東汽630MW機(jī)組ETS系統(tǒng)可靠性措施優(yōu)化與應(yīng)用

程勝林，張琴玲

（淮浙煤電鳳臺(tái)發(fā)電分公司，安徽 淮南 232131）

0 引言

汽輪機(jī)的危急遮斷系統(tǒng)（ETS），是保證汽輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行必不可少的安全保護(hù)裝置。汽輪機(jī)運(yùn)行中，當(dāng)存在某種可能導(dǎo)致機(jī)組受損害的危險(xiǎn)情況時(shí)，ETS 裝置可使汽輪機(jī)自動(dòng)緊急遮斷，保護(hù)機(jī)組的安全。由于ETS 系統(tǒng)是確保機(jī)組安全運(yùn)行的最后一道自動(dòng)保護(hù)裝置，因而對(duì)系統(tǒng)的可靠性和快速性有非常高的要求。

某火電廠#1 機(jī)組為630MW 超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)由東方汽輪機(jī)廠制造，型號(hào)為N600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱式、高中壓合缸、三缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機(jī)。ETS 系統(tǒng)采用的是美國西屋公司的Ovation 產(chǎn)品，采用一體化設(shè)計(jì)（即采用與DEH 和DCS 系統(tǒng)相同的硬件）ETS 系統(tǒng)，用以監(jiān)視汽輪機(jī)的某些重要參數(shù)。

圖1 ETS繼電器回路220V交流部分Fig.1 ETS Relay loop 220V AC section

圖2 ETS繼電器回路110V直流部分Fig.2 ETS Relay loop 110V DC section

圖3 ETS繼電器回路110V直流繼電器Fig.3 ETS Relay loop 110V DC relay

1 ETS回路出廠設(shè)計(jì)

該廠ETS 功能出廠設(shè)計(jì)時(shí)由DCS 軟邏輯和硬繼電器回路構(gòu)成，一旦DCS 控制系統(tǒng)發(fā)生異常，可以通過繼電器回路實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。

ETS 繼電器回路主要由220V 交流部分和110V 直流部分組成，220V 交流回路主要給主汽門和調(diào)門各電磁閥供電，實(shí)現(xiàn)各閥門的開、關(guān)及快關(guān)功能。如圖1 所示。

110V 直流回路主要給機(jī)械停機(jī)電磁閥3YV 和AST 電磁閥（5YV/6YV/7 YV/8 YV）供電，ETS 停機(jī)指令、手動(dòng)停機(jī)按鈕、DEH 跳閘指令、DEH 超速硬接線等信號(hào)串聯(lián)接入回路控制電磁閥得電或失電，如圖2 所示。

當(dāng)ETS 跳閘、DEH 控制柜220V 電源全部失電、110%超速（三取二判斷后）、手動(dòng)停機(jī)、DEH 故障停機(jī)任一信號(hào)動(dòng)作時(shí)，機(jī)械停機(jī)電磁鐵（3YV）帶電，通過危急遮斷裝置連桿的杠桿使危急遮斷裝置的撐鉤脫扣。通過危急遮斷裝置連桿使機(jī)械遮斷閥動(dòng)作，將高壓安全油的排油口打開，泄掉高壓安全油，同時(shí)主汽門遮斷電磁閥及閥門快關(guān)電磁閥同時(shí)帶電動(dòng)作，遮斷機(jī)組進(jìn)汽。而高壓遮斷組件中的遮斷電磁閥5YV/6 YV/7YV/8YV 同時(shí)失電，直接泄掉高壓安全油，快速關(guān)閉各閥門。

2 存在隱患

通過對(duì)ETS 繼電器回路進(jìn)行分析，主要存在以下隱患：

1）DEH 跳閘指令至ETS 停機(jī)保護(hù)信號(hào)為單點(diǎn)保護(hù)：DEH 跳閘指令由DEH 超速，DEH 轉(zhuǎn)速故障、高壓安全油壓低、DEH 手動(dòng)停機(jī)和ETS 停機(jī)信號(hào)在Drop41 軟邏輯相或組成，其出口指令（JK18）單點(diǎn)送入ETS 繼電器柜R13 繼電器，取其兩副常開觸點(diǎn)R13-1 和R13-2。其中，R13-2 送入ETS 繼電器跳閘回路，R13-1 和R8-2（R8 繼電器為DEH 超速硬接線動(dòng)作出口繼電器）并聯(lián)后輸出一個(gè)單點(diǎn)送入Drop43 柜，單點(diǎn)判斷觸發(fā)ETS 停機(jī)保護(hù)。

圖4 ETS繼電器柜一體化轉(zhuǎn)接電路板Fig.4 ETS Relay cabinet integrated adapter board

2）ETS 停機(jī)指令至DEH 跳閘保護(hù)信號(hào)為單點(diǎn)保護(hù)：ETS 停機(jī)指令在Drop43 軟邏輯判斷后輸出一個(gè)DO 點(diǎn)，通過硬接線送至DROP41 柜DI 通道。在邏輯中單點(diǎn)判斷出發(fā)DEH 跳閘保護(hù)。

3）ETS 停機(jī)指令至ETS 繼電器柜信號(hào)為單點(diǎn)保護(hù)：ETS 停機(jī)指令在Drop43 軟邏輯判斷后輸出兩個(gè)DO 點(diǎn)，在ETS 繼電器回路搭設(shè)成“或”的邏輯關(guān)系（即兩個(gè)信號(hào)任一信號(hào)動(dòng)作則會(huì)造成ETS 繼電器回路動(dòng)作輸出）。

