同煤大唐塔山第二发电有限责任公司设备管理部
摘要：国电某电厂两台单元机组汽轮机均设计有ETS系统（危急遮断系统），该系统由PLC通过各传感器监测汽轮机的运行情况，经逻辑（LD梯形图）运算实现对汽轮机的联锁保护。硬件系统独立于DCS，通过TCP/IP协议与DCS实现数据交换，为汽轮机的安全运行保驾护航。笔者就近几年机组实际运行中的应用及优化情况进行梳理，希望能为电厂相关专业提供参考。
关键词：电厂；汽轮机；ETS系统
1.系统概述：
国电某电厂ETS系统由上海汽轮机有限公司生产，根据汽轮机安全运行的要求，接受就地一次仪表或TSI二次仪表的停机信号，控制停机电磁阀，使汽轮机组紧急停机，保证机组安全。ETS系统应用了双通道概念，允许重要信号进行在线试验，在线试验时仍具有保护功能（见图一）。
图一
该系统主要监视下列参数，一旦参数超越正常范围，通过停机电磁阀，使所有阀门油动机关闭。具体参数有：
·EH油压低（动作定值：≤9.31Mpa）
·润滑油压低（动作定值：≤60Kpa）
·高压冷凝器真空度低（动作定值：≥-70Kpa）
·低压冷凝器真空度低（动作定值：≥-70Kpa）
·轴向位移大（设计有1A/1B、2A/2B共4个轴位移探头，动作定值：≥1mm或≤-1mm）。
·轴振动大（设计#1-9瓦任意瓦绝对振动大（≥254um）跳机）。
·高压缸差胀大（动作定值：≥+10.28mm或≤-4.56mm）
·低压缸差胀大（动作定值：≥+18mm或≤-1.02mm）
·汽机电超速110%RPM（机械超速试验时可屏蔽，3选2逻辑判断）。
·汽机后备电超速114%RPM（不可屏蔽，3选2逻辑判断）
·高排压力高1/2（动作定值：≥5Mpa）
·RM1-锅炉MFT遥控遮断信号。
·RM2-发电机保护遥控遮断信号。
·RM3-DEH110%电超速遥控遮断信号（机械超速试验时需屏蔽，3选中后逻辑判断）。
·RM4-操作台手动遮断信号。
·RM5-高排温度高（动作定值：≥428℃，新增温度测点点品质、变化率≯5degc/s判断）或高排压比低（动作定值：≤1.734，且负荷>100MW、高低压旁路阀任一关闭，延时1分钟）遥控遮断信号。
·RM6-发变组保护遥控遮断信号。
2.系统组成：
ETS系统由下列各部分组成：一个安装遮断电磁阀和状态压力开关的危急遮断控制块、四个安装压力开关和试验电磁阀的试验遮断块、三个转速传感器、一个装设电气和电子硬件的控制柜以及一台上位机。
汽轮机上各传感器传递电信号给遮断控制柜，在控制柜中，控制器逻辑决定何时遮断自动停机危急遮断总管的油路。
2.1危急遮断控制块
危急遮断控制块当自动停机遮断电磁阀（20/AST）励磁关闭时，自动停机危急遮断总管中的油压就建立。为了进行试验，这些电磁阀被布置成双通道。一个通道中的电磁阀失磁打开将使该通道遮断。若要使自动停机遮断总管压力骤跌以关闭汽机的蒸汽进口阀门，二个通道必须同时遮断。
20/AST电磁阀是外导二级阀。EH抗燃油压力作用于导阀活塞以关闭主阀。每个通道的导阀压力由63/ASP压力开关监测，该压力开关用来确定每个通道的遮断或复通状态，当进行通道一试验时，63-1/ASP压力开关（≤9.3Mpa）用来确定通道一的遮断或复通状态，当进行通道二试验时，63-2/ASP压力开关（≥4.14Mpa）用来确定通道二的遮断或复通状态。同时两个通道进行互锁，防止当一个通道正在试验时同时再试另一个通道。
2.2危急遮断试验块
每个试验块组装件由一个钢制试验块、二个压力表、二个截止阀、二个电磁阀和三个针阀组成。每个组装件被布置成双通道。安装在前轴承座上的试验块组装件与安装在附近的端子箱上的压力开关相连接。在每个通道中均有一个节流孔，使试验时被检测参数不受影响。在供油端有一个隔离阀，它允许试验块组件检修时不影响系统的其他部分。
如果介质达到停机值，压力开关将动作，并且引起自动停机遮断总管中油压泄放而遮断汽轮机。试验时，可以通过就地的手动试验阀，或者通过遮断试验盘遥控试验电磁阀，使所试验通道中的介质降到遮断停机值。
2.3危急遮断控制柜
控制柜中有一套昆腾PLC组件，一个转速控制箱，其中包括三个有处理和显示功能的转速报警器，一个交流电源箱，一个直流电源箱以及位于控制柜背面的二排输入输出端子。三个转速报警器能够将独立的磁阻发生器的输入信号进行数字处理，并且当转速超过额定转速的10%（3300r/min）时，继电器触点动作。超速保护采用三选二方式，传感器安装在盘车齿轮旁。
交流电源板要求两个独立的交流电源，电源为双路UPS供电。如果一个电源出故障，机组将继续无扰动运行，两路独立的交流电源由控制柜下部的交流电源盒馈入。
原PLC组件由一套双机热备的PLC组件组成：主PLC（MPLC）和辅助PLC（BPLC），PLC组件用智能遮断逻辑，必要时提供准确的汽轮机遮断。CPU含有遮断逻辑，I/O接口组件提供接口功能（见图二）。
图二
原设计仅是对PLC的CPU模块设计了主/备的热备用，只有一路网络与DCS通讯，对于DI/DO模块出故障的情况未予考虑，此类型设计主要是出于节省投资的考虑，而对于ETS主机保护，对硬件设备可靠性要求非常高，该设计不能满足安全要求。由于CPU热备，一个运算周期中包含向备用CPU的查询、响应时间，增加了CPU一个逻辑周期的运算时间，当出现紧急打闸情况时，延长了汽轮机进汽门的关闭时间，导致主汽门关闭试验时的超时。基于此，该厂热控技术人员对ETS系统PLC设计进行了优化（见图三）。
图三
优化后ETS保护装置PLC系统采取二套PLC完全热冗余模式，即PLC系统控制器级设备和I/O模块级设备均配置独立的二套系统同步运行，且都同步与DCS系统进行通讯，实现DCS对各输入输出状态点的监视及机组跳闸首出功能。根据试验测算，PLC逻辑运算时间由原56ms缩短至14ms（试验要求<30ms）。通过在线试验，任一网络故障、供电电源故障、PLC模块硬件故障情况下，ETS系统均能无扰正常工作，DCS在线通道试验功能正常，系统可靠性大幅提升。
3.结语
该发电厂ETS系统自投产以来，未发生因传感器或系统自身故障造成的机组非停，平常在强化设备巡检的同时，根据现场实际情况，结合近年来热工保护方面国内先进的成熟经验，不断的进行检测信号“防误”和设备可靠性优化，以期达到最佳的使用效果，为全厂的汽轮机安全稳定运行发挥了积极的作用。
参考文献：
[1]刘峻华，黄树红，陆继东．汽轮机故障诊断技术的发展与展望.汽轮机技术．2000（1）：1-6.
[2]600MW机组危急遮断系统（ETS）使用说明书.上海汽轮机有限公司，2006.
[3]何湘杰，张静.PLC在汽轮机ETS系统中的应用研究.汽轮机技术，2005（06）：18-22.