汽輪機ETS保護系統可靠性分析及優化措施

王幸石

摘要：作為保證汽輪機蒸汽進氣閥門當汽輪起所運行的數據參數超過正常值而做出正確的反應重要系統，汽輪機ETS保護系統顯得尤為重要，基于此，本文主要是通過對該系統可靠性進行了分析，并提出了相應的優化措施，以此希望可以切實發揮ETS保護系統的優勢作用，保證汽輪機的正常運行。

關鍵詞：汽輪機;ETS保護系統;可靠性;優化

引言

汽輪機ETS保護系統是保證汽輪機正常安全運行的關鍵，一旦汽輪機在運行過程中出現某種故障，系統是第一時間啟動應急遮斷，然后在機組中起到關鍵的保護作用。此外，保護系統作為汽輪機機組最后一個自動保護裝置加強對該系統的可靠性分析，對于保證汽輪機的正常運行具有重要的現實意義。

1汽輪機ETS保護系統可靠性

1.1 I/O有效分配

ETS保護系統主要是通過低壓潤滑油和真空低壓完成相應的保護工作，該系統的應用原理主要是通過應用三個冗余設計對冷凝器和潤滑油總線管安裝一個特殊的獨立開關，從而實現對冷凝器和潤滑油母管運行的有效監督管理。

1.2 ETS控制系統電源回路

在ETS保護系統設計過程中，無論是PLC還是AST電源都采用220VAC電源，當控制柜接收UPS和安全段冗余電源時，依靠電源切換裝置實現對AST電磁閥和PLC組件的電源供電，還可以實現1PS和2PS之間的模塊電源供電，通過轉換模塊的應用可以促進PLC冗余I/O電源。因為保安段以及UPS兩路的電源均是在正常狀態下進行電源的切換，所以通過上述操作后則可以變為UPS電源。而汽輪機在運行過程中如果突然出現故障，則該系統就是通過I/O切換阿里實現對電源的保護以及供電。但即使如此，根據相關測試標準進行實驗發現，UPS電源如果處于斷開的狀態，安全油壓則會明顯下降，進而導致DEH閥門會發生自動關閉的情況且安全母管上所設有的判斷油壓的開關也會達到動作值，進而致使DEH系統發出故障信號使得ETS系統跳閘，所以，該系統仍需要進行優化升級。

2 ETS系統現狀以及具體應用

2.1 ETS 系統現狀

根據電廠的實際應用，分析了ETS控制系統的可靠性。電廠2號機組是美國通用電氣公司的控制系統，保護系統有控制柜，CPU為320系列，卡件集中配置，電源模塊為單一配置。ETS系統主要負責汽輪機跳閘的主要保護信號采集和保護功能，包括110VDC跳閘硬布線電路，24VDC供電電路采用雙冗余電源模塊。

2.2 ETS 保護系統使用情況

結合某電廠汽輪機組ETS控制系統的實際應用情況進行可靠性分析，主要問題有以下幾種：1）2號機組ETS系統跳閘硬回路失電保護拒動風險，手動跳閘及ETS跳閘是通過PLC節點驅動ETS110VDC主跳閘回路，若中間繼電器24V電源系統故障，將導致機組危機狀態下無法通過手動停機按鈕和ETS跳閘系統停機。2）2號機組ETS系統的通信系統不能實現有效的冗余配置，最終導致不具備無擾切換的功能。而根據規定，IO模件供電的直流電源，通訊網絡等均采用完全獨立的冗余配置，且具備無擾切換功能。3）機組ETS控制系統的輸入和輸出卡件不能實現全程完全獨立的原則，根據規定要求，所有重要的主、輔機保護都應采用三取二的邏輯判斷方式，保護信號應遵循從取樣點到輸入模件全程相對獨立的原則#確因系統原因測點數量不夠，應有防保護誤動措施。4）2號機組曾發生雷擊故障，但查詢SOE沒有找到相關行程記錄，分析原因可能是室外電纜進入雷電波，最終導致PLC誤判、跳閘。然而，由于傳導時間短，SOE無法捕獲相應的信號。目前，市場上的ETS系統設計，無論原理還是功能都存在較大差異，而實際生產中的絕大多數是供設備制造商供應的，這導致生產過程無法有效實施二十五項對策，而在生產過程中對主要設備的保護無法有效擴大，對于系統的整體可靠性有很大的影響，系統故障的概率，為了進一步提高整個系統的可靠性，設計者需要進一步優化整個系統。

