周則星

摘 要：ETS指的是汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)，汽輪機(jī)在運行時，當(dāng)其重要參數(shù)超出限定數(shù)值時，ETS系統(tǒng)便會發(fā)出遮斷指令，進(jìn)而使所有蒸汽進(jìn)汽閥門得以關(guān)閉，使機(jī)器得到保護(hù)。由此可見，該系統(tǒng)對汽輪機(jī)發(fā)電組安全運行，有著十分重要的作用。若是該系統(tǒng)得不到有效運行，便可能造成誤動或者是拒動，進(jìn)而可能造成汽輪機(jī)部件損壞。本文以某火電廠為例，在對ETS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及可靠性做出分析的基礎(chǔ)上，提出改進(jìn)方法與措施。

關(guān)鍵詞：ETS系統(tǒng)；汽輪機(jī)；可靠性；改進(jìn)措施

中圖分類號： TK269 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）20-167-2

1 項目簡介與EST系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 項目簡介

該火電廠有兩臺310MW機(jī)組均在2015年10月投產(chǎn)，汽輪機(jī)型號為NC310-17.75/540/540，該機(jī)組ETS系統(tǒng)為廠家提供， PLC控制系統(tǒng)為Controllogix系統(tǒng)控制系統(tǒng)。在對該機(jī)組ETS保護(hù)原理及可靠性做出分析發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)I/O點分配、控制系統(tǒng)電源回路等方面，仍有一些問題存在，這些問題可能會造成汽輪機(jī)出現(xiàn)拒動或者是誤動，因此，對這些問題，需對ETS系統(tǒng)做出進(jìn)一步改進(jìn)及完善。

1.2 EST系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

ETS系統(tǒng)包含ETS控制柜、危急遮斷液壓組快、現(xiàn)場檢測元件等部分，從而實現(xiàn)冷凝器真空低保戶、AST超速保護(hù)、EH油壓低保護(hù)、潤滑油壓低保護(hù)等汽輪機(jī)主要元件的保護(hù)功能。其中，ETS控制柜又包含電源組件、可編程控制器、繼電器組件與端子排等結(jié)構(gòu)。其中電源組件接受兩路220V的AC冗余輸入電源，在實施切換之后，能夠?qū)⑵渥鳛锳ST的電磁閥與可編程控制器電源。

2 ETS系統(tǒng)可靠性分析

2.1 I/O點分配

冷凝器真空低保護(hù)與潤滑油壓低保護(hù)作為汽輪機(jī)重要保護(hù)措施，在ETS系統(tǒng)中，運用的是三重冗余設(shè)計，三取二的動作于跳閘，在就地冷凝器與潤滑油母管上，均安裝了三個取樣管路互相獨立的壓力開關(guān)，來完成對冷凝器真空與潤滑油壓的實時監(jiān)測。如圖1所示，在真空低與潤滑油壓低保護(hù)信號接線圖當(dāng)中，2DIA、2DIB為PLC組件的第2塊DI輸入卡件，由圖可見，PLCI/O點分配上，由就地壓力開關(guān)引出的冗余跳機(jī)信號設(shè)計，全部是接在并列運行的PLC組件相同的DI輸入卡件上，所以不滿足重要保護(hù)信號在設(shè)計上的獨立性要求，并違背了《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》等相關(guān)規(guī)定。若是對于該系統(tǒng)中，DI卡件一旦出現(xiàn)問題，便會造成輸入信號全部出現(xiàn)異常，進(jìn)而造成拒動或者誤動問題產(chǎn)生。

2.2 ETS控制系統(tǒng)電源回路

ETS在設(shè)計時，PLC與AST電源均是運用220VAC電源。當(dāng)ETS控制柜，接受到UPS與保安段冗余電源后，通過電源切換裝置完成切換之后，便能夠?qū)ST電磁閥與PLC組件供電，并同時可以實現(xiàn)對1PS與2PS電源轉(zhuǎn)換模塊供電，在轉(zhuǎn)換模塊得到轉(zhuǎn)換過后，便得到PLC冗余I/O電源。

如電源回路圖所示，UPS與保安段兩路電源都處于正常狀態(tài)時，切換之后的電源，變?yōu)閁PS電源。汽輪機(jī)機(jī)組在正常運行時，若是UPS電源出現(xiàn)斷電或者故障，則系統(tǒng)便能夠自動通過OJ切換，來為保安段電源供電。雖然接觸器的工作效率較為快速，對PLC組件運行不構(gòu)成影響，然而，因為在切換之后，220VAC對AST電磁閥直接供電，從而使接觸器動作電源在切換的一瞬間，便會使得AST電磁閥出現(xiàn)暫時性斷電，從而使AST油管失壓，使得汽輪機(jī)進(jìn)汽閥出現(xiàn)關(guān)閉，保護(hù)動作及發(fā)生跳閘。根據(jù)《火力發(fā)電廠汽輪機(jī)監(jiān)視與保護(hù)系統(tǒng)驗收測試規(guī)程》來進(jìn)行試驗，可以得出，UPS電源在斷開之后，安全油壓便會出現(xiàn)大幅度下降，DEH閥門出現(xiàn)自動關(guān)閉，并且在安全油母管上的三個判斷油壓狀態(tài)的開關(guān)，也會達(dá)到動作值，DEH系統(tǒng)會檢測到三個掛閘信號出現(xiàn)消失，并自動產(chǎn)生DEH故障信號，使得ETS系統(tǒng)跳閘，由此可見，ETS電源難以達(dá)到冗余備用要求。

