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1．傳統(tǒng)的ETS組成及其特點(diǎn)
ETS是汽輪機(jī)緊急跳閘庇護(hù)系統(tǒng)的簡稱.其功能是：當(dāng)汽輪機(jī)監(jiān)視的重要參數(shù)越限時(shí),關(guān)閉汽輪機(jī)的主汽閥和調(diào)理汽閥,使汽輪機(jī)處于平安狀態(tài)。傳統(tǒng)的ETS系統(tǒng)由供電裝配、開關(guān)量變送器、繼電器、測速傳感器及轉(zhuǎn)換電路、跳閘電磁閥、實(shí)驗(yàn)電磁閥等組成。供電裝配向整個(gè)系統(tǒng)提供靠得住的交、直流電源；開關(guān)量變送器用于丈量汽輪機(jī)的重要參數(shù)；跳閘電磁閥用于卸失落平安油和調(diào)理油的油壓，從而關(guān)閉汽輪機(jī)的主汽閥和調(diào)理汽閥；繼電器用來實(shí)現(xiàn)輸進(jìn)旌旗燈號的擴(kuò)大、隔離、邏輯運(yùn)算等功能，并驅(qū)動(dòng)跳閘電磁閥和實(shí)驗(yàn)電磁閥，同時(shí)將引發(fā)跳閘動(dòng)作的輸進(jìn)旌旗燈號送至SOE記實(shí)裝配。圖1是ETS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)庇護(hù)功能示意圖。
圖1 ETS系統(tǒng)組成示意圖
由圖1可知，當(dāng)汽輪機(jī)某項(xiàng)重要參數(shù)越限時(shí)，經(jīng)邏輯運(yùn)算，驅(qū)動(dòng)四只跳閘電磁閥動(dòng)作。其中，#1跳閘電磁閥和#3跳閘電磁閥只要有一個(gè)動(dòng)作，則#1跳閘通道動(dòng)作；#2跳閘電磁閥和#4跳閘電磁閥只要有一個(gè)動(dòng)作，則#2跳閘通道動(dòng)作；當(dāng)#1、#2跳閘通道均動(dòng)作時(shí)，汽輪機(jī)跳閘。
采用繼電器實(shí)現(xiàn)的ETS系統(tǒng)具有動(dòng)作靠得住、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，并具有完善的防庇護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的措施。但系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行后，繼電器回路會(huì)逐漸泛起電磁線圈老化、接點(diǎn)電阻增年夜等問題，影響庇護(hù)功能的靠得住性，而且系統(tǒng)自己沒有歷史趨向記實(shí)和事故跳閘順序記實(shí)功能，未便于進(jìn)行機(jī)組跳閘后的事故分析，而且隨著DCS（渙散控制系統(tǒng)）在發(fā)電廠的普遍運(yùn)用，自力的ETS系統(tǒng)已不能順應(yīng)信息集中、危險(xiǎn)渙散的監(jiān)控模式。
2．采用DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)ETS功能的優(yōu)點(diǎn)及存在的隱患
近年來，各新建電廠在設(shè)計(jì)機(jī)組熱工控制系統(tǒng)時(shí)，幾近普遍采用了DCS系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)，即一套DCS系統(tǒng)包括了FSSS（汽鍋平安監(jiān)控系統(tǒng)）、CCS（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)）、SCS（順序控制系統(tǒng)）、DAS（數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)）、DEH（汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)理系統(tǒng)）、MEH（小汽機(jī)電液調(diào)理系統(tǒng)）、ECS（電氣量控制系統(tǒng)）和ETS系統(tǒng)。但若何經(jīng)由過程DCS系統(tǒng)靠得住地實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)緊急跳閘庇護(hù)功能，相關(guān)的行業(yè)規(guī)程并沒有作出具體劃定，是以，設(shè)計(jì)人員只能憑據(jù)所采用的DCS系統(tǒng)特點(diǎn)和小我經(jīng)驗(yàn)，將原繼電器邏輯所實(shí)現(xiàn)的庇護(hù)功能，由DCS系統(tǒng)的軟件邏輯實(shí)現(xiàn)，因而不成避免地對ETS系統(tǒng)抗庇護(hù)拒動(dòng)和誤動(dòng)的能力帶來一定的影響。ETS庇護(hù)功能兩種實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)錯(cuò)誤謬誤對好比表一所示。
