ETS汽機保護講義

1、一、概述： ETS（EMERGENCY TRIP SYSTEM）是汽輪機危急跳閘系統(tǒng)的簡稱。汽輪機危急跳閘系統(tǒng)用以監(jiān)視汽輪機的某些參數(shù)，當(dāng)這些參數(shù)超過其運行限制值時，該系統(tǒng)就關(guān)閉全部汽輪機蒸汽進汽閥門，緊急停機。以保證汽輪機安全運行，被監(jiān)控的這些參數(shù)是：1. 汽輪機轉(zhuǎn)速-超速跳閘；2. 推力軸承磨損-軸向位移大跳閘；3. 調(diào)節(jié)油壓力低-低EH油壓跳閘；4. 軸承潤滑油壓低-低潤滑油壓跳閘；5. 凝器器真空低-低真空跳閘；6. 軸承振動大-軸承振動大跳閘；7. 脹差大-脹差大跳閘；8. 發(fā)電機主保護-發(fā)電機主保護跳閘；9. MFT-鍋爐保護跳閘； 10.高排溫度高高排溫度高跳閘； （電廠選定）1

2、1.透平壓比低透平壓比低跳閘； （電廠選定）12.后汽缸溫度高后汽缸溫度高跳閘；（電廠選定）13.軸承溫度高軸承溫度高跳閘； （電廠選定）14.DEH110%- DEH110%跳閘； （電廠選定）15.DEH失電DEH失電跳閘； （電廠選定）16.遠控手動跳機遠控手動跳閘； （電廠選定）17.中壓抽汽高中壓抽汽高跳閘； （電廠選定）18.低壓抽汽高低壓抽汽高跳閘； （電廠選定）19.遠控跳閘信號 （備用點）對于60萬機組來說，跳閘信號一般在1-16條件中選定，遠控跳閘接口再置4路作為備用。系統(tǒng)應(yīng)用了雙通道概念，布置成“或與”門的通道方式，這就允許在線試驗，并在試驗過程中裝置仍起保護作用，另外三

3、低信號的每個接點連接成在線監(jiān)視狀態(tài)，從而保證此系統(tǒng)的可靠性。二、 工作原理：系統(tǒng)機柜放在電子間，采用兩套PLC并聯(lián)運行，即定義為A機和B機，A、B機冗余控制。當(dāng)運行機故障時，另外機立即切至運行狀態(tài)。觸摸屏上設(shè)有跳閘“首出”信號記憶燈，且每一組信號都可以給出“首出”記憶信號，即第一個到來的跳閘信號指示燈閃動亮，其它跳閘信號指示燈常亮，手動復(fù)位后，跳閘信號消失。三、 閘塊工作原理： 跳閘塊安裝在前箱的右側(cè)，塊上共有6個電磁閥，2個OPC電磁閥是110VDC，常閉電磁閥，OPC電磁閥由DEH控制；4個AST電磁閥由ETS控制，電磁閥電源為110VDC，常開閥。正常情況下，AST電磁閥是常帶電結(jié)構(gòu)，兩

4、路110VDC電源取自電氣直流屏。其中一路電源控制AST1、AST3電磁閥，另一路電源控制AST2、AST4電磁閥。機柜中有各路電源檢測繼電器檢測電源工作狀況。跳閘塊電磁閥連接如下圖：P1點壓力為130kg/cm²左右。通過節(jié)流孔J1、J2使P2點壓力為65kg/cm²左右。在作試驗時，20-1/AST和20-3/AST動作，使得P2點壓力升高至130kg/cm²；若20-2/AST和20-4/AST動作，則P2點壓力降為0kg/cm²。壓力開關(guān)K1、K2設(shè)定值分別為K1：90kg/cm²，K2：40kg/cm²。通道1（20-1/A

5、ST，20-3/AST）動作試驗時，K1動作；通道2（20-2/AST，20-4/AST）動作試驗時，K2動作；K1、K2分別送出指示信號。由于整個跳閘塊采用“雙通道”原理，當(dāng)一個通道中的任一只電磁閥打開都將使該通道跳閘；但不能使汽輪機進汽閥關(guān)閉，只有當(dāng)兩個通道都跳閘時，才能使汽輪機進汽閥關(guān)閉，起到跳閘作用，因此大大提高其可靠性，可有效地防止“誤動”和“拒動”。四、 跳閘試驗塊工作原理：該系統(tǒng)共有4個試驗塊，EH油試驗塊，LBO潤滑油試驗塊和LV1、LV2真空試驗塊。每個塊的原理均相同。原理圖如下： 每個試驗塊都被布置成雙通道。J1、J2為節(jié)流孔；F、F1、F2為手動閥；S1、S2為電磁閥；B

