ets汽机保护讲义.doc

、概述: ETS (EMERGENCY TRIP SYSTEM )是汽轮机危急跳 闸系统的简称。汽轮机危急跳闸系统用以监视汽轮机的某些 参数，当这些参数超过其运行限制值时，该系统就关闭全部 汽轮机蒸汽进汽阀门，紧急停机。以保证汽轮机安全运行， 被监控的这些参数是: 1.汽轮机转速-超速跳闸; 2. 推力轴承磨损-轴向位移大跳闸; 3. 调节油压力低-低EH油压跳闸; 4. 轴承润滑油压低-低润滑油压跳闸; 5. 凝器器真空低-低真空跳闸; 6. 轴承振动大-轴承振动大跳闸; 7. 胀差大-胀差大跳闸; 8. 发电机主保护-发电机主保护跳闸; 9. MFT-锅炉保护跳闸; 10. 咼排温度咼一咼排温度咼跳闸; (电厂选定) 11.透平压比低一透平压比低跳闸; (电厂选定) 12.后汽缸温度咼一后汽缸温度咼跳闸; (电厂选定) 13.轴承温度咼 轴承温度咼跳闸; (电厂选定) 14.DEH110%- DEH110% 跳闸; (电厂 选定) 15.DEH 失电一DEH 失电跳闸; (电厂选 定) 16.远控手动跳机一远控手动跳闸; (电厂选定) 17.中压抽汽高一中压抽汽高跳闸; (电厂选定) 18.低压抽汽高一低压抽汽高跳闸; (电厂选定) 19.远控跳闸信号 (备用点) 对于60万机组来说，跳闸信号 般在 1-16条件中选定， 远控跳闸接口再置 4路作为备用 系统应用了双通道概念， 布置成“或一与”门的通道方式， 这就允许在线试验，并在试验过程中装置仍起保护作用，另外 三低信号的每个接点连接成在线监视状态，从而保证此系统的 可靠性。 二、 工作原理: 系统机柜放在电子间， 采用两套PLC并联运行，即定义为 A机和B机，A、B机冗余控制。当运行机故障时，另外机立 即切至运行状态。 触摸屏上设有跳闸“首出”信号记忆灯，且每一组信号都 可以给出“首出”记忆信号，即第一个到来的跳闸信号指示灯 闪动亮，其它跳闸信号指示灯常亮，手动复位后，跳闸信号消 失。 三、 闸块工作原理: 跳闸块安装在前箱的右侧， 块上共有6个电磁阀，2个OPC 电磁阀是110VDC，常闭电磁阀，OPC电磁阀由DEH控制; 4个AST电磁阀由ETS控制，电磁阀电源为 110VDC，常开 阀。正常情况下， AST电磁阀是常带电结构，两路 110VDC 电源取自电气直流屏。其中一路电源控制 AST1、AST3电磁 阀，另一路电源控制 AST2、AST4电磁阀。机柜中有各路电 源检测继电器检测电源工作状况。 跳闸块电磁阀连接如下图: (图1) P1点压力为130kg/cm 2左右。通过节流孔 J1、J2使P2点 压力为65kg/cm 2左右。在作试验时，20-1/AST 和20-3/AST 动作，使得 P2点压力升高至130kg/cm 2 ;若20-2/AST 和 20-4/AST 动作，则P2点压力降为Okg/cm 2。压力开关K1、 K2 设定值分别为 K1 : 90kg/cm 2，K2 : 40kg/cm 2。通道 1 2 (20-1/AST ，20-3/AST )动作试验时， K1动作;通道 (20-2/AST ，20-4/AST )动作试验时， K2 动作;K1、K2 分别送出指示信号。 由于整个跳闸块采用“双通道”原理，当一个通道中的任 一只电磁阀打开都将使该通道跳闸;但不能使汽轮机进汽阀关 闭，只有当两个通道都跳闸时，才能使汽轮机进汽阀关闭，起 到跳闸作用，因此大大提高其可靠性，可有效地防止“误动” 和“拒动”。 四、跳闸试验块工作原理: 该系统共有4个试验块，EH油试验块，LBO润滑油试验 块和 LV1、LV2 真空试验块。每个块的原理均相同。原理图如下: (图2) 每个试验块都被布置成双通道。 J1、J2为节流孔;F、F1、 F2为手动阀;S1、S2为电磁阀;B1、B2为压力表;K1、 K2、K3、K4为压力开关。 节流孔的作用是将两路隔离开，试验时互不干扰。试验可 以手动就地试验，也可以在主控室通过试验按钮远方试验。 用远方试验时，电路上有闭锁，保证不会两路同时试验， 一路试验时，另一路还有保护功能。 用就地手动阀试验时，不能两路同时作，否则将会引起误 跳机。