4）ETS 繼電器柜供電回路可靠性不高：4 個(gè)AST 電磁閥（5YV/6YV/7YV/8YV）的電源由兩路110VDC 通過二極管進(jìn)行冗余供電，一旦二極管故障，很可能導(dǎo)致110VDC 主、輔電源切換不成功，4 個(gè)AST 電磁閥失電引起機(jī)組跳閘。

5）ETS 繼電器柜與DEH 柜的信號(hào)連接為一體化轉(zhuǎn)接電路板設(shè)置，轉(zhuǎn)接板的輸入為航空插頭，來自于DEH 機(jī)柜drop41 站的DO 卡指令。航空插頭有25 個(gè)插針，使用了其中的1 ～16 插針（另一端接有8 個(gè)DO 指令），該電路板內(nèi)信號(hào)回路包含直流110V 和交流220V。該廠2 號(hào)機(jī)組曾發(fā)生過因長周期運(yùn)行，導(dǎo)致絕緣層老化，且電路板正反面印刷，1 ～13 插針背面印刷連接線，14 ～25 插針正面印刷連接線，兩層連接線間僅有電路板的厚度，交直流擊穿電路板導(dǎo)致燒壞的現(xiàn)象。

3 優(yōu)化方案

根據(jù)《火電廠熱控系統(tǒng)可靠性配置與事故預(yù)控》要求，所有重要的主輔機(jī)保護(hù)信號(hào)應(yīng)盡可能采用3 個(gè)相互獨(dú)立的一次測(cè)量元件和輸入通道引入，并通過三取二邏輯實(shí)現(xiàn)。MFT、ETS 的出口繼電器均宜設(shè)計(jì)成相互獨(dú)立的兩套系統(tǒng)或采取三取二冗余邏輯。某廠ETS 保護(hù)硬回路和軟邏輯均存在單點(diǎn)保護(hù)信號(hào)，有保護(hù)誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)以上隱患，逐條進(jìn)行優(yōu)化。

圖5 ETS繼電器柜一體化轉(zhuǎn)接電路板被燒毀Fig.5 ETS relay cabinet integrated adapter board burned down

1）取消原來由DEH 柜DO 通道送至ETS 繼電器回路DEH 停機(jī)單點(diǎn)信號(hào)回路（拆除R13 繼電器的第2 副觸點(diǎn)，R13-8,9，線號(hào)為KD-2，X5-1），取消原ETS 繼電器回路至ETS 軟邏輯柜DEH 停機(jī)單點(diǎn)信號(hào)（拆除R13 繼電器的第1 副觸點(diǎn)，R13-2,3,線號(hào)為X6-9,X6-10）。變更為3 個(gè)DEH 停機(jī)信號(hào)直接從DEH 柜送入ETS 軟邏輯柜。

2）保留原ETS 停機(jī)至DEH 的停機(jī)的單點(diǎn)信號(hào)，利用ETS 軟邏輯柜DO 卡件的備用通道，新增2 個(gè)ETS 停機(jī)信號(hào)送入DEH 柜DI 通道（在ETS 邏輯出口增加2 個(gè)DO 點(diǎn)送DEH 跳閘所在的站，和原來的1 個(gè)DO 點(diǎn)組成3 個(gè)點(diǎn)，在DEH 跳閘邏輯中進(jìn)行三取二判斷），將ETS 停機(jī)至DEH的停機(jī)信號(hào)總數(shù)量變更為3 個(gè)，在DEH 軟件中進(jìn)行三取二邏輯判斷。

3）保留原ETS 軟邏輯判斷至ETS 繼電器柜2 個(gè)DO信號(hào)，利用ETS 軟邏輯柜DO 卡件的備用通道，新增4 個(gè)ETS 停機(jī)信號(hào)送入ETS 繼電器回路，與原來的2 點(diǎn)搭設(shè)成三取二回路后，替代原來進(jìn)入ETS 繼電器動(dòng)作回路的兩個(gè)信號(hào)的其中一個(gè)，并將另一個(gè)信號(hào)接線取消（拆除JK26 和JK25 的觸點(diǎn)，即KD-1,2 和X5-33,34 的線，在ETS 邏輯出口新增4 個(gè)DO 送ETS 繼電器柜，和原來的2 個(gè)搭成三取二回路，替代KD-1，2 觸點(diǎn)所在的位置）。

4）取消4 個(gè)二極管，新增4 路電源，將AST 電磁閥（5YV/6YV/7 YV/8 YV）的電源重新分配，5YV 和7YV 使用同一路電源，它的上口電源為110VDC 電源柜的Q02 和Q06 空開經(jīng)直流電源切換繼電器RUS-32A 輸出電源；6YV和8YV 使用同一路電源，它的上口電源為110VDC 電源柜的Q03 和Q07 空開經(jīng)直流電源切換繼電器RUS-32A 輸出電源。這樣可以避免110VDC 電源故障時(shí)，4 個(gè)AST 電磁閥同時(shí)失電引起機(jī)組跳閘。如圖6 所示。

5）取消ETS 繼電器柜與DEH 柜間信號(hào)連接的一體化轉(zhuǎn)接電路板，信號(hào)連接改為接線端子連接。如圖7 所示。

圖6 優(yōu)化后110VDC供電方案Fig.6 Optimised 110VDC power supply scheme

圖7 優(yōu)化后的信號(hào)連接Fig.7 Optimised signal connection

4 結(jié)論

通過對(duì)ETS 系統(tǒng)采取一系列可靠性措施優(yōu)化，避免了ETS 單點(diǎn)保護(hù)誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，消除了機(jī)組隱患，機(jī)組安全性和可靠性得以提高，也為同類型電廠ETS 回路的優(yōu)化和改進(jìn)提供了參考經(jīng)驗(yàn)。