富海淵，鄧衛(wèi)國

（浙能長興發(fā)電有限公司，浙江 湖州 313100）

1 ETS系統(tǒng)概述

ETS是英文Emergency Trip System的縮寫，意為汽輪機(jī)危急跳閘保護(hù)系統(tǒng)，主要功能是實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組核心設(shè)備汽輪機(jī)的保護(hù)遮斷.一套完整的ETS保護(hù)系統(tǒng)通常由采樣輸入信號、停機(jī)AST電磁閥和PLC控制系統(tǒng)組成，PLC控制系統(tǒng)對生產(chǎn)現(xiàn)場的采樣輸入信號進(jìn)行邏輯處理，通過改變四個(gè)停機(jī)AST電磁閥的通斷狀態(tài)實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的快速緊急遮斷.

要實(shí)現(xiàn)ETS系統(tǒng)對汽輪機(jī)的可靠保護(hù)，其前提條件是系統(tǒng)的采樣輸入信號也必須真實(shí)可靠，能夠準(zhǔn)確反映汽輪機(jī)組的運(yùn)行參數(shù).為了確保采樣信號的可靠性，引進(jìn)西屋技術(shù)的汽輪發(fā)電機(jī)組對潤滑油壓、軸向位移、EH油壓和凝汽器真空等現(xiàn)場信號采取四路輸入信號的串并聯(lián)設(shè)計(jì)，并提供了在線試驗(yàn)功能，以便工作人員在機(jī)組連續(xù)運(yùn)行過程中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除系統(tǒng)的故障點(diǎn).

2 原真空取樣回路的設(shè)計(jì)不足

浙能長興發(fā)電有限公司目前已投用4臺(tái)300 MW汽輪發(fā)電機(jī)組，其汽輪機(jī)危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)所采用的即為上述西屋經(jīng)典設(shè)計(jì).在生產(chǎn)過程中，發(fā)生了多次因凝汽器真空取樣回路泄漏導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)的機(jī)組非正常停運(yùn)，不僅影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也極為不利.儀控技術(shù)人員對真空取樣回路進(jìn)行有針對性的分析研究，發(fā)現(xiàn)真空系統(tǒng)取樣回路主要存在設(shè)計(jì)和監(jiān)視等三方面的不足.

2.1 真空取樣回路設(shè)計(jì)不合理

由于在線試驗(yàn)功能的設(shè)計(jì)需要，真空取樣管從凝汽器引出后進(jìn)入真空試驗(yàn)塊，由試驗(yàn)塊再引出雙側(cè)四路壓力開關(guān)形成開關(guān)量電信號送入PLC控制系統(tǒng).取樣回路的系統(tǒng)圖如圖1所示.

K1～K44個(gè)壓力開關(guān)信號采用串并聯(lián)設(shè)計(jì)通過PLC控制系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)AST電磁閥的動(dòng)作，完成凝汽器真空異常時(shí)的機(jī)組保護(hù)功能.真空信號的邏輯原理圖如圖2所示.

結(jié)合取樣回路系統(tǒng)圖和邏輯原理圖分析可見，聯(lián)鎖停機(jī)的4個(gè)真空壓力開關(guān)雖然在物理結(jié)構(gòu)和邏輯判斷上分為K1、K3和K2、K4的兩側(cè)通道，但由于兩側(cè)通道仍然布置于單一的試驗(yàn)塊，而節(jié)流孔的設(shè)計(jì)無法完全阻斷通道間的泄漏影響，當(dāng)任一側(cè)的泄漏量大于一定值時(shí)，不僅會(huì)導(dǎo)致本側(cè)壓力開關(guān)的誤動(dòng)作，還會(huì)連帶

另一側(cè)通道的壓力開關(guān)動(dòng)作，而當(dāng)雙側(cè)都有至少一個(gè)壓力開關(guān)動(dòng)作時(shí)就會(huì)引發(fā)機(jī)組誤跳閘的發(fā)生.

圖2 凝汽器真空取樣回圖

2.2 回路泄漏監(jiān)控手段缺乏

由于真空取樣回路的兩側(cè)通道僅設(shè)計(jì)了安裝于試驗(yàn)塊現(xiàn)場的就地壓力表，集中控制室內(nèi)的運(yùn)行操作人員無法遠(yuǎn)方監(jiān)控取樣回路通道的壓力.就地壓力表不適用于目前已高度集成化的電廠控制需求，無法有效協(xié)助運(yùn)行人員對系統(tǒng)做出泄漏的遠(yuǎn)方判斷，壓力表的設(shè)置本身就是對取樣回路泄漏點(diǎn)的增加.