手动试验时，尤其要注意。正常情况下，压力油通过节 流孔送到压力开关和指示表B1和B2，指示表将指示正常油 压，一旦油压降低，两边的 4个压力开关只要各有一个开关动 作，将引起跳机。 20-1/AST 20-2/AST 4X1 20-3/AST 20-4/AST X1 (图3) 电磁阀接成“两或-与”关系，即可防止误跳，又可防止拒跳。 (见图3 )。 试验时，打开F1或S1，则B1上指示将缓缓下降达到设定值时，K1、K3将动作。ETS远方在线试验时，对应试验盘 上指示灯亮，表示出相应跳闸控制阀上某一路在试验。由于跳 闸阀布置成双通道，所以只试验一路不会产生跳闸信号，若此 时被测参数真的达到停机值，则试验块上的压力开关将全部动 作，两路信号通过“与”的作用，产生跳闸信号，通过跳闸控 制块使机组停下来。所以说该试验块可以在线试验，并不影响 机组的保护功能。 试验块电磁阀的电源是 220VAC。试验完毕后，要注意表 压是否恢复到正常值， 否则不准试验另一路， 以免引起误跳机。 P? 五、触摸屏: 触摸屏是人机接口界面，目前广泛的应用于工业领域的各 个方面。它完63 全可以取代原始的按键式操作盘，简单灵活的可 视化操作界面、多样化的报63 警功能、及按键式操作盘无法实现 的功能等。界面说明如下: 63 MCG5 W A I? Whiffs国战三门皎HEISP1 二,SEW 查駅百排列!0表槪11工具(D话口幽 ?1,阀旧,副凶初电屈63 耳|口|建陷毎|團叫糾兰|l曰 刮护|團| jg, gg荐I品I 閱:wi画回函剧划仝,引回刊舉俺阿|引 崗工j 63 1 Z- LV 63 3 3 1 I LV 63 0 Ei:l Ei:l Ei:l Ei:l Ei:l 3 E 于动1 P 1 ffl 3 L 讣- LV 63 L 2 L nr 3 7 TS1- r k R 推用用 空用空 速高 备备 MFT InIFI G B ar ? 承% 魏空 屮用豐 试灯 空恆试暫 日机通讯停止 BIN B侧 B側 220VAC 11WDC 24VDC 汽伦机加急蹒闸系统 设备正常工作时，首出跳闸信号灯是绿色的，当有信号跳 闸时，相应信跳闸皇ASTZ.fl A$TI,3 通通道试脸 這哉脸 位 号的灯会不断的闪烁(由绿变红色在变绿)， 随后到来的报警信号只能是常亮(平光红色)，这就是具有首 出的功能。ETS跳闸后，汽机停机灯会常亮(由绿色变为红色) 1. 试灯: 当按下此健后可以看到所有的报警灯会变成红色，这个功 能主要是检查报警信号与 pic通讯是否正常。 2. 在线试验功能: 盘上面有一个开关，当旋转到在线试验位置时，在线试验 灯会亮，表示可以进行下列试验。两个通道的按钮是互锁的关 系并且ASP1和ASP2也参与两个通道的互锁关系，用以防止 两个通道同时试验引起误跳停机。 (钥匙开关在其它位置时在线试验做不了)。 做在线试验时应当注意:刚试验过的通道恢复正常后， 才可以进行另一路试验。这要观察一下 ASP1和ASP2指示灯 的状态。否则另一通道的试验就做不了，因为通道是互锁的关 系。 3. 超速抑制功能: 盘上面有一个开关，当旋转到超速抑制位置时，超速抑制 灯会亮(变红色)，表示可以进行超速试验。 4. ETS电源监视灯: ETS正常工作时，盘上的电源监视灯是红色常亮的，在停 机状态和故障状态时该灯是绿色的。 5. 当盘下钥匙开关旋转到机组运行位置时，超速抑制灯和再 线试验灯都不亮，相应的功能也不起作用。 六、 保护投退开关: 保护投退开关设在机柜后端子排的内侧，可以对单项信号 保护按要求断开或投入。 七、 ETS控制柜: ETS控制柜主要包括可编程控制器、电源组件、继电器组件、触摸屏和端子排部分。 7.1可编程控制器: 可编程控制器用来完成逻辑控制。合上两路电源开关，两 台可编程序控制器同时工作，如一台 PC机损坏，需要维修， 可让另一台单机运行。 7.2电源组件: 两路交流电源输入，在内部直流组成冗余输出，交流组成 互为切换结构，用以保证ETS的供电。 7.3继电器组件: 继电器组件主要用来扩展跳闸的报警信号。 7.4端子排 端子排上安装有输入端子卡件和输出继电器卡件及接 触器等元器件。 