蔡延龙　邸星杰　陈鹏

摘要：在发电厂汽轮机组运行的过程中，ETS系统发挥了十分关键的作用，该系统的运行不仅可以显著提升劳动生产率和电能质量，还可以进一步降低发电成本、提高经济效益。基于此，本文对汽轮机ETS系统的控制原理展开分析，并在此基础上提出从超速保护、位移保护以及操作显示面板等环节对系统运行加以改进，切实提升汽轮机组ETS系统运行的安全性与稳定性，从而进一步为同行业后续发展运行提供借鉴参考。

关键词：汽轮机ETS系统;控制原理;改进;

Control Principle and Improvement of Steam Turbine ETS System

CAI Yanlong DI Xingjie CHEN Peng

（Hydropower Plant of PetroChina Yumen Oilfield Company， Jiuquan， Gansu Province， 735200 China）

Abstract： ETS system plays a key role in the operation of steam turbine units in power plants. The operation of ETS system can not only significantly improve labor productivity and power quality， but also further reduce power generation costs and improve economic benefits. Based on this， this paper analyzes the control principle of steam turbine ETS system， and proposes to improve the system operation from overspeed protection， displacement protection and operation display panel， so as to effectively improve the safety and stability of steam turbine ETS system operation， so as to provide reference for the follow-up development and operation of the same industry.

Key Words： Turbine ETS system; Control principle; Improvement

0引言

汽輪机的ETS系统也就是危急遮断系统，汽轮发电机组的正常运行离不开ETS系统的安全保护。在汽轮机实际运行的过程中，很容易受到外界因素的影响而产生一定的机组损害问题，这时就可以通过ETS装置来实施汽轮机自动紧急遮断，从而最大限度地保证机组的安全运行。与此同时，这也对ETS系统的可靠性与灵活性提出了更高的要求，因此有必要在当前的基础上加强研究，有效实现ETS系统的进一步优化与改造。

1汽轮机ETS系统的控制原理

1.1执行机构

汽轮机组的ETS（Emergency Trip System）系统也就是危急遮断保护系统，该系统的运行主要是为了当检测出安全运行状态或参数出现异常的时候可以在第一时间关闭汽轮机进汽阀门，切断所有的系统联系，从而防止损害的进一步扩大。汽轮机组的ETS系统与DEH系统、TSI系统之间均存在着相应的接口，因此在广义上，危急遮断保护系统还包括热工监视保护系统以及现场检测等环节;而在狭义上只是简单表示热工电气保护装置以及相关原件，在对其运行原理进行研究的时候，更多也是从狭义层面入手^[1]。ETS系统的执行元件主要由四个危急遮断电磁阀AST以及两个OPC电磁阀组成，这部分元件在绝大多数情况下都是安装在危急遮断控制块上。在正常运行的情况下，危急遮断电磁阀处于关闭状态，进而抗燃油的泄油通道也是封闭的，在这样的情况下可以有效提升蒸汽阀执行机构活塞下的油压;而在泄油通道被打开的时候，则会导致蒸汽阀停机^[2]。

1.2运行原理

ETS系统运行通过直流110V电源进行供电，而危急遮断电磁阀在电气控制回路当中处于串联的安装方式，充分发挥双通道控制理论的重要作用，也就是说，只有在其中两个通道都存在信号驱动电磁阀动作的时候才可以完成停机信号的有效输出。由此也可以得出，在只有一个通道危急遮断电磁阀进行动作的时候，不能对汽机进行跳闸与停机，采用这样的设计可以最大限度地降低出现保护误动和拒动的概率。

2汽轮机ETS系统的改进分析

2.1实施汽轮机ETS系统改进的必要性

就当前的ETS保护系统运行情况来看，存在很多的弊端与不足：大多数运行机组都是采用传统的电子集成电路控制方式;同时在运行年限比较长的情况下，其内部的继电器与电子元件均会出现比较严重的老化情况，对机组的安全稳定运行将会造成十分不利的影响，例如因半导体元件干枯而造成系统可靠性降低等问题。与此同时，采用传统方法进行安装的老旧设备往往在制造工艺上存在弊端，这也会导致其检修难度的显著提升，难以顾及检修死角，形成安全隐患。例如配线种类大多为硬线，就会存在共入同一继电器的问题;如果内部接线的复杂程度比较高，则会引发虚线、掉线等隐患。除此以外，还会存在部分元件没有投退开关以及厂家停产等问题，这都会给故障的检修与困难的解决带来限制。为妥善解决上述问题，提升汽轮机运行的稳定性，有必要在当前的基础上对ETS控制系统进行改造与革新。可以采用可编程控制器技术完成信号输入以及相应的逻辑运算和判断，进而结合判断结果输出跳机信号。而且，还可以通过双PLC系统进行控制，两个PLC内部的运行逻辑应保持一致，即在一个PLC工作的时候，另外一个可以备用，这样一旦出现故障，另外一个PLC可以在第一时间保证正常工作，并完成相关故障的检修，提升设备运行的安全性与可靠性^[3]。

