浅析300MW汽轮机ETS保护系统优化与完善

邓联立

摘要：在火电厂300WM机组运行的过程中，汽轮机主机ETS系统运行过程中，其存在着部分运行问题，此类问题能够造成机组非停事件，对此为实现火电厂300WM机组运行稳定性，文章就汽轮机ETS保护系统进行不断的优化，以此实现技术创新应用与设备改造，基于此为机组运行稳定性与安全性奠定基础。

关键词：火电厂300WM机组;汽轮机;ETS系统优化

为提高ETS系统的可靠性，减少因为ETS系统原因造成的机组非停，需要对300MW机组ETS系统进行改造或升级，通过对在役的ETS系统原理设计总结优化，对目前采用PLC实现方式的ETS系统提出优化提高可靠性的方案，确保了机组的安全运行。

一、基础设备及ETS系统

1.1基础设备

我公司300WM机组汽轮机，是以美国西屋公司的30万千瓦考核机组的技术为基础，对通流部分进行改进后的新型汽轮机，是亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽反动式汽轮机。汽轮机采用数字电液控制系统（DEH）。ETS保护装置由PLC及其控制回路构成，危急遮断系统是ETS触发信号或DEH触发信号驱动AST电磁阀失电，从而泄去高压抗燃油，实现紧急停机。

1.2 ETS系统

1.2.1 ETS系统的功能设计

汽轮机危急跳闸系统ETS的主要任务如下：监视对机组安全有重大影响的参数和状态，当参数超过安全限定值或状态异常威胁机组安全时，通过让AST电磁阀失电从而泄去汽轮机危急遮断油，使汽轮机高压主汽门、高压调门、中压主汽门、中压调门和抽气逆止门失压关闭，实现紧急停机;同时，还具备在线试验和集中监控功能，增加ETS保护投退按钮，以便在线监视ETS保护投入/切除情况。

1.2.2 ETS基本功能

ETS的基本功能有轴向位移大、振动大、胀差大、发电机主保护连锁、轴承温度高跳闸，手动MFT，DEH失电，DEH跳机，手动停机，电气油开关动作;实现下述逻辑停机：低EH油压跳闸（四取二的并串联）、低真空跳闸（四取二的并串联）、低润滑油压跳闸（四取二的并串联）、DEH超速（三取二）、TSI超速跳闸（三取二）、中压缸排气压力大（三取中）。在保护正常投运的前提下，当上述的任一条件满足，ETS输出通过跳闸回路使得AST电磁阀失电实现紧急停机，保护汽轮机的安全。

1.2.3 监控功能

为了体现集散控制理念，全新的ETS系统和DCS系统完全兼容。集控运行人员可以通过DCS系统的操作员站监视ETS保护在线投入情况，对ETS进行复位，实现AST电磁阀跳机试验块、润滑油和EH油以及凝汽器真空试验块的在线试验，热控人员可以通过工程师站和上位机进行ETS组态和保护的投入、退出操作。

二、问题提出及优化

2.1ETS系统电源系统优化

2.1.1ETS系统电源系统现状

目前两台300MW机组ETS控制系统及机组跳闸AST电磁阀驱动电源供电方式主要有两种方式：一类是全部由同一电压等级的交流电源供电;另一类ETS控制系统电源交流电源供电，机组跳闸AST电磁阀直流电源供电。

2.1.2优化方案

取消ETS柜下部的原双路电源切换箱，在原位增加两路电源开关、两个电源监视继电器及端子排;双路电源分别送至两套PLC、24V电源模块及电磁阀回路;ETS交流电源失电报警送至DCS系统一级报警。AST电磁阀电源为电磁阀供电，并加装双路电源接触器切换装置。试验电磁阀电源由ETS电源供给改为取自热控仪表电源柜。新方案实现两段电源隔离，正常两路分路供电，并在任一路失电时自动切换至另一路供电，保证有一路电源为不间断供电，与分路单独供电相比，可避免单路失电情况下保护拒动，即使发生切换的一路电源有切换时间差，但不影响系统正常工作。

2.2ETS系统PPLLCC优化

2.2.1目前现状

300MW机组ETS控制系统分别为两套PLC冗余配置，因受PLC系统限制，润滑油压、真空、抗燃油压力开关等重要保护信号分别集中在同一块卡件上没能满足重要保护输入信号分散在不同卡件上的要求。同时ETS系统配套设备厂家出于节省成本的目的，各保护信号的输入方式多采用现场信号直接并联输入到主辅PLC输入DI模件，此种方式存在主、辅PLC的DI模件采样电压信号直接并联的问题，对系统工作的可靠性有潜在的影响。并且部分保护的信号没有采用冗余配置方式，仍存在单一信号参与保护的问题。

2.2.2优化方案

对300MW机组ETS系统升级改造，在原系统基础上升级采用西门子技术，增加输入、输出卡件，满足保护回路重要信号冗余分散配置的要求，对PLC控制器组态修改、调试，提高系统可靠性。MFT信号由一路改为三路，分别送至三块DI卡，在组态内部实现三取二冗余输出。将原ETS三路超速保护信号分别布置到三块DI卡，在组态内部实现三取二冗余输出。新增三路主油开关跳闸信号，分别送至三块DI卡，在组态内部实现三取二冗余输出。彻底消除单点保护。所有参与保护的输入信号按照三重冗余或四取二并串联方式配置，并且冗余配置的信号分散至不同的输入信号卡件，避免单一信号参与保护造成的保护误动或拒动。

2.3TSI系统优化

2.3.1目前现状

300MW机组汽轮机机振动测量装置均采用本特利TSI3500系统，测量振动、位移等保护测点信号，测量装置卡件3500/42卡，每块卡件分别接入4路信号，通过逻辑判断后集中有3500/32卡保护输出，单个信号检查或维护需解除其它测点保护信号，不利于机组的安全稳定运行，由于振动及位移测点属机组重要保护信号，给机组的安全稳定运行带来巨大风险。

2.3.2优化方案

购买测量装置增加3500/42测量卡件，在每台机组TSI3500控制机柜下方有予留按装设备位置，利用机组检修机会开孔按装，将现场就地来信号合理分配至新增加卡件，振动保护逻辑上分别做成各自轴承X向的危险值与上Y向的报警值作为测点X向的保护逻辑输出，反之Y向做成Y向的危险值与上X向的报警值作为测点Y向的保护逻辑输出，这样即解决了测点分布集中的问题又解决了单点保护的问题。

三、应用效果

改造后的ETS系统，方便了检修人员的检查维护，减少了设备误动的风险，提高了设备的稳定性、可靠性。同样电源的改造，单点保护的消除，降低了外在因素造成信号误发，设备误动的风险、提高了设备的稳定性，保障了机组的安全稳定运行。

参考文献

[1]李倩.650MW核电机组汽轮机超速保护系统性能及重要变更改造分析[J].仪器仪表用户，2021，28（04）：40-43+55.

[2]闫明晖.350MW机组汽轮机主机保护系统（ETS）试验的分析研究[J].科技经济导刊，2020，28（33）：36-38.

[3]张晋平.330MW汽轮机调节保安系统分析[J].机电信息，2020（06）：29-30.

[4]佟春海.汽轮机紧急停机按钮回路设计方案的分析[J].電力安全技术，2019，21（03）：46-50.

[5]龚苏平.台电五期汽轮机ETS保护系统改进与优化[J].自动化应用，2018（04）：125-127.