八、 ETS系统的可靠性 综上所述，危机跳闸系统采用了双通道的原理，无论是一 次监测元件还是跳闸电磁阀，都采用双通道，因此，可大大提 高系统的可靠性。一般系统的可靠性是用下述公式表示的: 可靠性=MTBF/MTBF+MTBR 式中 MTBF-平均无故障时间; MTBR-平均维修时间。 可见，MTBF 越大越好，MTBR 越小越好。增加双通道系统 后，可使系统的MTBF大大提高。使用双通道后，MTBF是这 样计算的: MTBFD=MTBFS+MTB2S/2MTBR 式中 MTBFD- 双通道的平均无故障时间; MTBFS- 单通道的平均维修时间。 使用双通道后，系统的MTBF是按指数规律增加的， 这样 系统的可靠性大大提高了。 九、 使用维护: 所有跳闸功能在每次启动前必须进行试验。控制柜上的所 有开关及按钮一经调整好，不能随意乱动，当发现控制柜中的 任何一个指示灯及开关损坏，应立即更换。所有使用维护必须 由专门人员操作。 十、汽机主保护 汽机主保护 保护源信号 序号 保护名称 信号 来源 定值 压力开关 63/LP-1 8Mpa 压力开关 63/LP-2 8Mpa 油压低 EH1 压力开关 63/LP-3 8Mpa 压力开关 63/LP-4 8MPa 压力开关 63/LB 0-1 0.06Mpa 压力开关 63/LB 0-2 0.06Mpa 润滑油压低 2 压力开关 63/LB 0-3 0.06Mpa 压力开关 63/LB 0-4 0.06MPa 3 真空低 28KPa(绝对压力) 高背压凝汽 器28KPa(绝对压力) 3.1 63/LV1 -1 压力开关 真空低 28KPa(绝对压力) 28KPa(绝对压力) 压力开关 63/LV1 -2 压力开关 63/LV1 -3 压力开关 63/LV1 -4 低背压凝汽 器压力开关 3.2 63/LV2 -1 28KPa(绝对压力) 真空低 28KPa(绝对压力) 压力开关 63/LV2-2 汽机主保护 63/LV2-3 28KPa(绝对压力) 压力开关 63/LV2-4 压力开关 28KPa(绝对压力) 4 轴向位移大 轴向位移大 ? 1.0mm TSI 5 TSI 3300rpm TSI超速 TSI超速 TSI 250um 6 轴振大 轴相对振动大 高 胀 : +11.1mm/-4.7mm 相对位移/ 膨胀高缸相对膨胀大 7 TSI 低 胀 : 大 23.5mm/-1.52mm 8 DEH失电 DEH失电 DEH 手动停机 手动停机 操作台 9 DEH110% DEH110 超速 10 DEH 110% 超速 发电机主保 发电机主保护 11 发电机保护 柜 护 发电机断水 11.1 炉MFT 炉MFT 12 FS1 推力轴承温度 C 107 (正)P4 推力轴承温度 107 C (正 )P2 推力轴承温 13 DEH 推力轴承温度 度咼 107 C (付 )G4 推力轴承温度 107 C (付 )G2 1 高排压力汽轮机压比 调节级压力/高排压力 高排压力2 14 ATC <1.734 低 调节级压力1 调节级压力2 汽机主保护 调节级压力3 高压排汽蒸汽温 C 427 1 度高排温度高 15 ATC 高压排汽蒸汽温 C 427 度2 再热汽温突 降 16 C /10min 50 ATC 过热汽温突 17 50 C /10min 降 卜一、现保护说明: a)保护项目 1、EH油压低保护:EH油压低信号为就地 EH油压开关 信号，共四路，此四路信号直接引入 ETS系统，采用双通道连 接方式(63/LP-1 、63/LP-3 和 63/LP-2 、63/LP-4 )，每 一通道至少有一开关动作做为停机信号，即 63/LP-1 或 63/LP-3 动作与上63/LP-2 或63/LP-4 动作。压力开关的整 定值为8MPa。 2、汽轮机润滑油压低保护:汽轮机润滑油压低信号为就 地压力开关信号，共四路。此四路信号直接引入 ETS系统，采 用双通道连接方式(63/LBO-1 、63/LBO-3 和63/LBO-2 、 63/LBO-4 )，每一通道至少有一开关动作做为停机信号，即 63/LBO-1 或 63/LB0-3 动作与上 63/LBO-2 或 63/LBO-4 动作。