2.2汽轮机ETS系统改进原则

为充分保证汽轮机的可靠性，提升运行效果，在对ETS系统进行逻辑控制与结构设计的时候应充分遵循以下原则：第一，应遵循简单、独立原则，尽可能地减少系统检修期间不必要的环节与时间延迟，同时保证简单、直接，减少其中的转接与转换;第二，应遵循独立原则，保护系统与调节系统之间应保持充分的独立状态，其中的相关设计也应尽量分开，这也就可以保证在调节系统出现故障的时候，通过保护系统使汽轮机停止运行;第三，应遵循失电跳机原则，也就是ETS系统在运行的过程中应保持独立供电，借助交流电源与冗余直流电源完成供电。一旦独立供电系统不能正常工作或者失电后保护逻辑无法顺利执行的时候就应有针对性地设计失电跳机方式，同时保证系统应具备相应的监视功能与报警功能;第四，应遵循冗余配置原则，也就是保证一套系统工作，而另外一套备用，这样一旦出现故障就可以通过另一套系统停止汽轮机运行。与此同时，在一套系统处于维修、更换状态的时候不能对整体系统产生任何影响，只有这样才可以有效实现汽轮机运行水平的不断提升^[4]。

2.3加强汽轮机系统逻辑保护

2.3.1超速保护

汽轮机在运行的过程中，往往会处于高温、高压的环境，同时其快速转动也会为内部部件带来巨大的离心力，转速越快，离心力也就越大，因此该离心力与转速的平方成正比。通常情况下，汽轮机的转动部件具备相应的承受极限，其数值为额定转速的115%～120%，如果超过了这个范围就很容易引发部件碰撞、叶片断裂等安全事故。因此在汽轮机保护系统中应充分发挥超速限制的重要作用，就其实际应用情况来看，最常见的超速限制主要包括机械超速保护系统、EH超速保护系统以及TS电超速保护系统^[5]。

2.3.2位移保护

汽轮机运行过程中其进气参数与排汽参数会出现一定的差异，在这样参数差的影响下势必会出现巨大的轴向推力。正常情况下，绝大多数的轴向推力都会分散给平衡盘或平衡管，而剩余小部分的推力则由推力轴承承担。推力轴承上方设置有推力瓦块，由推力瓦块与推力盘共同作用完成推力的承载。但一旦推力超过其最大负荷，就会引发推力瓦块与推力盘之间的干摩擦，严重的时候还会引发难以预计的机械安全事故。与此同时，在再热机组运行的过程中出现高、中压缸进汽量不平衡的问题时就会引发汽轮机推力显著提升，进而造成烧瓦事故的发生。因此，汽轮机有必要设置位移监视和保护系统，及时对其中的异常信息进行监控，并把测得的信号传送给ETS系统，为后续的跳机任务提供信息支持与数据支持^[6]。

2.4显示操作面板的改进

针对ETS系统的改进也包括对显示操作面板的改进，在应用液晶显示器可编程面板之后有效代替了原有的硬接线ETS操作面板，进而在运行上与操作上均实现了较大的提升：首先，在原有的硬接线ETS操作面板上进行在线试验功能操作可以发现，该面板是通过预制电缆与ETS控制柜完成信号传递，同时因电子元件老化以及指示灯变暗等问题给试验操作带来了一定困难;而新的系统则采用触摸式液晶显示屏不仅大大提升了操作的便利性与直观性，还可以显著缩短接收信号的时间;其次，新面板的应用可以在第一时间记录跳闸原因，保证相关人员可以有效了解出现跳闸的实际情况，避免被后续的相关信号所干扰;而原有的面板系统并不具备这项功能，因此需要其他的设备帮助完成;最后，当系统发出报警信号状态指示的时候会根据其具体内容发出“首出”记忆信号，完成第一个遮断信号的显示。这样针对不同的信号信息内容发出相应的报警提醒大大方便了相关运行人员的监视和操作，进而促进汽轮机系统运行效率的不断提升^[7]。

2.5电源回路问题的改进

为进一步保证ETS系统控制电源可以实现消除保护误动与冗余切换等功能，需要进一步对电源回路进行改进。其主要的改进方法为：将把AST1、ATS3电磁阀的供电电源转换为电源切换以前的状态，并通过保护电源来完成供电功能;同时在AST1与AST3电磁阀电源控制回路上连接操作台上的汽机跳闸按钮，并把并联常闭接点连入到AST2与AST4的电磁阀电源控制回路之中。经过这样的改良以后，AST电磁阀会通过UPS与保安段实施独立供电，因此在一个控制电源出现故障或者断电的时候，另外一个依旧保持稳定的安全油压，最大限度地避免了汽轮机机组跳闸问题的出现。与此同时，当ETS系统的单路控制电源出现切断现象的时候，危急遮断液压组块结构中的油压状态监测开关就会被有效触发，进而对相关工作人员发出警报信号，便于在第一时间采取相应的解决措施进行妥善的检修与处理。而在PLC系统出现运行故障的时候，操作台可以直接切断AST电磁阀供电回路，进而出现停机情况。在完成电源回路问题的改进之后，ETS系统控制电源可以充分发挥冗余互备功能的真正效用，进而最大限度地避免了因单路控制电源故障切换而导致的汽轮机保护误动跳闸问题。

3结语

综上所述，ETS系统的的运行為提升汽轮机组的安全性与稳定性发挥了十分关键的作用，通过对其内部运行参数的监控，保证可以在第一时间发现其中的异常情况，从而实施紧急停机，保障汽轮机组的运行安全。因此在实际工作的过程中，相关人员应不断提升对ETS控制系统的重视程度，在充分了解、分析其运行原理的基础上，对其开展新一轮的改进与革新，从而有效为优化ETS逻辑以及保护系统功能奠定基础。

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