引 言
ETS(Emergency Trip System)是汽轮机危急跳闸系统的简称。汽轮机危急跳闸系统用以监控汽轮机的某些参数,当这些参数超过其运行限制值时,输出跳闸信号到跳闸电磁阀,跳闸电磁阀卸掉保安系统的低压保安油(低压油驱动方式)或高压油(高压油驱动方式),使汽轮机的主汽阀和调节阀迅速关闭,完成汽轮机紧急跳闸停机,使汽轮机处于安全状态,以避免发生严重的后果。FSSS是锅炉炉膛安全监控系统的简称。FSSS包括锅炉安全保护系统(Furnaee Safeguard System,简称FSS)与燃烧器控制系统(Burner Control System,简称BCS)两大部分。FSSS能在锅炉正常工作和启停等各种运行方式下,连续监视燃烧系统的大量参数和状态,进行逻辑判断和运算,必要时发出动作指令,通过各种顺序控制和联锁装置,使燃烧系统中的有关设备严格按照一定的逻辑顺序进行操作以保证锅炉燃烧系统的安全。
一、ETS主保护配置
210MW机组ETS系统做为DEH的一个组成部分,由单独的一对CP60控制器和模件构成,组态和操作与DEH共用操作员站和工程师站;其接受TSI系统或汽轮机组其他系统来的停机信号,进行逻辑处理,输出汽轮机遮断信号。保护配置项目如下:

从检测信号的配置情况来看,汽机主保护检测信号有三种信号配置方式:一取一信号;二取二信号;三取二信号,检测元件的三取二配置,是重要停机信号检测元件的理想配置。
对于采用三取二原则的信号:汽轮机超速在TSI输出继电器实现三取二组合后输出接点信号到ETS控制逻辑中;凝汽器真空低、润滑油压低、抗燃油压低,将三个信号分别输入至三个不同的控制板、卡中,再通过ETS控制处理器CP6003进行逻辑组合做三取二逻辑判断。
对于采用一取一原则的信号:如汽机振动大、汽机胀差大,在TSI中通过输出继电器硬接线将信号接入ETS控制站中,在ETS控制处理器CP6003中做逻辑判断;锅炉主燃料跳闸(MFT)由FSSS逻辑判断后送出一付接点信号在ETS控制处理器中做逻辑判断。
发变组全停保护停机由电气送来两付跳闸信号到ETS控制逻辑中实现逻辑判断,做跳闸信号使用。
对于采用二取二原则的信号:轴向位移大在TSI中通过输出继电器二取二组合好后输出一付硬接线,将信号接入ETS控制站中,在ETS控制处理器CP6003中做逻辑判断;DEH跳闸由DEH两路跳闸信号到ETS控制逻辑中实现逻辑判断。
二、FSSS主保护配置
210MW机组FSSS做为DCS的一个组成单元,在DCS内实现信号的取用和逻辑组合,输出MFT动作信号。保护配置项目如下:

从检测信号的配置情况来看,锅炉主保护检测信号有三种信号配置方式:二取二信号;三取二信号,检测元件的三取二配置,是重要停机信号检测元件的理想配置;以及四取三信号,也是比较理想的逻辑判断方式。
对于采用二取二原则的信号:两台送风机均停跳炉、两台引风机均停跳炉、手动停炉、给水泵全停跳炉、失去火检冷却风跳炉、全部燃料失去跳炉,将二个信号输入至DCS的控制器(DPU)中进行逻辑判断。
对于采用三取二原则的信号:炉膛压力高(低)二值跳炉、汽包炉汽包水位高(低)三值跳炉,将三个信号输入至DCS的控制器(DPU )中进行逻辑判断。
对于采用四取三原则的信号:全炉膛灭火跳炉,炉膛火焰层火焰失去和全部火焰失去均采用四取三的逻辑判断。
三、存在问题
3.1汽机振动大停机信号,采用一取一信号原则。没有防止单一测点、回路故障而导致保护误动的技术措施;存在误动的可能性较大。210 MW机组轴振信号多次出现跳变情况,由于机组接的是盖振大跳机信号,未发生误跳机情况;如果接的是轴振信号就会发生多次误动情况(轴振信号多次发生跳变到危险值)。可想信号的真实性应有一个判断方式。但现在仍存在单点保护信号源问题,发生误动的可能性仍然存在极大的可能性。