2.3 在線強(qiáng)制保護(hù)方法不可靠

為消除電信號傳輸回路的斷線影響，該ETS保護(hù)系統(tǒng)采用的是真空壓力開關(guān)的常閉接點(diǎn).當(dāng)對機(jī)組進(jìn)行在線泄漏的消缺時(shí)，為避免故障的影響面擴(kuò)大，檢修人員往往會(huì)先以鱷魚夾短接壓力開關(guān)觸點(diǎn)的方法強(qiáng)制電信號，再對泄漏部位進(jìn)行故障消除.鱷魚夾短接的方式存在較大的松脫可能，該方式的安全可靠度較低.

3 取樣回路優(yōu)化方案

為有效消除真空取樣回路雙側(cè)通道間的交叉影響和提高對泄漏的監(jiān)控，同時(shí)降低檢修人員的在線消缺風(fēng)險(xiǎn)，儀控技術(shù)人員對真空取樣回路實(shí)施了軟、硬件方面的多處優(yōu)化.

3.1 調(diào)整取樣回路及更換硬件設(shè)備

在現(xiàn)場增加一個(gè)真空試驗(yàn)塊，配置由凝汽器獨(dú)立引出的取樣管，并將原就地指示表更換為可提供遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)的壓力變送器.調(diào)整后的取樣回路系統(tǒng)圖3所示，圖3中PT1、PT2為壓力變送器.

調(diào)整后真空取樣回路的雙側(cè)通道被分別布置于兩個(gè)試驗(yàn)塊，且各自具備獨(dú)立的取樣管，形成兩個(gè)泄漏不會(huì)相互耦合的完全隔離的工作回路，阻斷通道間的泄漏影響，任一側(cè)的泄漏不會(huì)連帶另一側(cè)通道壓力開關(guān)的動(dòng)作，避免了機(jī)組誤跳閘事件的發(fā)生.

3.2 增加回路泄漏預(yù)警

由于真空試驗(yàn)塊處原就地壓力表改為壓力變送器，儀控技術(shù)人員將試驗(yàn)塊處真空壓力引入操作員監(jiān)控畫面（如圖4）顯示，因此運(yùn)行人員可隨時(shí)調(diào)看試驗(yàn)塊壓力的變化.另外通過對DCS邏輯組態(tài)的修改，將真空試驗(yàn)塊處壓力與另一獨(dú)立于試驗(yàn)塊取樣的凝汽器真空變送器參數(shù)進(jìn)行偏差比對，當(dāng)偏差值大于3 kPa時(shí)即發(fā)出試驗(yàn)塊微泄漏報(bào)警提示，并且任一真空壓力開關(guān)動(dòng)作時(shí)系統(tǒng)亦可發(fā)出相應(yīng)報(bào)警.

圖3 調(diào)整后凝汽器真空取樣回路系統(tǒng)圖

圖4 調(diào)整后凝汽器真空取樣回

3.3 改善在線強(qiáng)制保護(hù)方式

根據(jù)壓力開關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，技術(shù)人員尋訪了更加適合檢修人員操作的接點(diǎn)短接工具.其使用方法是先行將環(huán)型線鼻緊固于壓力開關(guān)的接線端子處，另外加工一長度適中的兩端連接有與線鼻直徑相匹配彈性插頭的短接線.在線消缺時(shí)，檢修人員（如圖5）將短接線插入環(huán)型線鼻即可完成可靠的在線短接強(qiáng)制.

4 優(yōu)化效果

通過對ETS保護(hù)系統(tǒng)真空取樣回路的改善和泄漏預(yù)警的加強(qiáng)，系統(tǒng)的保護(hù)動(dòng)作可靠性被大幅度提高，在優(yōu)化方案實(shí)施后的一年中，已兩次對系統(tǒng)微泄漏事件及時(shí)報(bào)警成功消除，有效避免了缺陷后果的擴(kuò)大.

翻查浙能集團(tuán)安全生產(chǎn)信息通報(bào)，可發(fā)現(xiàn)因真空取樣系統(tǒng)泄漏引起的非正常停機(jī)事件屢有發(fā)生，因此該優(yōu)化方案在集團(tuán)中具有較高的推廣價(jià)值.另據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)同類型西屋技術(shù)發(fā)電機(jī)組保有量超過百臺(tái)，ETS保護(hù)系統(tǒng)真空取樣回路與本文類似的初始設(shè)計(jì)不足普遍存在，此方案可為該類機(jī)組提供很好的優(yōu)化參考.

圖5 調(diào)整后凝汽器真空

［1］孫長生.火電廠熱工系統(tǒng)可靠性配置與事故分析［M］.北京：中國電力出版社，2010：42－43.

［2］葉江祺.熱工測量和控制儀表的安裝［M］.北京：中國電力出版社，1998：41－44.