表一 ETS系統(tǒng)兩種實(shí)現(xiàn)方式的比力
由表一的比力可知，采用DCS實(shí)現(xiàn)ETS功能，具有庇護(hù)旌旗燈號處置方式進(jìn)步前輩、邏輯運(yùn)算靠得住性高和通道動(dòng)作實(shí)驗(yàn)利便、便于進(jìn)行事故分析等優(yōu)點(diǎn)，但存在計(jì)較機(jī)主機(jī)故障、卡件故障和通訊故障致使庇護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)的隱患。是以，若何消除上述隱患，保證汽輪機(jī)庇護(hù)功能的靠得住，是采用DCS實(shí)現(xiàn)ETS功能需要解決的關(guān)頭問題。
3．避免DCS系統(tǒng)故障致使汽輪機(jī)緊急跳閘庇護(hù)功能拒動(dòng)和誤動(dòng)的措施
針對DCS系統(tǒng)通訊中斷、卡件故障、主機(jī)死機(jī)等異常情況下，可能致使汽輪機(jī)緊急跳閘庇護(hù)功能的拒動(dòng)和誤動(dòng)問題，必需接納多種措施進(jìn)行克服，確保汽輪機(jī)的平安運(yùn)行。
3．1庇護(hù)旌旗燈號的傳遞采用特殊的全硬接線方式，避免通訊總線故障帶來的影響。
由于ETS系統(tǒng)輸進(jìn)旌旗燈號較多，DCS系統(tǒng)的開關(guān)量輸進(jìn)卡件難以一次將全數(shù)旌旗燈號進(jìn)行收集，一般DCS系統(tǒng)每塊開關(guān)量輸進(jìn)卡件可最多輸進(jìn)16個(gè)旌旗燈號，而ETS需處置的開關(guān)量多達(dá)40個(gè)，所以，需要多個(gè)輸進(jìn)卡件進(jìn)行旌旗燈號收集，而收集后的旌旗燈號相互之間進(jìn)行邏輯運(yùn)算時(shí)，如采用卡件間網(wǎng)上通訊方式，則會(huì)受通訊總線靠得住性的影響。針對此問題，可以采用特殊的全硬接線方式，即采用多個(gè)輸進(jìn)旌旗燈號送至一塊卡件進(jìn)行運(yùn)算后輸出單個(gè)旌旗燈號，再經(jīng)由過程硬接線送往另外一塊卡件作為其中的一個(gè)輸進(jìn)旌旗燈號進(jìn)行邏輯運(yùn)算處置，最后驅(qū)動(dòng)跳閘回路的方式，實(shí)現(xiàn)各卡件間開關(guān)量旌旗燈號的邏輯運(yùn)算。圖2所示為實(shí)現(xiàn)此方案的示意圖。
圖2 DCS系統(tǒng)輸進(jìn)卡件間硬接線方式傳遞旌旗燈號示意圖
由上圖可知，多個(gè)輸進(jìn)旌旗燈號在開關(guān)量輸進(jìn)/輸出卡件中，由PLB（可編程邏輯運(yùn)算模塊）運(yùn)算后輸出運(yùn)算成效，送至下一個(gè)開關(guān)量輸進(jìn)/輸出卡件，與其他輸進(jìn)旌旗燈號再經(jīng)由過程PLB模塊進(jìn)行運(yùn)算，從而避免采用總線通訊的毗連方式。當(dāng)系統(tǒng)通訊總線故障時(shí)，各輸進(jìn)旌旗燈號仍可以在開關(guān)量輸進(jìn)/輸出卡件中進(jìn)行運(yùn)算并最終驅(qū)動(dòng)跳閘繼電器，是以，不會(huì)發(fā)生庇護(hù)拒動(dòng)的現(xiàn)象。
3．2控制計(jì)較機(jī)（上位計(jì)較機(jī)）采用雙冗余方式運(yùn)行，且將運(yùn)算用的法式下裝到各開關(guān)量輸進(jìn)/輸出卡件運(yùn)行，避免控制計(jì)較機(jī)故障對庇護(hù)功能的影響。
如圖3所示，在正常情況下，各開關(guān)量輸進(jìn)/輸出卡件受上位計(jì)較機(jī)控制，而上位計(jì)較機(jī)采用雙主機(jī)運(yùn)行，一臺主控，一臺備用，主控計(jì)較機(jī)故障時(shí)，備用計(jì)較機(jī)自動(dòng)切到控制方式，是以，提高了系統(tǒng)的靠得住性。而當(dāng)兩臺控制計(jì)較機(jī)均發(fā)生故障時(shí)，由于各開關(guān)量輸進(jìn)/輸出卡件上運(yùn)行的PLB（可編程邏輯運(yùn)算模塊）可不依賴上位計(jì)較機(jī)自力運(yùn)行，此時(shí)雖然不能對邏輯進(jìn)行修改，但現(xiàn)有的庇護(hù)功能仍可正常實(shí)現(xiàn)，不會(huì)造成庇護(hù)拒動(dòng)。采用此方案的關(guān)頭是，邏輯運(yùn)算法式必需能在輸進(jìn)/輸出卡件上自力運(yùn)行。
