600MW机组ETS系统成功改造优化

周芳芳

【摘 要】汽轮机危急跳闸系统（ETS）是汽轮机保护最重要的一环，它是汽轮机电跳闸的出口， 其运行安全与否直接影响到汽轮机的安全运行。大多电厂的 ETS系统采用PLC控制器，独立于 DCS系统之外。论文介绍了三门峡电厂将ETS系统由 PLC改造为艾默生DCS控制系统。

【Abstract】The emergency trip system （ETS） is the most important part of turbine protection. It is the outlet of turbine electric trip. Its safe operation directly affects the safe operation of steam turbine. The ETS system of most power plants adopts PLC controller， independent of DCS system. The paper introduces the transformation of ETS system from PLC to Emerson DCS control system in Sanmenxia Power Plant.

【关键词】ETS系统；PLC 保护；DCS控制系统

【Keywords】ETS system；PLC protection； DCS control system

【中图分类号】TH16 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）10-0179-02

1 概述

1.1 主機概述

锅炉为哈尔滨锅炉股份有限公司生产的型号为HG-1900/25.4-YM4型超临界直流炉，前后墙对冲燃烧、一次中间再热、平衡通风、露天布置、全钢构架固态排渣煤粉炉。锅炉配套的制粉系统采用中速磨煤机一次风正压直吹式制粉系统，每台炉配6台中速磨煤机，5台运行，1台备用。

汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的型号为CLN600-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机。设置两台50%容量汽动给水泵及一台30%容量电动调速给水泵。

1.2 ETS系统现状

大唐三门峡发电有限责任公司3号、4号机组ETS系统为莫迪康PLC控制系统，2006年随机组基建投产，设置一面机柜，PIO模块采用莫迪康双机热备配置，CPU为113型号，IO卡件集中配置，电源模块为单配。该ETS系统主要负责汽轮机跳闸主保护信号采集及保护功能实现，同时包含110VDC跳闸硬接线回路以及部分汽机逆止门控制回路，24VDC供电回路采用西门子双重冗余供电模块。

2 改造必要性

①3号、4号机组ETS系统硬跳闸回路失电保护拒动风险，手动跳闸及ETS跳闸是通过中间继电器常闭节点驱动ETS 110VDC主跳闸回路，若中间继电器24V电源系统故障，将导致机组危机状态下无法通过“手动停机按钮”和ETS跳闸系统停机。无法满足《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中9.4.8条要求：“汽轮机紧急跳闸系统跳机继电器应设计为失电动作，硬手操设备本身要有防止误操作、动作不可靠的措施。手动停机保护应具有独立于分散控制系统（或可编程逻辑控制器PLC）装置的硬跳闸控制回路”。

②3号、4号机组ETS系统通信网络未完全独立的冗余配置，不具备无扰切换功能。无法满足《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中9.1.2条要求：“分散控制系统的控制器、系统电源、为I/O模件供电的直流电源、通信网络等均采用完全独立的冗余配置，且具备无扰切换功能”。

③3号、4号机组ETS系统输入、输出卡件未达到全程相对独立的原则。无法满足《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中9.4.3条要求：“所有重要的主、辅机保护都应采用“三取二”的逻辑判断方式，保护信号应遵循从取样点到输入模件全程相对独立的原则，确因系统原因测点数量不够，应有防保护误动措施[1]”。

④根据《防止电力生产事故的二十五项重点要求》对主保护配置的要求，3号、4号机组原ETS保护逻辑、测点设计均需进行大范围修改，目前ETS硬件及电源配置无法满足要求，必须进行全面升级改造。

⑤在整个集团公司要求保证安全生产，降低非计划停运，加强设备治理，提高设备可靠性的背景下，需对我公司3号、4号机组ETS系统进行技术改造。

3 改造目的

通过技术改造，解决ETS控制系统的可靠性问题，完善保护系统功能，提高机组安全性。

4 改造方案

4.1 原ETS控制系统

原ETS控制系统采用莫迪康的双机热备系统，主控制器为一对113 CPU，两对CPU之间通过热备模块及网络回路构成相互热冗余结构，IO子站配置了两块DI卡件、三块DO卡件，子站与CPU主站通过同轴电缆连接。