压力开关的整定值为 0.06 MPa。 3、凝汽器真空低:凝汽器真空低信号为就地真空开关信 号，共八路，每一低压缸对应四路，任意一个低压缸真空低保 护动作即发出保护动作。#1低压缸四个压力开关 (63- 1/LV1 -1 、 63-3/LV1 -1 和 63-2/LV1-1 、 63-4/LV1-1 )，#2低压缸四个压力开关( 63-1/LV2-1 、 63-3/LV2-1 和 63-2/LV2-1 、 63-4/LV2-1 )每一通道至少 有一开关动作做为停机信号， 即63-1/LV1-1 或 63-3/LV1 -1 动作与上63-2/LV1 -1 或63-4/LV1 -1 动作，真空开关的整定 值为28KPa(绝对压力); 4、 汽轮机轴向位移大:汽轮机轴向位移大信号取自 TSI , 在前箱推力瓦西侧一共安装四支轴向位移传感器，轴向位移 1 和轴向位移2安装在测量盘西侧，轴向位移3和轴向位移4安 装在测量盘东侧，其零点位置为推力瓦中心，当同向安装的两 个轴向位移都达到-1.0 mm或+1.0mm 时，即侧1和3都动 作或2和4都动作，轴向位移检测仪表发出轴向位移大接点信 号送到ETS系统，实现轴向位移保护。 5、 TSI超速:TSI超速信号取自 TSI ; TSI系统检测的三 路转速信号，三路转速探头安装在盘车处 88齿测速盘，当任 意一路转速信号达到 3300RPM时，都将使转速检测仪表发出 一电超速接点信号，三路信号经三取二逻辑送到 ETS系统，实 现电超速保护。 6、 轴振大:该汽轮发电机组共有九个轴瓦， #1-#8 轴瓦 分别设置X方向和丫方向轴振传感器，共有十六个测点，任意 一个轴振大于250 H m，同时其它任意一个轴振大于 150 H m , 保护动作。此保护要在 DCS中先判断轴振大于 250 H m外不 同的另一点的轴振大于 150 H m，输出一 DO点，至U ETS中 和TSI中任一点轴振大于 250 H m相与后保护动作。 7、相对位移/膨胀大:所谓的胀差就是汽轮机缸体和转子 之间的热膨胀差。信号取自 TSI系统，高压缸胀差安装两个探 头，输出为两探头复合输出，低压缸胀差为 LVDT传感器。原 设计汽轮机高压缸胀差达到:正向+11.1mm ,负向 -4.7mm ;汽轮机低压缸胀差达到:正向+23.5 ,负向 -1.52mm。此四项中的任何一项都会使汽轮机胀差保护动作。 目前汽机“高低缸胀差大”保护决定取消，改为一级报警，提 醒运行人员手动停机。 8、 DEH失电:DEH接口电源和控制电源共四路保护， 当任意一路电源保护动作，向 ETS发出DEH失电保护动作。 9、 手动停机:手动停机按扭安装在控制室操作台，两个 按扭同时按下，向 ETS发出手动停机保护。 10、 DEH110% 超速:DEH 判断三路转速信号，实行三 取中，当转速大于 3300RPM 时发出保护动作信号，到 ETS 停机。 11、 发电机保护动作:当发电机保护动作时，发出保护动 作信号，到ETS停机。 其中发电机断水保护由内冷水站内冷水进出口差压低开关 三取二延时30S实现，逻辑做在 SC4控制器，DO输出硬接 线经ETS机柜至电气。 12、 炉MFT :当锅炉MFT保护动作，发出保护动作信号， 到ETS停机。 13、 推力轴承温度高:推力瓦块共安装 4支温度元件，推 力轴承温度(正)P4，推力轴承温度 (正)P2，推力轴承温度 (付)G4，推力轴承温度(付)G2，当任意一支温度元件温度超过 107 C,汽机“轴承温度高”保护决定引入各支持轴承金属温 度,带防跳切除,，任一支持轴承金属温度高或推力轴承温度高 均汽机跳闸，并且该保护并网前有效，并网后自动退出。 14、 汽轮机压比低:调节级压力 1、2、3信号为高选， 高排压力1、2为高选，当调节级压力/高排压力<1.734，发 出汽轮机压比低保护动作。 15、 高排温度高跳机:汽机“高排温度高”保护定值修改 为427 C,并增加防跳切除功能，采取逻辑与，高压排汽蒸汽 温度1、2均高时该保护动作。 