本功能

ETS的基本功能有轴向位移大、振动大、胀差大、发电机主保护连锁、轴承温度高跳闸，手动MFT，DEH失电，DEH跳机，手动停机，电气油开关动作；实现下述逻辑停机：低EH油压跳闸（四取二的并串联）、低真空跳闸（四取二的并串联）、低润滑油压跳闸（四取二的并串联）、DEH超速（三取二）、TSI超速跳闸（三取二）、中压缸排气压力大（三取中）。在保护正常投运的前提下，当上述的任一条件满足，ETS输出通过跳闸回路使得AST电磁阀失电实现紧急停机，保护汽轮机的安全。保护投入/切除运行及操作界面可以对每一个停机条件进行在线监视，投入/退出保护的选择也可在图上进行，停机跳闸的首出原因也会在图上显示。

3.2 监控功能

为了体现集散控制理念，全新的ETS系统和DCS系统完全兼容。集控运行人员可以通过DCS系统的操作员站监视ETS保护在线投入情况，对ETS进行复位，实现AST电磁阀跳机试验块、润滑油和EH油以及凝汽器真空试验块的在线试验，热控人员可以通过工程师站和上位机进行ETS组态和保护的投入、退出操作。

4 ETS系统可靠性

因为ETS系统在汽轮机保护中处于至关重要的地位，所以必须充分保证ETS系统的可靠性，可有效地防止“拒动”和“误动”现象出现。本次改造就是对提高可靠性而进行的改造。

4.1 ETS系统采用双路直流电源

为ETS系统设置两路独立的互为备用的直流电源，分别在直流IA段和直流IB段一路。当任意一路电源丧失，ETS均可继续正常工作。此外，还设置有两路交流220V电源监视，当任意一路直流电源故障或丧失，监控系统将在集控室报警，提醒运行和热控人员进行检查和处理。

4.2 ETS控制柜采用双DPU控制

采用双DPU一主一备，当主DPU故障时自动切至副DPU工作，所有DPU、输出模件DO、输如模件DI由两块电源模块供电，其中一块电源模块由保安段供电，另一块由UPS供电，保证了有备无患。

4.3 保护输入信号采用多重配置

ETS系统对保护输入信号采用了多重安全配置，主要是对超速和润滑的逻辑判断。对汽轮机TSI超速停机等信号采用三取二逻辑处理。也就是说，汽轮机运行时，由于信号检测原因，导致一个信号动作时不会造成保护“误动”；导致一个信号未动，也不会造成保护“拒动”。只有在3个停机信号当中，且仅当两个停机信号动作时，停机条件成立，则保护动作，提高了可靠性。为了避免卡件故障造成输入信号失效，将汽轮机TSI超速停机3个信号分散布置在不同的三块输入卡件中。对润滑油压力低停机等信号采用双通道四取二的并串联逻辑处理。当汽轮机运行时，若由于信号检测原因，导致只有一个通道动作时不会造成保护“误动”；或者导致一个通道中有一个信号未动，则不会造成保护“拒动”。当条件通道1（信号1或信号3）与通道2（信号2或信号4）动作时，停机条件成立保护才动作。同样，为了避免卡件故障，也将汽轮机4个润滑油压力低信号分散布置在不同的四块输入卡件中。

4.4 跳闸AST电磁阀采用并串联设置

AST跳闸回路采用两路独立的直流220V电源供电，一路分配给AST1、AST3，另一路分配给AST2、AST4，当前的AST跳闸电磁阀采用并串联设置。当运行中由于某种原因导致失去一路电源时不会造成保护“误动”，并且两个回路都有各自的电源监视继电器响应各自的动作。所有AST跳闸电磁阀均采用失电跳闸失压的保护方式，可以保证在两路直流220V电源丧失时，汽轮机立即跳闸。四组跳闸指令E01、E02、E03、E04继电器常开点分别串入AST1、AST2、AST3、AST4跳闸阀线圈，机组正常运行时E01、E02、E03、E04继電器线圈带电，使4个跳闸阀线圈带电。当汽轮机ETS保护信号触发时E01、E02、E03、E04继电器同时动作，使AST1、AST2、AST3、AST4跳闸电磁阀失电，使汽轮机跳闸动作。通过命令E01、E02、E03、E04继电器可以在线进行AST电磁阀跳机试验块和润滑油、EH油和凝汽器真空试验块的在线试验。

4.5 操作台设置手动跳闸按钮

为了避免“误动”，在操作台上设置两个（SB1和SB2）汽轮机手动跳闸按钮，只有两个按钮同时按下才会触发手动跳闸动作使汽轮机跳闸。每一个按钮有4组常开节点和两组常闭节点，具有如下功能：第一路：两个跳闸按钮的两组常开节点并串联后进入DI卡件后，通过逻辑判断为驱动4个指令继电器E11、E13、E12、E14同时动作。第二路：两个跳闸按钮的一组常开接点串联后接入跳闸继电器回路，以保证在ETS控制柜DO、DI卡件故障时AST跳闸电磁阀失电使汽轮机跳闸。第三路：两个跳闸按钮两组常闭节点并联后分别串进AST1、AST3跳闸电磁阀和AST2、AST4跳闸电磁阀带电回路中，以保证在跳闸继电器全部故障时也可以使AST跳闸电磁阀失电使汽轮机跳闸。第四路：两个跳闸按钮一组常开节点串联后接入事件记录仪SOE，用作事故追忆。

5 结语

经过成功改造的ETS系统，保护功能设计更加完善，可以通过多种方法在线试验现场压力开关和跳闸电磁阀，通过半年多的运行实践，未出现过“拒动”和“误动”等不安全的情况，汽轮机保护功能的可靠性大大提高。

参考文献

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[2] 陈文鑫.ETS系统可靠性分析[J].仪器仪表用户，2016（10）：28-30.

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