600MW機(jī)組ETS系統(tǒng)成功改造優(yōu)化

周芳芳

【摘 要】汽輪機(jī)危急跳閘系統(tǒng)（ETS）是汽輪機(jī)保護(hù)最重要的一環(huán)，它是汽輪機(jī)電跳閘的出口， 其運(yùn)行安全與否直接影響到汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。大多電廠的 ETS系統(tǒng)采用PLC控制器，獨(dú)立于 DCS系統(tǒng)之外。論文介紹了三門峽電廠將ETS系統(tǒng)由 PLC改造為艾默生DCS控制系統(tǒng)。

【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.

【關(guān)鍵詞】ETS系統(tǒng)；PLC 保護(hù)；DCS控制系統(tǒng)

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

【中圖分類號(hào)】TH16 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）10-0179-02

1 概述

1.1 主機(jī)概述

鍋爐為哈爾濱鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為HG-1900/25.4-YM4型超臨界直流爐，前后墻對(duì)沖燃燒、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、全鋼構(gòu)架固態(tài)排渣煤粉爐。鍋爐配套的制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機(jī)一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)爐配6臺(tái)中速磨煤機(jī)，5臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。

汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的型號(hào)為CLN600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)。設(shè)置兩臺(tái)50%容量汽動(dòng)給水泵及一臺(tái)30%容量電動(dòng)調(diào)速給水泵。

1.2 ETS系統(tǒng)現(xiàn)狀

大唐三門峽發(fā)電有限責(zé)任公司3號(hào)、4號(hào)機(jī)組ETS系統(tǒng)為莫迪康PLC控制系統(tǒng)，2006年隨機(jī)組基建投產(chǎn)，設(shè)置一面機(jī)柜，PIO模塊采用莫迪康雙機(jī)熱備配置，CPU為113型號(hào)，IO卡件集中配置，電源模塊為單配。該ETS系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)汽輪機(jī)跳閘主保護(hù)信號(hào)采集及保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)，同時(shí)包含110VDC跳閘硬接線回路以及部分汽機(jī)逆止門控制回路，24VDC供電回路采用西門子雙重冗余供電模塊。

2 改造必要性

①3號(hào)、4號(hào)機(jī)組ETS系統(tǒng)硬跳閘回路失電保護(hù)拒動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，手動(dòng)跳閘及ETS跳閘是通過中間繼電器常閉節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)ETS 110VDC主跳閘回路，若中間繼電器24V電源系統(tǒng)故障，將導(dǎo)致機(jī)組危機(jī)狀態(tài)下無(wú)法通過“手動(dòng)停機(jī)按鈕”和ETS跳閘系統(tǒng)停機(jī)。無(wú)法滿足《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中9.4.8條要求：“汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)跳機(jī)繼電器應(yīng)設(shè)計(jì)為失電動(dòng)作，硬手操設(shè)備本身要有防止誤操作、動(dòng)作不可靠的措施。手動(dòng)停機(jī)保護(hù)應(yīng)具有獨(dú)立于分散控制系統(tǒng)（或可編程邏輯控制器PLC）裝置的硬跳閘控制回路”。

②3號(hào)、4號(hào)機(jī)組ETS系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)未完全獨(dú)立的冗余配置，不具備無(wú)擾切換功能。無(wú)法滿足《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中9.1.2條要求：“分散控制系統(tǒng)的控制器、系統(tǒng)電源、為I/O模件供電的直流電源、通信網(wǎng)絡(luò)等均采用完全獨(dú)立的冗余配置，且具備無(wú)擾切換功能”。

③3號(hào)、4號(hào)機(jī)組ETS系統(tǒng)輸入、輸出卡件未達(dá)到全程相對(duì)獨(dú)立的原則。無(wú)法滿足《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中9.4.3條要求：“所有重要的主、輔機(jī)保護(hù)都應(yīng)采用“三取二”的邏輯判斷方式，保護(hù)信號(hào)應(yīng)遵循從取樣點(diǎn)到輸入模件全程相對(duì)獨(dú)立的原則，確因系統(tǒng)原因測(cè)點(diǎn)數(shù)量不夠，應(yīng)有防保護(hù)誤動(dòng)措施[1]”。

