东汽630MW机组ETS系统可靠性措施优化与应用

程胜林，张琴玲

（淮浙煤电凤台发电分公司，安徽 淮南 232131）

0 引言

汽轮机的危急遮断系统（ETS），是保证汽轮发电机组正常运行必不可少的安全保护装置。汽轮机运行中，当存在某种可能导致机组受损害的危险情况时，ETS 装置可使汽轮机自动紧急遮断，保护机组的安全。由于ETS 系统是确保机组安全运行的最后一道自动保护装置，因而对系统的可靠性和快速性有非常高的要求。

某火电厂#1 机组为630MW 超临界燃煤汽轮发电机组，汽轮机由东方汽轮机厂制造，型号为N600-24.2/566/566型超临界、一次中间再热式、高中压合缸、三缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机。ETS 系统采用的是美国西屋公司的Ovation 产品，采用一体化设计（即采用与DEH 和DCS 系统相同的硬件）ETS 系统，用以监视汽轮机的某些重要参数。

图1 ETS继电器回路220V交流部分Fig.1 ETS Relay loop 220V AC section

图2 ETS继电器回路110V直流部分Fig.2 ETS Relay loop 110V DC section

图3 ETS继电器回路110V直流继电器Fig.3 ETS Relay loop 110V DC relay

1 ETS回路出厂设计

该厂ETS 功能出厂设计时由DCS 软逻辑和硬继电器回路构成，一旦DCS 控制系统发生异常，可以通过继电器回路实现紧急停机。

ETS 继电器回路主要由220V 交流部分和110V 直流部分组成，220V 交流回路主要给主汽门和调门各电磁阀供电，实现各阀门的开、关及快关功能。如图1 所示。

110V 直流回路主要给机械停机电磁阀3YV 和AST 电磁阀（5YV/6YV/7 YV/8 YV）供电，ETS 停机指令、手动停机按钮、DEH 跳闸指令、DEH 超速硬接线等信号串联接入回路控制电磁阀得电或失电，如图2 所示。

当ETS 跳闸、DEH 控制柜220V 电源全部失电、110%超速（三取二判断后）、手动停机、DEH 故障停机任一信号动作时，机械停机电磁铁（3YV）带电，通过危急遮断装置连杆的杠杆使危急遮断装置的撑钩脱扣。通过危急遮断装置连杆使机械遮断阀动作，将高压安全油的排油口打开，泄掉高压安全油，同时主汽门遮断电磁阀及阀门快关电磁阀同时带电动作，遮断机组进汽。而高压遮断组件中的遮断电磁阀5YV/6 YV/7YV/8YV 同时失电，直接泄掉高压安全油，快速关闭各阀门。

2 存在隐患

通过对ETS 继电器回路进行分析，主要存在以下隐患：

1）DEH 跳闸指令至ETS 停机保护信号为单点保护：DEH 跳闸指令由DEH 超速，DEH 转速故障、高压安全油压低、DEH 手动停机和ETS 停机信号在Drop41 软逻辑相或组成，其出口指令（JK18）单点送入ETS 继电器柜R13 继电器，取其两副常开触点R13-1 和R13-2。其中，R13-2 送入ETS 继电器跳闸回路，R13-1 和R8-2（R8 继电器为DEH 超速硬接线动作出口继电器）并联后输出一个单点送入Drop43 柜，单点判断触发ETS 停机保护。

图4 ETS继电器柜一体化转接电路板Fig.4 ETS Relay cabinet integrated adapter board

2）ETS 停机指令至DEH 跳闸保护信号为单点保护：ETS 停机指令在Drop43 软逻辑判断后输出一个DO 点，通过硬接线送至DROP41 柜DI 通道。在逻辑中单点判断出发DEH 跳闸保护。

3）ETS 停机指令至ETS 继电器柜信号为单点保护：ETS 停机指令在Drop43 软逻辑判断后输出两个DO 点，在ETS 继电器回路搭设成“或”的逻辑关系（即两个信号任一信号动作则会造成ETS 继电器回路动作输出）。