3.2汽机高、中、低压胀差采用一取一信号原则,为单点信号保护。没有防止单一测点、回路故障而导致保护误动的技术措施;存在由于干扰等原因造成的误跳闸情况。
3.3发电机定子冷却水流量低,现为三路模拟量信号送DCS#1DPU进行通讯到#3DPU,在#3DPU中实现三取二保护逻辑运算后,延时30跳硬接线送电气跳发电机。信号是从DCS处理器通讯来的,未采用硬接线进行信号的传送。如果通讯异常、或者极端情况的通讯堵塞等情况都可能使发电机跳闸拒动。
3.4汽轮机主汽门关闭通过高、中压主汽门关闭四选二逻辑判断,触发MFT。现逻辑仅通过四个主汽门有两个门关闭信号与,即发出主汽门关闭信号,未有或逻辑关系,缺少证实信号;增加误动的概率。
3.5两台送风机均停MFT,逻辑为两台送风机运行反馈均消失(取电气风机辅助节点信号),DCS逻辑判断后开关量信号作为上网点通讯引用,MFT控制组态引用送风机均停信号后发出MFT指令。信号是从DCS处理器通讯来的,未采用硬接线进行信号的传送。如果通讯异常、或者极端情况的通讯堵塞等情况都可能使MFT拒动。
3.6两台引风机均停MFT,逻辑为两台引风机运行反馈均消失(取电气风机辅助节点信号),DCS逻辑判断后开关量信号作为上网点通讯引用,MFT控制组态引用引风机均停信号后发出MFT指令。信号是从DCS处理器通讯来的,未采用硬接线进行信号的传送。如果通讯异常、或者极端情况的通讯堵塞等情况都可能使MFT拒动。
3.7两台空预器均跳不直接MFT,为空预器跳闸后,延时一定时间,跳对应侧送、引风机,关对应挡板门。MFT功能缺失。
3.8汽包水位测量变送器安装在炉顶变送器柜内,三路模拟量信号送DCS#4DPU三取二逻辑判断后,输出开关量信号通讯到#3DPU触发MFT动作,未采用硬接线进行信号的传送。如果通讯异常、或者极端情况的通讯堵塞等情况都可能使MFT拒动。
3.9两台火检冷却风机同时停运,延时10秒MFT。火检冷却风压低MFT,为二取二逻辑,火检冷却风压低于5.6kpa,延时5秒跳闸,甲、乙冷却风压均取自在炉10米平台冷却风机出口母管上的一根取样管,未单独设立取样管。一旦这一根取样管出现异常(破裂、堵塞等),极有可能造成火检冷却风压下降,从而造成MFT误动。
3.10根据保护设计原则:单元机组应有事故追忆功能。检查发现系统有SOE功能,但缺少配置文件,导致SOE未能正常工作,无法对重要信号进行查询,对异常分析带来不便。
四、完善方案及措施
4.1对必须使用硬接线进行信号传送的按照保护设计的要求及指导原则逐步进行实施,达到全面符合要求,提高整个保护信号传送的可靠性。实现保护设计原则,达到机组跳闸命令不应通过通讯总线传送的要求。
4.2对取样管必须采用相互独立进行取样的测点信号增加测量管路,满足独立取信号点的要求。实现保护设计原则,达到保护系统应有独立的I/O通道,并有电隔离措施的要求。
4.3两台空预器均跳不直接MFT,增加此项逻辑,采用硬接线将信号送到FSSS控制逻辑中。确保FSSS功能无缺失。
4.4为了防止振动信号受外界因素干扰造成振动大误跳,对轴系振动进行综合判断的原则,单一轴承振动大并不停机,当某个轴承高二值信号和其本身轴振报警值(X、Y任一值)同时发生时,两个信号相与之后发出ETS停机信号;或采用单一轴承振动大并不停机,当某个轴承高二值信号和其它任一轴承振动高一值信号同时发生时,两个信号相与之后发出ETS停机信号。这样,就避免了单一轴承振动大及信号波动跳变引起的误停机。暂时未采取这样进行设计,这是今后的方向。
4.5为防止汽机高、中、低压胀差干扰信号误动,可设置10~20秒延时(较长的延时时间可在ETS中设置)。胀差为缓变信号,增大延时,对机组不构成威胁。暂时未采取这样进行设计,这是今后的方向。