16、 过热汽温突降:主汽温度10分钟下降50度，向ETS 发出高排温度高保护动作信号。 17、 再热汽温突降:再热汽温度 10分钟下降50度，向 ETS发出高排温度高保护动作信号。 b)保护项目 在如上保护动作的情况下， AST电磁阀动作，迅速泄去安 全油和OPC油，使汽机主汽门和调速汽门迅速关闭，并联锁 关闭各段抽汽逆止门，汽机主汽门关闭后，送入 DCS控制系 统的主汽门关闭信号就会联锁关闭各段抽汽电动门、联锁打开 机本体疏水及各部分管道疏水汽机跳闸后 ，若主蒸汽流量 >15%,则锅炉MFT ,主汽门关闭信号送到电气， 由发电机逆功 率保护将发电机解列。 小机保护: 一、保护项目: 设备名称 保护名称 设备名称 保护名称 1 )轴位移大 2 )小机前轴振动大 3 )小机后轴振动大 4 )汽泵前轴振动大 5 )汽泵后轴振动大 6) DCS紧急停机 7 )小机润滑油压低(三取二) 8)小机排汽压低(三取二) 9)小机抗燃油压低 小机(MEH) 10 )小机速关油压低 11 )小机超速 12 ) MEH画面板停机 13 )速关阀关闭停机 14 )手动停机 另:硬接线跳机 1 )手动停机 2)小机TSI来小机超速 3)控制器CPU故障 、保护说明: 2.1小机“轴向位移大”信号取自小机 TSI，当两位移均大于 动作值小机TSI继电器接点动作，信号送到 MEH，实现轴向 位移保护。 2.2小机“轴振大”保护采取以下策略:任意一个轴振大于 80um，同时其它任意一个轴振大于 50um，保护动作。此保护 要在DCS中先判断出其它轴振大于 50um，然后与TSI轴振 >80um信号逻辑与。 2.3汽泵“轴振大”保护采取以下策略:任意一个轴振大于 125um，同时其它任意一个轴振大于 100um，保护动作。此保 护要在DCS中先判断出其它轴振大于 100um ，然后与TSI轴振 信号逻辑与 >125um 2.4 “ DCS紧急停机”信号来自汽泵保护，任一汽泵保护条 件均跳相应小机。汽泵保护包括以下内容: 除氧器水位 A三取二低延时2秒 1 ) 前置泵保护跳闸 三条件相与，延时 20秒 汽泵运行 2) 3) 汽泵再循环门已关 汽泵流量低于120T/H 1 . 推力轴承内侧温度 泵推力轴承内侧温度 小机推力轴承温度 小机推力轴承温度 小机2 . 推力轴承温度 小机推力轴承温度6越限后延时2秒3 . 10 )小机推力轴承温度 4) 1越限后延时2 秒 5) 11 )小机推力轴承温2越限后延时 2秒 度 6) 2 1越限后延时 秒 5越限后延时2秒 7) 2 2越限后延时 秒 12 )锅炉MFT，48) 2 3越限后延时 秒 秒钟脉冲。 9) 2 4越限后延时 秒 2.5小机“润滑油压低”保护由三个压力开关三取二实现。 2.6小机“排汽真空低” 保护由三个真空开关三取二实现。 2.7小机“ EH油压低”保护由两个压力开关相与实现。 2.8小机“速关阀油压低”保护增加了一台速关油压力变送器， 此模拟量油压低且油压开关动作时保护动作。 2.9小机“速关阀关闭”保护采取三取二逻辑， 信号分别为速 关阀关闭、速关阀开启非、速关阀行程 LVDT<5% 来实现。 2.10 “小机超速”保护由 MEH判断三路转速信号，实行三 取中，当转速大于 6430RPM 时发出停机信号。 2.11 “ MEH画面停机”是指按下 MEH画面中“停机”操 作端按纽即实现停机功能。 2.12取消原来汽泵温度保护:汽泵自由端 /传动端轴承温度 高保护、小机前/后径向轴承温度高保护。 2.13保留汽泵温度保护:小机推力轴承内侧温度高保护、小 机推力轴承16温度高保护。 2.14取消前置泵温度保护:前置泵自由端 /传动端径向轴承 温度高保护、前置泵电机自由端 /传动端径向轴承温度高保护。 2.15为了保证汽泵、前置泵之间的跳闸顺序，除氧器水位低 或MFT动作时，前置泵均应比汽泵 /小机晚跳闸2秒。 三、 硬接线保护 1、 手动停机 盘前停机按纽按下后直接驱动跳机继电器 XJ06、XJ07，动作 就地停机电磁阀1、2。 2 .