圖3 采用雙控制計(jì)較機(jī)、能自力運(yùn)行PLB的ETS系統(tǒng)示意圖
3．3采用雙開關(guān)量輸進(jìn)/輸出卡件并聯(lián)接線、同時(shí)運(yùn)行方式，避免一塊卡件故障時(shí)致使的庇護(hù)拒動(dòng)。
DCS系統(tǒng)的開關(guān)量輸進(jìn)/輸出卡件故障時(shí)，會(huì)造成該卡件處置的庇護(hù)旌旗燈號不刷新，致使庇護(hù)功能的拒動(dòng)。為此，采用如圖4所示的方式，將各庇護(hù)旌旗燈號同時(shí)送進(jìn)兩個(gè)一樣的卡件，在兩卡件中運(yùn)行不異的邏輯，兩塊卡件的輸出驅(qū)動(dòng)不異的跳閘電磁閥，以便提高庇護(hù)功能的靠得住性。
圖4 DCS系統(tǒng)中雙卡件、雙PLB運(yùn)行示意圖
由圖4可知，當(dāng)卡件A1故障時(shí)，其中的法式不能運(yùn)行，輸進(jìn)旌旗燈號動(dòng)作后，運(yùn)算成效A1也不變，但卡件B1仍正常運(yùn)行，則當(dāng)輸進(jìn)旌旗燈號變化時(shí)，#1跳閘電磁閥仍可執(zhí)行正常的庇護(hù)動(dòng)作，系統(tǒng)不會(huì)致使庇護(hù)的拒動(dòng)。
3．4采用兩路相互自力的電源供電、跳閘電磁閥失電跳閘動(dòng)作方式、兩跳閘通道相互隔離和雙卡并聯(lián)運(yùn)行的方式，當(dāng)在線更換開關(guān)量輸進(jìn)/輸出卡件時(shí)，可避免庇護(hù)功能的拒動(dòng)和誤動(dòng)。ETS系統(tǒng)采用失電跳閘的庇護(hù)方式，可以保證系統(tǒng)兩路電源均損失時(shí)，汽輪機(jī)立即跳閘，避免因工作電源損失后造成庇護(hù)功能的拒動(dòng)。同時(shí)，由圖4可知，當(dāng)開關(guān)量輸進(jìn)/輸出卡件A1故障時(shí)，因采用失電跳閘的庇護(hù)方式，拔出此卡件進(jìn)行更換會(huì)造成其輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，即#1跳閘電磁閥由帶電變?yōu)槭щ姡?1跳閘通道動(dòng)作；但由圖1可知，此時(shí)#2、#4跳閘電磁閥未失電，#2跳閘通道不動(dòng)作，則汽輪機(jī)不會(huì)跳閘，庇護(hù)功能不會(huì)誤動(dòng)。
3．5為避免DCS機(jī)柜卡件母板及供電裝配發(fā)生的故障致使庇護(hù)功能的誤動(dòng)，各跳閘通道的輸進(jìn)、輸出卡件要合理放置、分層安插。
如圖5所示：將控制#1跳閘電源閥的所有卡件安插在卡件柜的第一層，控制#2、#3、#4跳閘電磁閥的所有卡件安插在卡件柜的第2、3、四層，同時(shí)，各層供電裝配相互自力，任一層供電裝配或機(jī)架發(fā)生故障，均不會(huì)造成汽輪機(jī)跳閘庇護(hù)的拒動(dòng)和誤動(dòng)。
圖5 采用分層安插的ETS系統(tǒng)卡件安裝示意圖
3．6采用兩套完全自力的電源向輸出繼電器和跳閘電磁閥供電，提高電源的靠得住性。DCS系統(tǒng)的輸出繼電器采用24VDC供電，跳閘電磁閥采用110VAC供電，為避免各路電源發(fā)生故障相互影響，造成庇護(hù)誤動(dòng)、汽輪機(jī)跳閘，采用如圖6所示的供電方式，提高ETS系統(tǒng)的靠得住性。
圖6ETS系統(tǒng)交直流自力供電聯(lián)接示意圖
4.結(jié)束語
ETS系統(tǒng)納進(jìn)DCS系統(tǒng)并接納上述措施后，汽輪機(jī)庇護(hù)功能的靠得住性年夜年夜提高。石橫發(fā)電廠#1機(jī)組ETS系統(tǒng)已于2005年按上述方案成功進(jìn)行改造，DCS系統(tǒng)采用的是FOXBORO公司的FOXI/A’S渙散控制系統(tǒng)。系統(tǒng)改造完成后，進(jìn)行了周全的防庇護(hù)拒動(dòng)和誤動(dòng)實(shí)驗(yàn)，庇護(hù)功能的靠得住性年夜年夜提高。