6、1、B2為壓力表；K1、K2、K3、K4為壓力開關(guān)。 節(jié)流孔的作用是將兩路隔離開，試驗時互不干擾。試驗可以手動就地試驗，也可以在主控室通過試驗按鈕遠方試驗。 用遠方試驗時，電路上有閉鎖，保證不會兩路同時試驗，一路試驗時，另一路還有保護功能。 用就地手動閥試驗時，不能兩路同時作，否則將會引起誤跳機。手動試驗時，尤其要注意。正常情況下，壓力油通過節(jié)流孔送到壓力開關(guān)和指示表B1和B2，指示表將指示正常油壓，一旦油壓降低，兩邊的4個壓力開關(guān)只要各有一個開關(guān)動作，將引起跳機。電磁閥接成“兩或-與”關(guān)系，即可防止誤跳，又可防止拒跳。（見圖3）。 試驗時，打開F1或S1，則B1上指示將緩緩下降達到設(shè)定值時，

7、K1、K3將動作。ETS遠方在線試驗時，對應(yīng)試驗盤上指示燈亮，表示出相應(yīng)跳閘控制閥上某一路在試驗。由于跳閘閥布置成雙通道，所以只試驗一路不會產(chǎn)生跳閘信號，若此時被測參數(shù)真的達到停機值，則試驗塊上的壓力開關(guān)將全部動作，兩路信號通過“與”的作用，產(chǎn)生跳閘信號，通過跳閘控制塊使機組停下來。所以說該試驗塊可以在線試驗，并不影響機組的保護功能。 試驗塊電磁閥的電源是220VAC。試驗完畢后，要注意表壓是否恢復(fù)到正常值，否則不準試驗另一路，以免引起誤跳機。五、觸摸屏：觸摸屏是人機接口界面，目前廣泛的應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的各個方面。它完全可以取代原始的按鍵式操作盤，簡單靈活的可視化操作界面、多樣化的報警功能、及按

8、鍵式操作盤無法實現(xiàn)的功能等。界面說明如下：設(shè)備正常工作時，首出跳閘信號燈是綠色的，當(dāng)有信號跳閘時，相應(yīng)信號的燈會不斷的閃爍（由綠變紅色在變綠），隨后到來的報警信號只能是常亮（平光紅色），這就是具有首出的功能。ETS跳閘后，汽機停機燈會常亮(由綠色變?yōu)榧t色)。1. 試燈：當(dāng)按下此健后可以看到所有的報警燈會變成紅色，這個功能主要是檢查報警信號與plc通訊是否正常。2. 在線試驗功能：盤上面有一個開關(guān)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到在線試驗位置時，在線試驗燈會亮，表示可以進行下列試驗。兩個通道的按鈕是互鎖的關(guān)系并且ASP1和ASP2也參與兩個通道的互鎖關(guān)系，用以防止兩個通道同時試驗引起誤跳停機。（鑰匙開關(guān)在其它位置時在線

9、試驗做不了）。做在線試驗時應(yīng)當(dāng)注意：剛試驗過的通道恢復(fù)正常后，才可以進行另一路試驗。這要觀察一下ASP1和ASP2指示燈的狀態(tài)。否則另一通道的試驗就做不了，因為通道是互鎖的關(guān)系。3. 超速抑制功能：盤上面有一個開關(guān)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到超速抑制位置時，超速抑制燈會亮（變紅色），表示可以進行超速試驗。4. ETS電源監(jiān)視燈：ETS正常工作時，盤上的電源監(jiān)視燈是紅色常亮的，在停機狀態(tài)和故障狀態(tài)時該燈是綠色的。5. 當(dāng)盤下鑰匙開關(guān)旋轉(zhuǎn)到機組運行位置時，超速抑制燈和再線試驗燈都不亮，相應(yīng)的功能也不起作用。六、 保護投退開關(guān)：保護投退開關(guān)設(shè)在機柜后端子排的內(nèi)側(cè)，可以對單項信號保護按要求斷開或投入。七、ETS控制柜：

10、ETS控制柜主要包括可編程控制器、電源組件、繼電器組件、觸摸屏和端子排部分。7.1可編程控制器： 可編程控制器用來完成邏輯控制。合上兩路電源開關(guān)，兩臺可編程序控制器同時工作，如一臺PC機損壞，需要維修，可讓另一臺單機運行。7.2電源組件：兩路交流電源輸入，在內(nèi)部直流組成冗余輸出，交流組成互為切換結(jié)構(gòu)，用以保證ETS的供電。7.3繼電器組件：繼電器組件主要用來擴展跳閘的報警信號。7.4端子排 端子排上安裝有輸入端子卡件和輸出繼電器卡件及接觸器等元器件。 八、 ETS系統(tǒng)的可靠性綜上所述，危機跳閘系統(tǒng)采用了雙通道的原理，無論是一次監(jiān)測元件還是跳閘電磁閥，都采用雙通道，因此，可大大提高系統(tǒng)的可靠性。

