周则星

摘 要：ETS指的是汽轮机危急遮断系统，汽轮机在运行时，当其重要参数超出限定数值时，ETS系统便会发出遮断指令，进而使所有蒸汽进汽阀门得以关闭，使机器得到保护。由此可见，该系统对汽轮机发电组安全运行，有着十分重要的作用。若是该系统得不到有效运行，便可能造成误动或者是拒动，进而可能造成汽轮机部件损坏。本文以某火电厂为例，在对ETS系统结构及可靠性做出分析的基础上，提出改进方法与措施。

关键词：ETS系统；汽轮机；可靠性；改进措施

中图分类号： TK269 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）20-167-2

1 项目简介与EST系统结构

1.1 项目简介

该火电厂有两台310MW机组均在2015年10月投产，汽轮机型号为NC310-17.75/540/540，该机组ETS系统为厂家提供， PLC控制系统为Controllogix系统控制系统。在对该机组ETS保护原理及可靠性做出分析发现，该系统I/O点分配、控制系统电源回路等方面，仍有一些问题存在，这些问题可能会造成汽轮机出现拒动或者是误动，因此，对这些问题，需对ETS系统做出进一步改进及完善。

1.2 EST系统结构

ETS系统包含ETS控制柜、危急遮断液压组快、现场检测元件等部分，从而实现冷凝器真空低保户、AST超速保护、EH油压低保护、润滑油压低保护等汽轮机主要元件的保护功能。其中，ETS控制柜又包含电源组件、可编程控制器、继电器组件与端子排等结构。其中电源组件接受两路220V的AC冗余输入电源，在实施切换之后，能够将其作为AST的电磁阀与可编程控制器电源。

2 ETS系统可靠性分析

2.1 I/O点分配

冷凝器真空低保护与润滑油压低保护作为汽轮机重要保护措施，在ETS系统中，运用的是三重冗余设计，三取二的动作于跳闸，在就地冷凝器与润滑油母管上，均安装了三个取样管路互相独立的压力开关，来完成对冷凝器真空与润滑油压的实时监测。如图1所示，在真空低与润滑油压低保护信号接线图当中，2DIA、2DIB为PLC组件的第2块DI输入卡件，由图可见，PLCI/O点分配上，由就地压力开关引出的冗余跳机信号设计，全部是接在并列运行的PLC组件相同的DI输入卡件上，所以不满足重要保护信号在设计上的独立性要求，并违背了《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》等相关规定。若是对于该系统中，DI卡件一旦出现问题，便会造成输入信号全部出现异常，进而造成拒动或者误动问题产生。

2.2 ETS控制系统电源回路

ETS在设计时，PLC与AST电源均是运用220VAC电源。当ETS控制柜，接受到UPS与保安段冗余电源后，通过电源切换装置完成切换之后，便能够对AST电磁阀与PLC组件供电，并同时可以实现对1PS与2PS电源转换模块供电，在转换模块得到转换过后，便得到PLC冗余I/O电源。

如电源回路图所示，UPS与保安段两路电源都处于正常状态时，切换之后的电源，变为UPS电源。汽轮机机组在正常运行时，若是UPS电源出现断电或者故障，则系统便能够自动通过OJ切换，来为保安段电源供电。虽然接触器的工作效率较为快速，对PLC组件运行不构成影响，然而，因为在切换之后，220VAC对AST电磁阀直接供电，从而使接触器动作电源在切换的一瞬间，便会使得AST电磁阀出现暂时性断电，从而使AST油管失压，使得汽轮机进汽阀出现关闭，保护动作及发生跳闸。根据《火力发电厂汽轮机监视与保护系统验收测试规程》来进行试验，可以得出，UPS电源在断开之后，安全油压便会出现大幅度下降，DEH阀门出现自动关闭，并且在安全油母管上的三个判断油压状态的开关，也会达到动作值，DEH系统会检测到三个挂闸信号出现消失，并自动产生DEH故障信号，使得ETS系统跳闸，由此可见，ETS电源难以达到冗余备用要求。

3 ETS系统不完善部位的改进措施

3.1 I/O点分配问题改进措施

在《火力发电厂热工保护系统设计规定》与《国家电网公司发电厂重大反事故措施》等相关规定的要求，笔者对ETS系统中的I/O点实施重新分配。把三个冗余冷凝器真空低与三个冗余润滑油低压输入信号分散的接入到每列PLC组件对应的三个不同DI卡件通道中，同时对PLC数据库、对应的三取二遮断与报警扩展输出逻辑实施重新组态。进而从根本上使得ETS保护信号能够独立实现三重冗余，使得风险得以分散处理，最终能够避免由于单块卡件故障而造成的保护误动与拒动问题出现。

3.2 ETS控制系统电源回路问题改进措施

ETS控制电源应当能够达到冗余切换功能与消除保护误动的相关要求，针对上文提到的问题，笔者对ETS系统电源回路做出如下改进：把AST1及ATS3电磁阀所供电的电源，改在电源切换之前，通过ETS控制柜中的UPS电源来实施供电，把ATS2与AST4电磁阀的供电电源改换在电源切换之前，并通过ETS控制柜中的保护电源来实施供电。与此同时，把操作台上的汽机跳闸按钮原设计的一副常闭接点串接到AST1与AST3电磁阀电源控制回路上，然后再利用一副并联常闭接点串接到AST2与AST4电磁阀电源控制回路当中。

在通过这种改进之后，危急遮断液压组件两个跳闸通道上的AST电磁阀会由UPS与保安段的两路独立电源实施供电。因为四个电磁阀均是采用双通道设计，因此，当任何一个控制电源断电或者因故障出现电源切换时，只会出现一个AST跳闸通道动作，另外一个AST跳闸通道内的两个AST电磁阀，依旧会维持安全油压，并使得汽轮机机组不会有误动跳闸问题出现。当ETS系统出现单路控制电源断电之后，危急遮断液压组块上的油压状态监测开关对应动作便会在DEH操作员站发出报警信号，让工作人员对其进行及时的检修与处理。在PLC系统因为故障而出现失灵之后，操作台上的汽机跳闸硬手操按钮便能够使AST电磁阀供电回路得以直接切断，从而使得紧急打闸出现停机。通过这种改进，能够使ETS系统中的控制电源冗余互备功能得以真正实现，进而彻底消除由于单路控制电源失电或者因故障切换时，汽轮机保护误动跳闸的问题出现。

4 总结

作为汽轮机发电组重要保护措施，ETS系统在运行时，可能会出现误动或拒动问题，进而造成意想不到的问题发生。笔者根据ETS系统中可能会出现拒动或误动问题做出改善之后，使ETS保护系统可靠性得到大大提升，从而有效防止汽轮机主保护拒动与误动问题的出现，使汽轮机在运行时，安全隐患得以消除。ETS系统存在问题的改善，也对机组安全运行、减少非计划停运与设备损坏率、提升经济效益，都具有十分重要的意义。

参 考 文 献

[1] 王鹏鹏.310MW汽轮机ETS保护系统可靠性分析及改进[J].电力安全技术，2014（05）.

[2] 罗永霞，白云贵，乔小平.汽轮机ETS保护系统电源切换回路技术改进[J].内蒙古石油化工，2010（23）.