④根據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》對(duì)主保護(hù)配置的要求，3號(hào)、4號(hào)機(jī)組原ETS保護(hù)邏輯、測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)均需進(jìn)行大范圍修改，目前ETS硬件及電源配置無(wú)法滿足要求，必須進(jìn)行全面升級(jí)改造。

⑤在整個(gè)集團(tuán)公司要求保證安全生產(chǎn)，降低非計(jì)劃停運(yùn)，加強(qiáng)設(shè)備治理，提高設(shè)備可靠性的背景下，需對(duì)我公司3號(hào)、4號(hào)機(jī)組ETS系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

3 改造目的

通過技術(shù)改造，解決ETS控制系統(tǒng)的可靠性問題，完善保護(hù)系統(tǒng)功能，提高機(jī)組安全性。

4 改造方案

4.1 原ETS控制系統(tǒng)

原ETS控制系統(tǒng)采用莫迪康的雙機(jī)熱備系統(tǒng)，主控制器為一對(duì)113 CPU，兩對(duì)CPU之間通過熱備模塊及網(wǎng)絡(luò)回路構(gòu)成相互熱冗余結(jié)構(gòu)，IO子站配置了兩塊DI卡件、三塊DO卡件，子站與CPU主站通過同軸電纜連接。

4.2 改造后ETS控制系統(tǒng)

改造后，原雙PLC熱備系統(tǒng)改造為艾默生的熱備DCS運(yùn)行系統(tǒng)，該保護(hù)系統(tǒng)配置獨(dú)立的電源、CPU、卡件，主控制器運(yùn)行期間副控制器備用，主副控制器實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換現(xiàn)場(chǎng)。ETS保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)測(cè)點(diǎn)進(jìn)入保護(hù)系統(tǒng)，保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)算后，通過DO卡件最終輸出到對(duì)應(yīng)保護(hù)輸出端子，其中最重要的4個(gè)AST跳閘信號(hào)是通過4塊獨(dú)立的繼電器板分別輸出到各自的AST電磁閥。

4.3 改造方案設(shè)計(jì)

原雙PLC熱備系統(tǒng)改造為艾默生的熱備DCS運(yùn)行系統(tǒng)。該保護(hù)系統(tǒng)配置獨(dú)立的電源、CPU、卡件，主控制器運(yùn)行期間副控制器備用，主副控制器實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。ETS保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)測(cè)點(diǎn)進(jìn)入保護(hù)系統(tǒng)，保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)算后，通過DO卡件最終輸出到對(duì)應(yīng)保護(hù)輸出端子，其中最重要的4個(gè)AST跳閘信號(hào)是通過4塊獨(dú)立的繼電器板分別輸出到各自的AST電磁閥。endprint

4.3.1 改造后ETS保護(hù)跳閘硬接線回路

ETS系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)110VDC控制回路，手動(dòng)打閘、ETS跳閘均增加到此回路，AST跳閘回路依然為兩路110VDC獨(dú)立供電，跳閘節(jié)點(diǎn)為110VDC ETS系統(tǒng)跳閘繼電器的常開節(jié)點(diǎn)，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)110VDCETS系統(tǒng)跳閘繼電器帶電，則跳閘回路通，AST電磁閥得電；機(jī)組跳閘或ETS系統(tǒng)失電時(shí)，則跳閘回路斷開，AST電磁閥失電跳機(jī)。

4.3.2 抽汽逆止門控制回路

原ETS柜控制回路中包含八個(gè)抽汽逆止門的控制回路，此次改造中，將根據(jù)原控制方案不做變更，只是中間繼電器改為DOX繼電器板。

4.3.3 改造后的試驗(yàn)電磁閥回路

試驗(yàn)回路繼電器接收DCS邏輯試驗(yàn)指令，驅(qū)動(dòng)AST跳閘繼電器或試驗(yàn)繼電器，跳閘繼電器再驅(qū)動(dòng)110VDC電磁閥動(dòng)作；試驗(yàn)繼電器驅(qū)動(dòng)220VAC電磁閥動(dòng)作。