11、一般系統(tǒng)的可靠性是用下述公式表示的：可靠性=MTBF/MTBF+MTBR式中 MTBF-平均無故障時間； MTBR-平均維修時間?？梢姡琈TBF 越大越好，MTBR越小越好。增加雙通道系統(tǒng)后，可使系統(tǒng)的MTBF大大提高。使用雙通道后，MTBF是這樣計算的：MTBFD=MTBFS+MTB2S/2MTBR式中 MTBFD-雙通道的平均無故障時間； MTBFS-單通道的平均維修時間。使用雙通道后，系統(tǒng)的MTBF是按指數(shù)規(guī)律增加的，這樣系統(tǒng)的可靠性大大提高了。九、使用維護：所有跳閘功能在每次啟動前必須進行試驗?？刂乒裆系乃虚_關(guān)及按鈕一經(jīng)調(diào)整好，不能隨意亂動，當(dāng)發(fā)現(xiàn)控制柜中的任何一個指示燈及開關(guān)損壞，

12、應(yīng)立即更換。所有使用維護必須由專門人員操作。十、 汽機主保護汽機主保護序號保護名稱保護源信號信號來源定值1EH油壓低63/LP-1壓力開關(guān)8Mpa63/LP-2壓力開關(guān)8Mpa63/LP-3壓力開關(guān)8Mpa63/LP-4壓力開關(guān)8MPa2潤滑油壓低63/LBO-1壓力開關(guān)0.06Mpa63/LBO-2壓力開關(guān)0.06Mpa63/LBO-3壓力開關(guān)0.06Mpa63/LBO-4壓力開關(guān)0.06MPa3真空低3.1高背壓凝汽器真空低63/LV1-1壓力開關(guān)28KPa(絕對壓力)28KPa(絕對壓力)28KPa(絕對壓力)28KPa(絕對壓力)63/LV1-2壓力開關(guān)63/LV1-3壓力開關(guān)63/L

13、V1-4壓力開關(guān)3.2低背壓凝汽器真空低63/LV2-1壓力開關(guān)28KPa(絕對壓力)63/LV2-2壓力開關(guān)28KPa(絕對壓力)63/LV2-3壓力開關(guān)28KPa(絕對壓力)63/LV2-4壓力開關(guān)28KPa(絕對壓力)4軸向位移大軸向位移大TSI±1.0mm5TSI超速TSI超速TSI3300rpm6軸振大軸相對振動大TSI250um7相對位移/膨脹大高缸相對膨脹大TSI高脹：+11.1mm/-4.7mm低脹：23.5mm/-1.52mm8DEH失電DEH失電DEH9手動停機手動停機操作臺10DEH110%超速DEH110超速DEH110%11發(fā)電機主保護發(fā)電機主保護發(fā)電機保護

14、柜11.1發(fā)電機斷水12爐MFT爐MFTFS113推力軸承溫度高推力軸承溫度(正)P4DEH107 推力軸承溫度(正)P2107 推力軸承溫度(付)G4107 推力軸承溫度(付)G2107 14汽輪機壓比低高排壓力1ATC調(diào)節(jié)級壓力/高排壓力<1.734高排壓力2調(diào)節(jié)級壓力1調(diào)節(jié)級壓力2調(diào)節(jié)級壓力315高排溫度高高壓排汽蒸汽溫度1ATC427 高壓排汽蒸汽溫度2427 16再熱汽溫突降A(chǔ)TC50/10min17過熱汽溫突降50/10min十一、現(xiàn)保護說明：a) 保護項目1、EH油壓低保護：EH油壓低信號為就地EH油壓開關(guān)信號，共四路，此四路信號直接引入ETS系統(tǒng)，采用雙通道連接方式（63

15、/LP-1、63/LP-3和63/LP-2、63/LP-4），每一通道至少有一開關(guān)動作做為停機信號，即63/LP-1或63/LP-3動作與上63/LP-2或63/LP-4動作。壓力開關(guān)的整定值為8MPa。2、汽輪機潤滑油壓低保護：汽輪機潤滑油壓低信號為就地壓力開關(guān)信號，共四路。此四路信號直接引入ETS系統(tǒng)，采用雙通道連接方式（63/LBO-1、63/LBO-3和63/LBO-2、63/LBO-4），每一通道至少有一開關(guān)動作做為停機信號，即63/LBO-1或63/LBO-3動作與上63/LBO-2或63/LBO-4動作。壓力開關(guān)的整定值為0.06 MPa。3、凝汽器真空低：凝汽器真空低信號為就地