4.2 改造后ETS控制系统

改造后，原双PLC热备系统改造为艾默生的热备DCS运行系统，该保护系统配置独立的电源、CPU、卡件，主控制器运行期间副控制器备用，主副控制器实现无扰切换现场。ETS保护系统的保护测点进入保护系统，保护系统运算后，通过DO卡件最终输出到对应保护输出端子，其中最重要的4个AST跳闸信号是通过4块独立的继电器板分别输出到各自的AST电磁阀。

4.3 改造方案设计

原双PLC热备系统改造为艾默生的热备DCS运行系统。该保护系统配置独立的电源、CPU、卡件，主控制器运行期间副控制器备用，主副控制器实现无扰切换。ETS保护系统的保护测点进入保护系统，保护系统运算后，通过DO卡件最终输出到对应保护输出端子，其中最重要的4个AST跳闸信号是通过4块独立的继电器板分别输出到各自的AST电磁阀。endprint

4.3.1 改造后ETS保护跳闸硬接线回路

ETS系统直接驱动110VDC控制回路，手动打闸、ETS跳闸均增加到此回路，AST跳闸回路依然为两路110VDC独立供电，跳闸节点为110VDC ETS系统跳闸继电器的常开节点，机组正常运行时110VDCETS系统跳闸继电器带电，则跳闸回路通，AST电磁阀得电；机组跳闸或ETS系统失电时，则跳闸回路断开，AST电磁阀失电跳机。

4.3.2 抽汽逆止门控制回路

原ETS柜控制回路中包含八个抽汽逆止门的控制回路，此次改造中，将根据原控制方案不做变更，只是中间继电器改为DOX继电器板。

4.3.3 改造后的试验电磁阀回路

试验回路继电器接收DCS逻辑试验指令，驱动AST跳闸继电器或试验继电器，跳闸继电器再驱动110VDC电磁阀动作；试验继电器驱动220VAC电磁阀动作。

5 主机DCS逻辑介绍

5.1 ETS系统保护动作信号、保护投入信号均传至主机DCS系统

实现主机DCS保护首出功能、主机DCS复位ETS系统功能。

5.2 AST系统通道实验、EH油压低、润滑油压低、高压凝汽器真空低、低压凝汽器真空低联锁试验移至主机DCS系统控制

①AST1通道试验逻辑。试验闭锁条件：试验按钮投入；ASP2压力开关未动作；AST2、AST3、AST4电磁阀带电。

②AST2通道试验逻辑。试验闭锁条件：试验按钮投入；ASP1压力开关未动作；AST1、AST3、AST4电磁阀带电。

③AST3通道试验逻辑。试验闭锁条件：试验按钮投入；ASP2压力开关未动作；AST1、AST2、AST4电磁阀带电。

④AST4通道试验逻辑。试验闭锁条件：AST试验按钮投入；ASP1压力开关未动作；AST1、AST2、AST3电磁阀带电。

⑤A、B侧EH油压低联锁试验逻辑。A侧 EH油压低联试验闭锁条件：试验按钮投入；EH油压低跳闸压力低开关2、EH油压低跳闸压力低开关4未动作。

B侧 EH油压低联试验闭锁条件：试验按钮投入；EH油压低跳闸压力低开关1、EH油压低跳闸压力低开关3未动作。

⑥B侧润滑油压低联锁试验逻辑。B侧润滑油压低联试验闭锁条件：试验按钮投入；润滑油压低跳机压力开关1、润滑油压低跳机压力开关3未动作。

⑦低压凝汽器A侧真空低联鎖试验逻辑。低压凝汽器A侧真空低联锁试验闭锁条件：试验按钮投入；低压凝汽器真空低Ⅱ值2、低压凝汽器真空低Ⅱ值4未动作。

⑧高压凝汽器A侧真空低联锁试验逻辑。高压凝汽器A侧真空低联锁试验闭锁条件：试验按钮投入；高压凝汽器真空低Ⅱ值2、高压凝汽器真空低Ⅱ值4未动作。

6 结论

该项改造后，ETS保护实现DCS控制，功能更为强大，可靠性大幅提升。机组运行一年左右，ETS系统运行稳定，未出现异常，为机组安全运行提供了可靠保证。

【参考文献】

【1】中国电力出版社. 火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程[M].北京：中国电力出版社， 2005.endprint