小机TSI来小机超速 小机TSI超速信号来自小机 TSI柜，TSI系统检测的三路转 速信号，当任意一路转速信号达到 6430RPM 时，都将使转速 检测仪表发出一电超速接点信号，三路信号经三取二逻辑送到 MEH系统直接驱动中间继电器 XJ08，继电器XJ08动作后接 点闭合驱动跳机继电器 XJ06、XJ07，动作就地停机电磁阀 1、 2。 3. 控制器CPU故障 小机控制有一对冗余 CPU ,控制器CPU故障跳机是指两 CPU 同时故障，当有一只 CPU正常工作时不会出跳机信号。控制 器CPU故障含义较广，由 CPU自身判断， CPU正常状态下 输出硬接点使继电器 XJ01、XJO2带电，当CPU判断其故障 时硬接点断开使 XJ01、XJO2继电器断电，靠继电器常闭接 点闭合驱动跳机继电器 XJ06、XJ07，动作就地停机电磁阀 1、 2。 四、 电源介绍 小机保护控制的跳急电磁阀电源为 110VDC，正常情况下 电磁阀是不带电。两路 110VDC 电源取自电气直流屏，经过 MEH柜电源组件切换后冗余输出，见下保护接线图，机柜中 有各路电源检测继电器检测电源工作状况。 五、保护接线图线束P24 线束P24 <XT10> <XI1U> A系CPU正常RUN A系CPU正常RUN A系 PCSOK A系 PCSOK B 系 CPU 正常 RUN B系CPU正常RUN B 系 PCSOK B系 PCSOK 制图 MEH系统报警 SH.NO. 245 设计 名称 版本 董 岩 05.10.10 ?入r 张兀岩 审查 1 展开接线图 检查 批准 孙赤军 BHC 北京日立 控制页号 系统有限公司 BCT-00960 标记 更 改 原 因 ? 日期 订 止 <XB10> <XT10> <ZR03> -T3 025 25 <XJ07> 02 工E辰 <XT10> <XT10> <HE10> 026 26 03 + 现场 <HE1 09 9 027 27 04 DC110V? 停机电磁阀1-2222 02828 36036 <XJ06> 1005 <HE2 010 现场 /6_t ? 029 29 ?37 037 现场 <XJ07> 停机电磁阀2-2223 + <HE3 -沪6_| 38 0 XJ05 <ZR04> DC110V(2) K 012 12 !-<HE4 <HE4 121414 012 12 4I, <XJ01 ZR01 698-3 2 现场 XJ04 1 <XJ08> 诃*3 3 XJ04 速关油电磁阀 13 (速关油1842) <XJ02> 40 040 13 <ZR02> 698-4 ?现场 紧急停盘按钮 ?厂3 41 041 速关油电磁阀 卧盘 698-3(*) + (第组) (启动油1843) 2 + 2 <ZR05> _ 现场 集控室紧急停机按钮 698-4(*) ?<3 XJ06 XJ07 01414 速关油试验电磁阀 (第二组) -4044 7 7 )1515 线束P24V 集控室紧急停机按钮 ?4 698-5(681) TSI柜 亠I XJ08 <XJ?8>| 壽 TSI超速停机1 14 698-6(681) 018 18 线束N24V 2工作线经:0.75mm IVIIVI4XXJ08 P 2,3 -C5 698 2,4 9,8 MIMI2XXJ06 XJ07 9,7 IVIY2NJ X J03 X J04 XJ05 P 11,12 1,3 "-B6 "-B6 9,5 1 11,5 1,4 685-D5 685-D5 685-E5 15,14 "-D6 "-C6 "-C6 12,8 8,6 15,6 8,5 12,4 DCS 体化中ETS保护装置设计特点剖析 汉川电厂#2汽轮机系上海汽轮机厂 300MW亚临界一次 中间再热冷凝式汽轮机。机组热控系统改造选用 XDPS-400 + 分散控带系统，汽机岛、锅炉岛、电气 ECS控制实现一体化。 原危急遮断系统(ETS)保护装置是上海电气自动化设计研究所 1998年产品，由分立电子元器件与继电器逻辑构成， 2004年 DCS改造后将ETS保护装置纳入XDPS-400"分散控带系统 中，实现DCS控制一体化。 一、ETS系统结构 1. 硬件构成系统硬件配置如图 1所示。 DPU23 DPU03 * X | HUB 03 HUB 23 ?