5 主機(jī)DCS邏輯介紹

5.1 ETS系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、保護(hù)投入信號(hào)均傳至主機(jī)DCS系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)主機(jī)DCS保護(hù)首出功能、主機(jī)DCS復(fù)位ETS系統(tǒng)功能。

5.2 AST系統(tǒng)通道實(shí)驗(yàn)、EH油壓低、潤(rùn)滑油壓低、高壓凝汽器真空低、低壓凝汽器真空低聯(lián)鎖試驗(yàn)移至主機(jī)DCS系統(tǒng)控制

①AST1通道試驗(yàn)邏輯。試驗(yàn)閉鎖條件：試驗(yàn)按鈕投入；ASP2壓力開關(guān)未動(dòng)作；AST2、AST3、AST4電磁閥帶電。

②AST2通道試驗(yàn)邏輯。試驗(yàn)閉鎖條件：試驗(yàn)按鈕投入；ASP1壓力開關(guān)未動(dòng)作；AST1、AST3、AST4電磁閥帶電。

③AST3通道試驗(yàn)邏輯。試驗(yàn)閉鎖條件：試驗(yàn)按鈕投入；ASP2壓力開關(guān)未動(dòng)作；AST1、AST2、AST4電磁閥帶電。

④AST4通道試驗(yàn)邏輯。試驗(yàn)閉鎖條件：AST試驗(yàn)按鈕投入；ASP1壓力開關(guān)未動(dòng)作；AST1、AST2、AST3電磁閥帶電。

⑤A、B側(cè)EH油壓低聯(lián)鎖試驗(yàn)邏輯。A側(cè) EH油壓低聯(lián)試驗(yàn)閉鎖條件：試驗(yàn)按鈕投入；EH油壓低跳閘壓力低開關(guān)2、EH油壓低跳閘壓力低開關(guān)4未動(dòng)作。

B側(cè) EH油壓低聯(lián)試驗(yàn)閉鎖條件：試驗(yàn)按鈕投入；EH油壓低跳閘壓力低開關(guān)1、EH油壓低跳閘壓力低開關(guān)3未動(dòng)作。

⑥B側(cè)潤(rùn)滑油壓低聯(lián)鎖試驗(yàn)邏輯。B側(cè)潤(rùn)滑油壓低聯(lián)試驗(yàn)閉鎖條件：試驗(yàn)按鈕投入；潤(rùn)滑油壓低跳機(jī)壓力開關(guān)1、潤(rùn)滑油壓低跳機(jī)壓力開關(guān)3未動(dòng)作。

⑦低壓凝汽器A側(cè)真空低聯(lián)鎖試驗(yàn)邏輯。低壓凝汽器A側(cè)真空低聯(lián)鎖試驗(yàn)閉鎖條件：試驗(yàn)按鈕投入；低壓凝汽器真空低Ⅱ值2、低壓凝汽器真空低Ⅱ值4未動(dòng)作。

⑧高壓凝汽器A側(cè)真空低聯(lián)鎖試驗(yàn)邏輯。高壓凝汽器A側(cè)真空低聯(lián)鎖試驗(yàn)閉鎖條件：試驗(yàn)按鈕投入；高壓凝汽器真空低Ⅱ值2、高壓凝汽器真空低Ⅱ值4未動(dòng)作。

6 結(jié)論

該項(xiàng)改造后，ETS保護(hù)實(shí)現(xiàn)DCS控制，功能更為強(qiáng)大，可靠性大幅提升。機(jī)組運(yùn)行一年左右，ETS系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)異常，為機(jī)組安全運(yùn)行提供了可靠保證。

【參考文獻(xiàn)】

【1】中國(guó)電力出版社. 火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)程[M].北京：中國(guó)電力出版社， 2005.endprint