16、真空開關(guān)信號，共八路，每一低壓缸對應(yīng)四路，任意一個低壓缸真空低保護動作即發(fā)出保護動作。 #1低壓缸四個壓力開關(guān)（63-1/LV1-1、63-3/LV1-1和63-2/LV1-1、63-4/LV1-1），#2低壓缸四個壓力開關(guān)（63-1/LV2-1、63-3/LV2-1和63-2/LV2-1、63-4/LV2-1）每一通道至少有一開關(guān)動作做為停機信號，即63-1/LV1-1或63-3/LV1-1動作與上63-2/LV1-1或63-4/LV1-1動作，真空開關(guān)的整定值為28KPa(絕對壓力)； 4、汽輪機軸向位移大：汽輪機軸向位移大信號取自TSI，在前箱推力瓦西側(cè)一共安裝四支軸向位移傳感器，軸向位

17、移1和軸向位移2安裝在測量盤西側(cè)，軸向位移3和軸向位移4安裝在測量盤東側(cè)，其零點位置為推力瓦中心，當(dāng)同向安裝的兩個軸向位移都達到-1.0 mm或+1.0mm時，即側(cè)1和3都動作或2和4都動作，軸向位移檢測儀表發(fā)出軸向位移大接點信號送到ETS系統(tǒng)，實現(xiàn)軸向位移保護。5、TSI超速：TSI超速信號取自TSI；TSI系統(tǒng)檢測的三路轉(zhuǎn)速信號，三路轉(zhuǎn)速探頭安裝在盤車處88齒測速盤，當(dāng)任意一路轉(zhuǎn)速信號達到3300RPM時，都將使轉(zhuǎn)速檢測儀表發(fā)出一電超速接點信號，三路信號經(jīng)三取二邏輯送到ETS系統(tǒng)，實現(xiàn)電超速保護。6、軸振大：該汽輪發(fā)電機組共有九個軸瓦，#1-#8軸瓦分別設(shè)置X方向和Y方向軸振傳感器，共有十

18、六個測點，任意一個軸振大于250m，同時其它任意一個軸振大于150m，保護動作。此保護要在DCS中先判斷軸振大于250m外不同的另一點的軸振大于150m，輸出一DO點，到ETS中和TSI中任一點軸振大于250m相與后保護動作。7、相對位移/膨脹大：所謂的脹差就是汽輪機缸體和轉(zhuǎn)子之間的熱膨脹差。信號取自TSI系統(tǒng)，高壓缸脹差安裝兩個探頭，輸出為兩探頭復(fù)合輸出，低壓缸脹差為LVDT傳感器。原設(shè)計汽輪機高壓缸脹差達到：正向 +11.1mm，負向4.7mm；汽輪機低壓缸脹差達到：正向 +23.5，負向1.52mm。此四項中的任何一項都會使汽輪機脹差保護動作。目前汽機“高低缸脹差大”保護決定取消，改為一

19、級報警，提醒運行人員手動停機。8、DEH失電：DEH接口電源和控制電源共四路保護，當(dāng)任意一路電源保護動作，向ETS發(fā)出DEH失電保護動作。9、手動停機：手動停機按扭安裝在控制室操作臺，兩個按扭同時按下，向ETS發(fā)出手動停機保護。10、DEH110%超速：DEH判斷三路轉(zhuǎn)速信號，實行三取中，當(dāng)轉(zhuǎn)速大于3300RPM時發(fā)出保護動作信號，到ETS停機。11、發(fā)電機保護動作：當(dāng)發(fā)電機保護動作時，發(fā)出保護動作信號，到ETS停機。其中發(fā)電機斷水保護由內(nèi)冷水站內(nèi)冷水進出口差壓低開關(guān)三取二延時30S實現(xiàn)，邏輯做在SC4控制器，DO輸出硬接線經(jīng)ETS機柜至電氣。12、爐MFT：當(dāng)鍋爐MFT保護動作，發(fā)出保護動作

20、信號，到ETS停機。13、推力軸承溫度高：推力瓦塊共安裝4支溫度元件，推力軸承溫度(正)P4，推力軸承溫度(正)P2，推力軸承溫度(付)G4，推力軸承溫度(付)G2，當(dāng)任意一支溫度元件溫度超過107，汽機“軸承溫度高”保護決定引入各支持軸承金屬溫度帶防跳切除，任一支持軸承金屬溫度高或推力軸承溫度高均汽機跳閘，并且該保護并網(wǎng)前有效，并網(wǎng)后自動退出。14、汽輪機壓比低：調(diào)節(jié)級壓力1、2、3信號為高選，高排壓力1、2為高選，當(dāng)調(diào)節(jié)級壓力/高排壓力<1.734，發(fā)出汽輪機壓比低保護動作。15、高排溫度高跳機：汽機“高排溫度高”保護定值修改為427，并增加防跳切除功能，采取邏輯與，高壓排汽蒸汽溫度