丄X" *1 l/0? *2 I/O# ?3 I/O* 至统琥件配?图 ETS保护装置是DCS分散控制系统的一个子系统，由控 制机柜和端子接线柜两部分组成。系统硬件包括一对冗余的分 布式处理单元 DPU、三对冗余的 BCnet网络型站控制卡、二 个8接口 HUB、三块SDP转速测量与保护卡、九块 LPC逻 辑保护卡、一块 DI开关量输入卡、一块 DO开关量输出卡、 各卡件相对应的端子板、 一块保护投切开关板、 一个22OVAC 电源分配箱、一个 11OVAC 电源箱、一对冗余的 +5V/ ? I5V 电源组件、一对冗余的 +24V电源组件等。 2. I/O 点数 总点数76点，其中输入53点、输出23点。 3. 通信方式 (1) 模件通信 I/0模件与BCnet网络控制卡之间以并行总线方式通信， 通信在出口 /入口均采用隔离，以保证模件故障时隔离。同时， I/0模件又具有独立性，当检测到主模件故障时，输出信号会 根据预先的设置保持在设定值上。 (2) 1/0站通信 所有的BCnet卡都挂在1/0总线上，与DPU进行通信， BCnet卡承担通信中转和卡件管理的工作。 采用以太网通信方 式，并联冗余， RJ45 网络线，100Mbps 速率，IEEE802.3协议 (3) DPU站通信 每个DPU均有两个独立的网络(A网和B网)通信接口， 100Mbps 速率，TCP/IP 协议，与高速，实时网分交换机连 接，实现数据的广播和接收。 (4) DCS网络通信 采用光纤环网络通信方式，冗余的实时数据高速公路由 RTFNET 网构成。RTFNET 采用快速以太网技术构建，核心 部件是德国网Hirchmann工业必太网交换机，传输介质采用 多模光缆，1OOMbps 通信速率。 二、遮断功能实施 1. 遮断项目 ETS系统设计有18个遮断项目:EH油压低、凝汽器真空 低、轴位移夫、汽机差胀、#1#7轴振动大、发电机内部故障、 110垢超速、110%兆超速、手动停机、软 MFT、硬MFT、 DEH失电。 2. LPC模件逻辑 (l) LPCI(LPCII、LPC12、LPC13)模件完成 EH 油压低、轴 位移遮断、DEH汽机跳闸、手动停机按钮信号1、锅炉MFTI(软 逻辑)等信号的遮断逻辑，如图 2所示。 Kl I .Ft 1 坯汕 刼上涉 bfHH * ifil ?mi nil LPC m (2) LPC2(LPC2I 、LPC22、LPC23)模件完成润滑油压低、 汽机差胀、DEH汽机跳闸2、手动停机按钮2、锅炉MFT2(软 逻辑)等信号的遮断逻辑。 (3) LPC3(LPC3I 、LPC32、LPC33)模件完成凝汽器真空 低、发电机内部故障、 #1#7 轴振动大、110%超速、114% 超速、DEH失电等信号的遮断逻辑。 (4) DEH汽机跳闸信号是指压比低、 高排温度高，由DEH 综合出一个跳机信号，此保护项目暂末投入使用。 3. 电超速保护 (1) 转速测量 在汽轮机后缸与发电机连接处的盘车齿轮上，原设计仅安 装了两支转速探头。为了防止汽轮机小轴断裂事故造成机组超 速保护功能消失，第三支转速探头仍然安装在盘车齿轮上，与 DEH中使用的转速控制探头分开布置，在盘车齿轮上方的缸 盖上开设安装孔。 (2) 电超速保护 三路转速脉冲信号分别进入相对应的三块 SDP模件内， 被转换为数字量，并与数字整定值 (3300rpm 和3420rpm)相 比较，如超过整定值，则输出开关量信号至 SDP端子板上， 进行"三选二"判断。输出电超速 110%信号和114%信号至 LPC31、LPC32、LPC33 三块独立的模件中进行判断。每块 保护模件的输出再进行一次选取，如果有两个以上的模件输出 遮断信号，由硬跳闸回路致使 AST电磁阀失电遮断机组， 如图 3所示。7 0S ID * sDpit件建示jftaa (3) 超速试验 电超速保护回路具备在线试验逻辑功能，实际运行中未使 用。静态试验时，利用频率发生器模拟转速脉冲信号进行静态 电超速保护110%和114%试验，以检验转速测量、 越限判断、 硬逻辑回路及电磁阀是否正常。 