3 ETS系統(tǒng)不完善部位的改進(jìn)措施

3.1 I/O點分配問題改進(jìn)措施

在《火力發(fā)電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定》與《國家電網(wǎng)公司發(fā)電廠重大反事故措施》等相關(guān)規(guī)定的要求，筆者對ETS系統(tǒng)中的I/O點實施重新分配。把三個冗余冷凝器真空低與三個冗余潤滑油低壓輸入信號分散的接入到每列PLC組件對應(yīng)的三個不同DI卡件通道中，同時對PLC數(shù)據(jù)庫、對應(yīng)的三取二遮斷與報警擴(kuò)展輸出邏輯實施重新組態(tài)。進(jìn)而從根本上使得ETS保護(hù)信號能夠獨立實現(xiàn)三重冗余，使得風(fēng)險得以分散處理，最終能夠避免由于單塊卡件故障而造成的保護(hù)誤動與拒動問題出現(xiàn)。

3.2 ETS控制系統(tǒng)電源回路問題改進(jìn)措施

ETS控制電源應(yīng)當(dāng)能夠達(dá)到冗余切換功能與消除保護(hù)誤動的相關(guān)要求，針對上文提到的問題，筆者對ETS系統(tǒng)電源回路做出如下改進(jìn)：把AST1及ATS3電磁閥所供電的電源，改在電源切換之前，通過ETS控制柜中的UPS電源來實施供電，把ATS2與AST4電磁閥的供電電源改換在電源切換之前，并通過ETS控制柜中的保護(hù)電源來實施供電。與此同時，把操作臺上的汽機(jī)跳閘按鈕原設(shè)計的一副常閉接點串接到AST1與AST3電磁閥電源控制回路上，然后再利用一副并聯(lián)常閉接點串接到AST2與AST4電磁閥電源控制回路當(dāng)中。

在通過這種改進(jìn)之后，危急遮斷液壓組件兩個跳閘通道上的AST電磁閥會由UPS與保安段的兩路獨立電源實施供電。因為四個電磁閥均是采用雙通道設(shè)計，因此，當(dāng)任何一個控制電源斷電或者因故障出現(xiàn)電源切換時，只會出現(xiàn)一個AST跳閘通道動作，另外一個AST跳閘通道內(nèi)的兩個AST電磁閥，依舊會維持安全油壓，并使得汽輪機(jī)機(jī)組不會有誤動跳閘問題出現(xiàn)。當(dāng)ETS系統(tǒng)出現(xiàn)單路控制電源斷電之后，危急遮斷液壓組塊上的油壓狀態(tài)監(jiān)測開關(guān)對應(yīng)動作便會在DEH操作員站發(fā)出報警信號，讓工作人員對其進(jìn)行及時的檢修與處理。在PLC系統(tǒng)因為故障而出現(xiàn)失靈之后，操作臺上的汽機(jī)跳閘硬手操按鈕便能夠使AST電磁閥供電回路得以直接切斷，從而使得緊急打閘出現(xiàn)停機(jī)。通過這種改進(jìn)，能夠使ETS系統(tǒng)中的控制電源冗余互備功能得以真正實現(xiàn)，進(jìn)而徹底消除由于單路控制電源失電或者因故障切換時，汽輪機(jī)保護(hù)誤動跳閘的問題出現(xiàn)。

4 總結(jié)

作為汽輪機(jī)發(fā)電組重要保護(hù)措施，ETS系統(tǒng)在運行時，可能會出現(xiàn)誤動或拒動問題，進(jìn)而造成意想不到的問題發(fā)生。筆者根據(jù)ETS系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)拒動或誤動問題做出改善之后，使ETS保護(hù)系統(tǒng)可靠性得到大大提升，從而有效防止汽輪機(jī)主保護(hù)拒動與誤動問題的出現(xiàn)，使汽輪機(jī)在運行時，安全隱患得以消除。ETS系統(tǒng)存在問題的改善，也對機(jī)組安全運行、減少非計劃停運與設(shè)備損壞率、提升經(jīng)濟(jì)效益，都具有十分重要的意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王鵬鵬.310MW汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析及改進(jìn)[J].電力安全技術(shù)，2014（05）.

[2] 羅永霞，白云貴，喬小平.汽輪機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)電源切換回路技術(shù)改進(jìn)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010（23）.