21、1、2均高時該保護動作。 16、過熱汽溫突降：主汽溫度10分鐘下降50度，向ETS發(fā)出高排溫度高保護動作信號。17、再熱汽溫突降：再熱汽溫度10分鐘下降50度，向ETS發(fā)出高排溫度高保護動作信號。b) 保護項目在如上保護動作的情況下，AST電磁閥動作，迅速泄去安全油和OPC油，使汽機主汽門和調(diào)速汽門迅速關(guān)閉，并聯(lián)鎖關(guān)閉各段抽汽逆止門，汽機主汽門關(guān)閉后，送入DCS控制系統(tǒng)的主汽門關(guān)閉信號就會聯(lián)鎖關(guān)閉各段抽汽電動門、聯(lián)鎖打開機本體疏水及各部分管道疏水汽機跳閘后,若主蒸汽流量>15%,則鍋爐MFT，主汽門關(guān)閉信號送到電氣，由發(fā)電機逆功率保護將發(fā)電機解列。小機保護：一、保護項目：設(shè)備名稱保護名稱

22、小機（MEH）1）軸位移大2）小機前軸振動大3）小機后軸振動大4）汽泵前軸振動大5）汽泵后軸振動大6）DCS緊急停機7）小機潤滑油壓低（三取二）8）小機排汽壓低（三取二）9）小機抗燃油壓低10）小機速關(guān)油壓低11）小機超速12）MEH畫面板停機13）速關(guān)閥關(guān)閉停機14）手動停機另：硬接線跳機1）手動停機2）小機TSI來小機超速3）控制器CPU故障二、保護說明：2.1小機“軸向位移大”信號取自小機TSI，當(dāng)兩位移均大于動作值小機TSI繼電器接點動作，信號送到MEH，實現(xiàn)軸向位移保護。2.2小機“軸振大”保護采取以下策略：任意一個軸振大于80um，同時其它任意一個軸振大于50um，保護動作。此保護

23、要在DCS中先判斷出其它軸振大于50um，然后與TSI軸振>80um信號邏輯與。2.3汽泵“軸振大”保護采取以下策略：任意一個軸振大于125um，同時其它任意一個軸振大于100um，保護動作。此保護要在DCS中先判斷出其它軸振大于100um，然后與TSI軸振>125um信號邏輯與。2.4“DCS緊急停機”信號來自汽泵保護，任一汽泵保護條件均跳相應(yīng)小機。汽泵保護包括以下內(nèi)容：1）除氧器水位A三取二低延時2秒2）前置泵保護跳閘3）三條件相與，延時20秒1汽泵運行2汽泵再循環(huán)門已關(guān)3汽泵流量低于120T/H4）推力軸承內(nèi)側(cè)溫度1越限后延時2秒5）泵推力軸承內(nèi)側(cè)溫度2越限后延時2秒6）小機

24、推力軸承溫度1越限后延時2秒7）小機推力軸承溫度2越限后延時2秒8）小機推力軸承溫度3越限后延時2秒9）小機推力軸承溫度4越限后延時2秒10）小機推力軸承溫度5越限后延時2秒11）小機推力軸承溫度6越限后延時2秒12）鍋爐MFT，4秒鐘脈沖。2.5 小機“潤滑油壓低”保護由三個壓力開關(guān)三取二實現(xiàn)。2.6小機“排汽真空低” 保護由三個真空開關(guān)三取二實現(xiàn)。2.7 小機“EH油壓低”保護由兩個壓力開關(guān)相與實現(xiàn)。2.8小機“速關(guān)閥油壓低”保護增加了一臺速關(guān)油壓力變送器，此模擬量油壓低且油壓開關(guān)動作時保護動作。2.9小機“速關(guān)閥關(guān)閉”保護采取三取二邏輯，信號分別為速關(guān)閥關(guān)閉、速關(guān)閥開啟非、速關(guān)閥行程LV

25、DT<5%來實現(xiàn)。2.10“小機超速”保護由MEH判斷三路轉(zhuǎn)速信號，實行三取中，當(dāng)轉(zhuǎn)速大于6430RPM時發(fā)出停機信號。2.11 “MEH畫面停機”是指按下MEH畫面中“停機”操作端按紐即實現(xiàn)停機功能。2.12取消原來汽泵溫度保護：汽泵自由端/傳動端軸承溫度高保護、小機前/后徑向軸承溫度高保護。2.13保留汽泵溫度保護：小機推力軸承內(nèi)側(cè)溫度高保護、小機推力軸承16溫度高保護。2.14取消前置泵溫度保護：前置泵自由端/傳動端徑向軸承溫度高保護、前置泵電機自由端/傳動端徑向軸承溫度高保護。2.15為了保證汽泵、前置泵之間的跳閘順序，除氧器水位低或MFT動作時，前置泵均應(yīng)比汽泵/小機晚跳閘2秒