4.4和4.5条要达到热工保护系统的设计要求还应有防止误动和拒动的措施来优化和完善。
4.6针对TSI系统的重要性应加强运行维护管理,采取一些必要措施确保系统的可靠性。
4.6.1 TSI探头第一次安装前和校验周期到期后的检修安装前,应提交有资质的检定机构出具的正式校验合格报告。
4.6.2 TSI系统的涡流探头、延长电缆和前置器,须成套校验并随机组大修进行,但瓦振探头的校验周期不宜超过两年。
4.6.3运行时对振动等信号应定期检查历史曲线,若有信号跳跃现象,应引起高度重视,及时检查传感器的各相应接头是否有松动或接触不良,电缆绝缘层是否有破损或接地,屏蔽层接地是否符合要求等,并进行处理。
4.6.4联锁试验时对每个轴振保护进行一一确认(对既有硬逻辑又有软逻辑的保护系统,联锁试验单上要特别注明,并分别进行试验)。
4.6.5如果存在卡件故障,在重新下载组态前,应确认系统可以自动更新组态,否则应人工确认组态参数的版本正确。
4.6.6定期测量各TSI测点的间隙电压,结合当前状态与以前的记录进行分析总结;机组停机期间紧固各个TSI测点的安装套筒,偏离标准间隙电压较大的测点在条件允许的情况下,应进行重新安装。
4.7汽轮机主汽门关闭现通过甲、乙高压主汽门关闭信号并联串上甲、乙中压主汽门并联实现主汽门关闭信号的发出;符合《指导意见》的要求,增加了可靠性。
4.8由于DCS中SOE不能正常运行,立即联系DCS厂家完善SOE配置文件实现SOE运行正常。实现保护设计原则,达到停炉、停机保护动作原因应设事件顺序记录及单元机组还应有事故追忆功能的要求。
4.9机组轴振2006年跳变出现6次,2009年出现三次。机组投运后就检查发现机组轴振电缆10米平台接线盒附近有电缆对接的情况。2010年3月检修更换了对接电缆。处理以后此处轴振信号未发生跳变。
五、结束语
通过梳理、完善使系统的可靠性得到了提高,同时也为异常情况提供了分析资料。2010年5月10日由于发电机跳闸2信号误发导致高、低加抽汽逆止门关闭。在SOE上很快查明第一次13点57分56秒179毫秒时信号发出,207毫秒时信号恢复正常;第二次13点57分57秒161毫秒时信号发出,187毫秒时信号恢复正常。由于记录了动作情况,为异常分析提供了帮助。同时确定可能产生的原因,采取防范措施。
2010年5月3日磨煤机前轴承温度跳变(实际温度40℃左右),保护联锁动作跳磨煤机。如果增加温度测量为双测点,其保护逻辑由原来的单点温度高跳闸改为双测点温度点中的一支到跳闸值“与”另一支到报警值跳磨煤机;或者在跳磨逻辑中采取加延时时间(5-10秒)的方法就可以消除信号波动和单测量信号突变跳磨煤机的可能性。机组重要辅机设备给水泵、磨煤机、引、送风机等保护设计仍存在单信号跳闸联锁的逻辑。
有些细节问题还需要在实际运行当中不断的去分析和摸索。2005年12月6日,机组临检启动时做断水保护试验。开启冷水泵,三个变送器指示均正常,停泵后甲、丙两个变送器指示为坏点,乙变送器指示下降速度缓慢,几秒后甲、丙个变送器指示正常,断水信号发出。检查三个变送器未发现异常,热工分场负责对原断水保护逻辑进行修改,采取措施。将三路变送器断水信号(4—20毫安)做品质判断,低于4毫安的做零流量处理;试验证实停冷水泵,延时30秒发断水信号。如果不进行品质判断,势必延长断水信号的发出时间,从而造成主保护动作的延迟,减弱保护的及时性。
一次复查梳理工作可能发现大的原则问题,同时得到改正和完善。随着机组容量的不断扩大,系统也随着扩大,使得保护的范围和任务也不断扩大和加重,因此决定了保护完善和优化是一个长期工作;只有保护系统完善可靠才能完成许多靠人无法完成的工作。我们只有按照规矩和规定去做才能真正实现保护的完善可靠和优化。