实动试验安排在汽轮机大小修且机组并网后进行，当轴转 速超过遮断整定值 110%时遮断机组。114%超速不单独作实 动试验，仅作为最后一道安全保护措施。 当进行机械超速试验时，接点 MOST闭合，闭锁电超速 110%遮断整定值，试验机械超速时就不会引起电超速 110%遮 断。但电超速114%不能被禁止，以防止机械超速整定值过高 或未动作造成汽机转速上升超过转子极限值，确保在汽机转速 达到3420rpm 时将机组遮断。 4. 保护投切开关 保护投切板上设置了八个开关，用于 EH油压低、润滑油 遮断信号的投压低、真空低、轴位移大、发电机内部故障、轴振动大等六个 切，开关接点分别连入相应的 LPC模件中，由编 程逻辑完成。 5. 遮断在线试验逻辑 EH油压过低、润滑油压过低、真空过低在线试验逻辑均 在DPU中生成，试验功能均保留，但考虑到试验块内漏等因 素，实际运行中不进行在线试验，并将三个试验块上的电磁阀 线圈全部拆卸，且将驱动电源开关置于断开位。 6. 硬跳闸回路 图4为第一通道 AST1、AST3电磁阀和第二通道 AST2、 AST4电磁阀配电回路，第一通道为 UPS电源，第二通道为 DPS电源。 MANTRIP3、MANTRIP4 为用户手动停机信号，取自集 控室立盘上按钮，为常闭接点。 MFTETS3、MFTETS4 为硬 MFT 动作信号，取自 BMS 硬逻辑回路继电器常闭接点。 AST1/3(LPCI) 、ASTI/3(LPC2) 、ASTI/3(LPC3)分别为 LPCI、LPC2、LPC3模拟输出的跳机信号，分别取自 LPCI、 LPC2、LPC3端子板上继电器常闭接点。 AST2/4(LPCI) 、AST2/4(LPC2) 、AST2/4(LPC3)类同。 nsiMxn - |T- - - FS噢 Tj|Wj 图4 AST电昭闵确揍拔回赂 7. 汽机挂闸方式 汽机挂闸又称ETS复位，设计有两种方式，均可实现汽机 挂闸。一是在ETS显示图上点击"汽机挂闸"按钮，二是在DEH 升速控制板上点击 "汽机挂闸"按钮信号，都能通过 LPCI、 LPC2、LPC3模件中RS触发器逻辑块进行 ETS复位。 三、设计特点 汽轮机主要参数达到或超出机组运行限制值时的紧急停机 逻辑按标准模式设计， 但ETS装置自身故障时，应充分考虑在 各种极端工况下都能保证汽轮机安全遮断的情况。 I. DCS系统失灵 LPC模件采用CPLD器件的硬件，通过编程的方法，将逻 辑固化在LPC模件中，作为一个整体硬件执行，实现 ETS跳 机保护功能与联锁逻辑。LPC模件独立运行不受 DPU的影响， 即使DCS系统失灵、各 MMI站无法对DPU进行操作控制， 此时汽轮机遮断保护逻辑功能仍然正常。也即汽机危急工况下 仍然受控于LPC模件，尽管危急情况下 CRT操作画面不起作 用，但可操作集控室立盘上用户手动停机按钮将汽轮机遮断。 2. DCS电源失去 ETS机柜两路22OVAC 电源均来自于 DCS电源分配柜， 一路是UPS，另一路是 DPS(保安电源)。当DCS两路电源失 去时，ETS两路电源也必然随之失去， LPC模件中保护逻辑不 能被执行，也即出现保护拒动。但是， AST电磁阀配电回路设 计特点为线圈带电励磁、失电失磁方式，故仍然可以遮断汽轮 机。 3. DEH 电源失去 DEH两路电源均失去，电液调节系统失去对汽轮机转速、 负荷、压力等主要参数的控制、调节和限制功能。 ETS机柜中 LPC模件接收到DEH失电信号后，通过逻辑回路完成紧急停 机的功能。 4. 锅炉MFT 设计有两种信号遮断。 一是BMS机柜中DPU软件组态逻 辑发出的软MFT信号，来自于MFT交流回路继电器输出接点， 在LPC模件上通过逻辑回路遮断汽轮机 ;二是BMS机柜MFT 直流硬跳闸回路发出的硬 MFT信号，直接作用于 AST电磁阀 硬接线回路遮断汽轮机。 5. 114兆电超速 汽轮机转子一般是根据额定转速的 115-120% 来设定的， 一旦转速超过强度极限值，将造成叶片断裂、叶轮松脱、动静 部件相碰撞的严重事故。为此，还设计了 114%电超速保护。 6. 失去一路电源 ASTl、AST3和AST2、AST4两个通道电磁阀 11OVAC