26、。三、硬接線保護1、手動停機盤前停機按紐按下后直接驅(qū)動跳機繼電器XJ06、XJO7，動作就地停機電磁閥1、2。2小機TSI來小機超速小機TSI超速信號來自小機TSI柜， TSI系統(tǒng)檢測的三路轉(zhuǎn)速信號，當(dāng)任意一路轉(zhuǎn)速信號達到6430RPM時，都將使轉(zhuǎn)速檢測儀表發(fā)出一電超速接點信號，三路信號經(jīng)三取二邏輯送到MEH系統(tǒng)直接驅(qū)動中間繼電器XJ08，繼電器XJ08動作后接點閉合驅(qū)動跳機繼電器XJ06、XJO7，動作就地停機電磁閥1、2。3. 控制器CPU故障小機控制有一對冗余CPU，控制器CPU故障跳機是指兩CPU同時故障，當(dāng)有一只CPU正常工作時不會出跳機信號?？刂破鰿PU故障含義較廣，由CPU自身判

27、斷， CPU正常狀態(tài)下輸出硬接點使繼電器XJ01、XJO2帶電，當(dāng)CPU判斷其故障時硬接點斷開使XJ01、XJO2繼電器斷電，靠繼電器常閉接點閉合驅(qū)動跳機繼電器XJ06、XJO7，動作就地停機電磁閥1、2。四、電源介紹小機保護控制的跳急電磁閥電源為110VDC，正常情況下電磁閥是不帶電。兩路110VDC電源取自電氣直流屏，經(jīng)過MEH柜電源組件切換后冗余輸出，見下保護接線圖，機柜中有各路電源檢測繼電器檢測電源工作狀況。五、保護接線圖DCS一體化中ETS保護裝置設(shè)計特點剖析 漢川電廠#2汽輪機系上海汽輪機廠300MW亞臨界一次中間再熱冷凝式汽輪機。機組熱控系統(tǒng)改造選用XDPS-400分散控帶系統(tǒng)，

28、汽機島、鍋爐島、電氣ECS控制實現(xiàn)一體化。原危急遮斷系統(tǒng)(ETS)保護裝置是上海電氣自動化設(shè)計研究所1998年產(chǎn)品，由分立電子元器件與繼電器邏輯構(gòu)成，2004年DCS改造后將ETS保護裝置納入XDPS-400"分散控帶系統(tǒng)中，實現(xiàn)DCS控制一體化。一、ETS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.硬件構(gòu)成系統(tǒng)硬件配置如圖1所示。 ETS保護裝置是DCS分散控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，由控制機柜和端子接線柜兩部分組成。系統(tǒng)硬件包括一對冗余的分布式處理單元DPU、三對冗余的BCnet網(wǎng)絡(luò)型站控制卡、二個8接口HUB、三塊SDP轉(zhuǎn)速測量與保護卡、九塊LPC邏輯保護卡、一塊DI開關(guān)量輸入卡、一塊DO開關(guān)量輸出卡、各卡件相對應(yīng)

29、的端子板、一塊保護投切開關(guān)板、一個22OVAC電源分配箱、一個11OVAC電源箱、一對冗余的+5V/±l5V電源組件、一對冗余的+24V電源組件等。 2. I/0點數(shù) 總點數(shù)76點，其中輸入53點、輸出23點。 3. 通信方式 (1)模件通信 I/0模件與BCnet網(wǎng)絡(luò)控制卡之間以并行總線方式通信，通信在出口/入口均采用隔離，以保證模件故障時隔離。同時，I/0模件又具有獨立性，當(dāng)檢測到主模件故障時，輸出信號會根據(jù)預(yù)先的設(shè)置保持在設(shè)定值上。 (2)I/0站通信 所有的BCnet卡都掛在I/0總線上，與DPU進行通信，BCnet卡承擔(dān)通信中轉(zhuǎn)和卡件管理的工作。采用以太網(wǎng)通信方式，并聯(lián)冗余

30、，RJ45網(wǎng)絡(luò)線，l00Mbps速率，IEEE802.3協(xié)議。 (3)DPU站通信 每個DPU均有兩個獨立的網(wǎng)絡(luò)(A網(wǎng)和B網(wǎng))通信接口，1OOMbps速率，TCP/IP協(xié)議，與高速，實時網(wǎng)分交換機連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的廣播和接收。 (4)DCS網(wǎng)絡(luò)通信 采用光纖環(huán)網(wǎng)絡(luò)通信方式，冗余的實時數(shù)據(jù)高速公路由RTFNET網(wǎng)構(gòu)成。RTFNET采用快速以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建，核心部件是德國網(wǎng)Hirchmann工業(yè)必太網(wǎng)交換機，傳輸介質(zhì)采用多模光纜，1OOMbps通信速率。二、遮斷功能實施 1.遮斷項目 ETS系統(tǒng)設(shè)計有18個遮斷項目:EH油壓低、凝汽器真空低、軸位移夫、汽機差脹、#1#7軸振動大、發(fā)電機內(nèi)部故障、110