4）ETS 继电器柜供电回路可靠性不高：4 个AST 电磁阀（5YV/6YV/7YV/8YV）的电源由两路110VDC 通过二极管进行冗余供电，一旦二极管故障，很可能导致110VDC 主、辅电源切换不成功，4 个AST 电磁阀失电引起机组跳闸。

5）ETS 继电器柜与DEH 柜的信号连接为一体化转接电路板设置，转接板的输入为航空插头，来自于DEH 机柜drop41 站的DO 卡指令。航空插头有25 个插针，使用了其中的1 ～16 插针（另一端接有8 个DO 指令），该电路板内信号回路包含直流110V 和交流220V。该厂2 号机组曾发生过因长周期运行，导致绝缘层老化，且电路板正反面印刷，1 ～13 插针背面印刷连接线，14 ～25 插针正面印刷连接线，两层连接线间仅有电路板的厚度，交直流击穿电路板导致烧坏的现象。

3 优化方案

根据《火电厂热控系统可靠性配置与事故预控》要求，所有重要的主辅机保护信号应尽可能采用3 个相互独立的一次测量元件和输入通道引入，并通过三取二逻辑实现。MFT、ETS 的出口继电器均宜设计成相互独立的两套系统或采取三取二冗余逻辑。某厂ETS 保护硬回路和软逻辑均存在单点保护信号，有保护误动的风险。针对以上隐患，逐条进行优化。

图5 ETS继电器柜一体化转接电路板被烧毁Fig.5 ETS relay cabinet integrated adapter board burned down

1）取消原来由DEH 柜DO 通道送至ETS 继电器回路DEH 停机单点信号回路（拆除R13 继电器的第2 副触点，R13-8,9，线号为KD-2，X5-1），取消原ETS 继电器回路至ETS 软逻辑柜DEH 停机单点信号（拆除R13 继电器的第1 副触点，R13-2,3,线号为X6-9,X6-10）。变更为3 个DEH 停机信号直接从DEH 柜送入ETS 软逻辑柜。

2）保留原ETS 停机至DEH 的停机的单点信号，利用ETS 软逻辑柜DO 卡件的备用通道，新增2 个ETS 停机信号送入DEH 柜DI 通道（在ETS 逻辑出口增加2 个DO 点送DEH 跳闸所在的站，和原来的1 个DO 点组成3 个点，在DEH 跳闸逻辑中进行三取二判断），将ETS 停机至DEH的停机信号总数量变更为3 个，在DEH 软件中进行三取二逻辑判断。

3）保留原ETS 软逻辑判断至ETS 继电器柜2 个DO信号，利用ETS 软逻辑柜DO 卡件的备用通道，新增4 个ETS 停机信号送入ETS 继电器回路，与原来的2 点搭设成三取二回路后，替代原来进入ETS 继电器动作回路的两个信号的其中一个，并将另一个信号接线取消（拆除JK26 和JK25 的触点，即KD-1,2 和X5-33,34 的线，在ETS 逻辑出口新增4 个DO 送ETS 继电器柜，和原来的2 个搭成三取二回路，替代KD-1，2 触点所在的位置）。

4）取消4 个二极管，新增4 路电源，将AST 电磁阀（5YV/6YV/7 YV/8 YV）的电源重新分配，5YV 和7YV 使用同一路电源，它的上口电源为110VDC 电源柜的Q02 和Q06 空开经直流电源切换继电器RUS-32A 输出电源；6YV和8YV 使用同一路电源，它的上口电源为110VDC 电源柜的Q03 和Q07 空开经直流电源切换继电器RUS-32A 输出电源。这样可以避免110VDC 电源故障时，4 个AST 电磁阀同时失电引起机组跳闸。如图6 所示。

5）取消ETS 继电器柜与DEH 柜间信号连接的一体化转接电路板，信号连接改为接线端子连接。如图7 所示。

图6 优化后110VDC供电方案Fig.6 Optimised 110VDC power supply scheme

图7 优化后的信号连接Fig.7 Optimised signal connection

4 结论

通过对ETS 系统采取一系列可靠性措施优化，避免了ETS 单点保护误动的风险，消除了机组隐患，机组安全性和可靠性得以提高，也为同类型电厂ETS 回路的优化和改进提供了参考经验。