3汽輪機 ETS 保護系統優化措施

3.1 I/O點應用中問題的解決

為了更好地發揮汽輪機ETS保護系統的優勢作用，有效地解決I/O點應用中存在的問題，具體優化措施為：首先，應盡可能的采用分散信號的接入方式來緩解不同冗余潤滑油低壓信號需要分別介入操作，進而促使其具有獨立運行的功能，有效防止原有系統當出現故障時而導致整個系統無法正常運行的情況;其次，重新進行PLC數據庫、三取二遮斷模式以及報警擴展輸出邏輯的組合，進而有效改變原有三種冗余獨立的特性，起到將其風險進行分散的作用，避免由于某個部件出現故障而影響整個系統正常運行的情況。

3.2 ETS控制系統電源回路問題的改進

為了促進汽輪機安全運行，在對ETS控制系統電源回路的方式進行優化過程中必須要將原有系統中的問題進行解決，進而提升其電源回路應用效率。譬如，可以通過采取相關措施來促使該系統電源回路具有冗余切換的功能，進而消除其保護誤動故障等。具體優化措施為：首先，在進行電源的切換之前可以優先對AST1以及AST3電磁閥供電電源進行優化布置，通過應用UPS電源保證供電的科學性，然后通過電源前的電源開關優化安排，也能有效發揮電力保障作用，實現正常供電，從而提高系統的運行質量和效率：其次，兩套方法和操作線，即在汽輪機跳閘按鈕常閉觸電串聯設計上要連接到AST1、AST3電磁閥電源和AST2、AST4電磁閥電源回路之中;最后，通過上述優化之后，保安段以及UPS電源均會處于獨立的運行方式來實現對危急遮斷液壓組件上供電，進而促使每個不同的電磁閥均可以實現獨立運行。為此，即便汽輪機在運行過程中一個電磁閥發生了故障，也僅一個AST電磁閥存在跳閘故障，并不會影響到其他電磁閥功能發揮，進而可以保證整個油壓的穩定，避免汽輪機出現誤動跳閘情況。與此同時，通過優化電源回路還可以有效的發揮該系統危急遮擋模塊的優勢作用，即當出現突發故障時，油壓狀態監測開關則會向DEH操作站發出警報，從而相關人員則可以及時準確的采取處理措施，而且當該系統出現故障時，汽輪機的操作按鈕也將進入自動操作環節，AST電磁閥電源電路可直接切斷，直至系統處于關機狀態，屆時相關人員在維修后系統將恢復正常運行，從而發揮該保護系統在汽輪機機組中的保護作用優勢。

總而言之，作為保證汽輪機蒸汽進氣閥門當汽輪起所運行的數據參數超過正常值而做出正確的反應重要系統，汽輪機ETS保護系統顯得尤為重要，但是由于各方面因素的影響致使該系統仍需要進行優化改進，為此，通過對該系統的可靠性分析來提出了優化措施，如采用分散信號的接入方式來緩解不同冗余潤滑油低壓信號需要分別介入操作，進而促使其具有獨立運行的功能等措施，從而提升汽輪機ETS保護系統的優勢作用，保證汽輪機安全高效運行。

參考文獻：

[1]周旭戰，楊亞飛，張順利，等. 一起330MW汽輪機組異常跳閘原因分析及ETS系統改進[J]. 中國電力，2018，51（5）：39-46.

[2]張正賀. 淺談汽輪機ETS保護系統可靠性的分析及改進[J]. 山東工業技術，2017（10）：260-260.

[3]李文輝，丁明青. 提高國產引進型汽輪機組ETS低真空保護可靠性實例[J]. 儀器儀表用戶，2017，24（7）：84-87.