31、垢超速、110%兆超速、手動停機、軟MFT、硬MFT、DEH失電。 2.LPC模件邏輯 (l)LPCl(LPCll、LPCl2、LPCl3)模件完成EH油壓低、軸位移遮斷、DEH汽機跳閘、手動停機按鈕信號1、鍋爐MFTl(軟邏輯)等信號的遮斷邏輯，如圖2所示。 (2)LPC2(LPC2l、LPC22、LPC23)模件完成潤滑油壓低、汽機差脹、DEH汽機跳閘2、手動停機按鈕2、鍋爐MFT2(軟邏輯)等信號的遮斷邏輯。 (3)LPC3(LPC3l、LPC32、LPC33)模件完成凝汽器真空低、發(fā)電機內(nèi)部故障、#1#7軸振動大、110%超速、114%超速、DEH失電等信號的遮斷邏輯。 (4)DEH汽

32、機跳閘信號是指壓比低、高排溫度高，由DEH綜合出一個跳機信號，此保護項目暫末投入使用。 3.電超速保護 (1)轉(zhuǎn)速測量 在汽輪機后缸與發(fā)電機連接處的盤車齒輪上，原設(shè)計僅安裝了兩支轉(zhuǎn)速探頭。為了防止汽輪機小軸斷裂事故造成機組超速保護功能消失，第三支轉(zhuǎn)速探頭仍然安裝在盤車齒輪上，與DEH中使用的轉(zhuǎn)速控制探頭分開布置，在盤車齒輪上方的缸蓋上開設(shè)安裝孔。 (2)電超速保護 三路轉(zhuǎn)速脈沖信號分別進入相對應(yīng)的三塊SDP模件內(nèi)，被轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并與數(shù)字整定值(3300rpm和3420rpm)相比較，如超過整定值，則輸出開關(guān)量信號至SDP端子板上，進行"三選二"判斷。輸出電超速110%信號

33、和114%信號至LPC31、LPC32、LPC33三塊獨立的模件中進行判斷。每塊保護模件的輸出再進行一次選取，如果有兩個以上的模件輸出遮斷信號，由硬跳閘回路致使AST電磁閥失電遮斷機組，如圖3所示。 (3)超速試驗 電超速保護回路具備在線試驗邏輯功能，實際運行中未使用。靜態(tài)試驗時，利用頻率發(fā)生器模擬轉(zhuǎn)速脈沖信號進行靜態(tài)電超速保護110%和114%試驗，以檢驗轉(zhuǎn)速測量、越限判斷、硬邏輯回路及電磁閥是否正常。 實動試驗安排在汽輪機大小修且機組并網(wǎng)后進行，當(dāng)軸轉(zhuǎn)速超過遮斷整定值110%時遮斷機組。114%超速不單獨作實動試驗，僅作為最后一道安全保護措施。 當(dāng)進行機械超速試驗時，接點MOST閉合，閉鎖

34、電超速l10%遮斷整定值，試驗機械超速時就不會引起電超速110%遮斷。但電超速114%不能被禁止，以防止機械超速整定值過高或未動作造成汽機轉(zhuǎn)速上升超過轉(zhuǎn)子極限值，確保在汽機轉(zhuǎn)速達到3420rpm時將機組遮斷。 4.保護投切開關(guān) 保護投切板上設(shè)置了八個開關(guān)，用于EH油壓低、潤滑油壓低、真空低、軸位移大、發(fā)電機內(nèi)部故障、軸振動大等六個遮斷信號的投切，開關(guān)接點分別連入相應(yīng)的LPC模件中，由編程邏輯完成。 5.遮斷在線試驗邏輯 EH油壓過低、潤滑油壓過低、真空過低在線試驗邏輯均在DPU中生成，試驗功能均保留，但考慮到試驗塊內(nèi)漏等因素，實際運行中不進行在線試驗，并將三個試驗塊上的電磁閥線圈全部拆卸，且將

35、驅(qū)動電源開關(guān)置于斷開位。 6.硬跳閘回路 圖4為第一通道AST1、AST3電磁閥和第二通道AST2、AST4電磁閥配電回路，第一通道為UPS電源，第二通道為DPS電源。 MANTRIP3、MANTRIP4為用戶手動停機信號，取自集控室立盤上按鈕，為常閉接點。 MFTETS3、MFTETS4為硬MFT動作信號，取自BMS硬邏輯回路繼電器常閉接點。 AST1/3(LPCl)、ASTl/3(LPC2)、ASTl/3(LPC3)分別為LPCl、LPC2、LPC3模擬輸出的跳機信號，分別取自LPCl、LPC2、LPC3端子板上繼電器常閉接點。 AST2/4(LPCl)、AST2/4(LPC2)、AST2

36、/4(LPC3)類同。 7.汽機掛閘方式 汽機掛閘又稱ETS復(fù)位，設(shè)計有兩種方式，均可實現(xiàn)汽機掛閘。一是在ETS顯示圖上點擊"汽機掛閘"按鈕，二是在DEH升速控制板上點擊 "汽機掛閘"按鈕信號，都能通過LPCl、LPC2、LPC3模件中RS觸發(fā)器邏輯塊進行ETS復(fù)位。三、設(shè)計特點 汽輪機主要參數(shù)達到或超出機組運行限制值時的緊急停機邏輯按標(biāo)準模式設(shè)計，但ETS裝置自身故障時，應(yīng)充分考慮在各種極端工況下都能保證汽輪機安全遮斷的情況。l. DCS系統(tǒng)失靈 LPC模件采用CPLD器件的硬件，通過編程的方法，將邏輯固化在LPC模件中，作為一個整體硬件執(zhí)行，實現(xiàn)ET

37、S跳機保護功能與聯(lián)鎖邏輯。LPC模件獨立運行不受DPU的影響，即使DCS系統(tǒng)失靈、各MMI站無法對DPU進行操作控制，此時汽輪機遮斷保護邏輯功能仍然正常。也即汽機危急工況下仍然受控于LPC模件，盡管危急情況下CRT操作畫面不起作用，但可操作集控室立盤上用戶手動停機按鈕將汽輪機遮斷。2. DCS電源失去 ETS機柜兩路22OVAC電源均來自于DCS電源分配柜，一路是UPS，另一路是DPS(保安電源)。當(dāng)DCS兩路電源失去時，ETS兩路電源也必然隨之失去，LPC模件中保護邏輯不能被執(zhí)行，也即出現(xiàn)保護拒動。但是，AST電磁閥配電回路設(shè)計特點為線圈帶電勵磁、失電失磁方式，故仍然可以遮斷汽輪機。3. D

38、EH電源失去 DEH兩路電源均失去，電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)失去對汽輪機轉(zhuǎn)速、負荷、壓力等主要參數(shù)的控制、調(diào)節(jié)和限制功能。ETS機柜中LPC模件接收到DEH失電信號后，通過邏輯回路完成緊急停機的功能。4. 鍋爐MFT 設(shè)計有兩種信號遮斷。一是BMS機柜中DPU軟件組態(tài)邏輯發(fā)出的軟MFT信號，來自于MFT交流回路繼電器輸出接點，在LPC模件上通過邏輯回路遮斷汽輪機;二是BMS機柜MFT直流硬跳閘回路發(fā)出的硬MFT信號，直接作用于AST電磁閥硬接線回路遮斷汽輪機。5. 114兆電超速 汽輪機轉(zhuǎn)子一般是根據(jù)額定轉(zhuǎn)速的115-120%來設(shè)定的，一旦轉(zhuǎn)速超過強度極限值，將造成葉片斷裂、葉輪松脫、動靜部件相碰撞的嚴重

39、事故。為此，還設(shè)計了114%電超速保護。6. 失去一路電源 ASTl、AST3和AST2、AST4兩個通道電磁閥11OVAC配電設(shè)計成兩個相互獨立的供電回路。ASTl、AST3為一路，接受UPS電源;AST2、AST4為另一路，接受DPS電源。兩路均通過22OVAC/llOVAC變壓器轉(zhuǎn)換，任何一路22OVAC電源失電或電源切換瞬間失電只會導(dǎo)致同一個通道內(nèi)的兩只AST電磁閥失電，不會遮斷汽輪機。7. 防邏輯誤修改 LPC模塊中邏輯功能塊和點名不能被DPU修改，有效地杜絕了人為因素造成的保護誤動和拒動。8. 冗余設(shè)計 (1)三重冗余結(jié)構(gòu) 由圖1和圖2所示，#1#3 I/0站上同序號相對應(yīng)的LPC

40、模件接受同樣的跳機信號，分別進行邏輯判斷，并同時輸出跳機信號。這三路跳機信號在LPC端子板上實現(xiàn)了"三選二"判斷，當(dāng)有超過2塊LPC模件輸出信號時，才發(fā)出最終遮斷機組的信號。任何一個I/O站上的任意一個LPC模件故障，均不影響遮斷邏輯。 (2)四選二邏輯 63LPl一63LP4 EH油壓過低、63LBOl63LBO4潤滑油壓過低、63LVl63LV4真空過低壓力開關(guān)停機信號處理，均采用四選二邏輯。當(dāng)某一個通道中的一個或者兩個壓力開關(guān)動作時，該通道的AST電磁閥不會因此而失電;只有當(dāng)兩個通道中分別至少有一個壓力開關(guān)動作時，兩個通道的AST電磁閥才會一起失電。在做ETS在線試驗時，AST電磁閥才會分別失電。 (3)三取二邏輯 LPC、SDP模件轉(zhuǎn)速探頭設(shè)置三重冗余，電超速保護1