汽机联锁保护系统讲义

汽机联锁保护系统讲义

第一节ETS系统的功能

一、ETS系统发展过程

我国生产300MW汽轮发电机组三从上个世纪八十年代初开始的，最初是仿制国外机组，比较典型的是邹县发电厂一、二期工程的4台300MW机组（从上海定购），后来通过设备引进的同时引进制造技术。我国第一台引进技术和设备的机组是石横发电厂的＃1、＃2机组。最初仿制的国产机组，由于部分核心技术未掌握，其调速系统与国产125MW机组是差不多的，配有调速泵、中间滑阀、危急遮断阀、飞锤、启动器、同步器等复杂的机械调节和保护油路。我们称之为“液调”机组。其最初配套的汽轮保护跳闸装置也是简单的继电器回路。其保护逻辑也是“正逻辑”。即汽机跳闸电磁阀带电，汽机跳闸。这种保护形式很容易因回路、电源等环节出现问题造成保护拒动。这几年随着早期国产300MW机组的改造，也改为了“反逻辑”，即跳闸电磁阀失电，汽机跳闸。

随着上世纪改革开放的深入，我国也引进了大量国外先进的大容量机组（300MW 以上），其调速系统与国内的有着本质的区别; 用EHA系统代替了调速泵、中间滑阀、危急遮断阀、启动器、同步器等复杂的机械调节和保护油路,大大提高了控制精度和设备的安全性.在引进主设备的同时，其先进的控制系统和控制理念也得到了引进，比如”反逻辑”。同样一些控制系统的叫法也进行了引进。

在上个世纪八十年代初期，随着国外先进发电机组的引进，国外的一些控制系统叫法也随之引进，象“BMS（锅炉主控系统）、FSSS（锅炉燃烧安全系统）、TSI（汽轮机轴系监测仪表系统）”等等。因其叫法简单简练，因此大家也就习惯把它作为术语了。ETS是英语-“Emergency trip system”的缩写，意思是事故紧急跳闸系统。原先国内的叫法是“汽轮机保护跳闸系统”。

在国际上，上世纪70年代中期以前，安全相关系统均由电磁继电器组成，部分也采用固态集成电路构成。80年代开始采用冗余的标准型可编程序控制器（PLC）。随着对设备安全、人身安全和环境保护的要求越来越严格，各工业企业和仪表自动化行业对过程安全功能，即有关安全系统的的功能安全给予了极大的关注。于是，80年代中期以后，伴随着微电子技术和控制系统可靠性技术的发展，专门用于有关安全系统的控制器系统、安全型PLC和安全解决方案（Safety Solution）得到迅速发展和推广。目前，比较知名的安全控制系统产品有：

·Triconex Tricon TMR safety and critical control system

Trident fault-tolerant control system

·ICS Triplex Triple-modular redundant (TMR) control system

·Honeywell FSC 2004D safety system

·ABB August Triguard SC300E TMR product

Safeguard 400

·Siemens Teleperm XP AS620F fail-safe automation system

Teleperm-XP S5-95F AGF sail-safe automation system

安全型控制系统和安全型可编程序控制器在国外火力发电厂中，90年代已经有了许多应用业绩，主要用于锅炉燃烧器管理系统（BMS）和蒸汽/燃气轮机控制和保护系统（ETS）。

在八十年代初,我国火力发电厂应用DCS和PLC的初期，人们对采用可编程序软逻辑实现保护功能，在动作速度和可靠性上存在疑虑，因此与机组安全有关的功能（如汽机紧急跳闸系统ETS，主燃料跳闸MFT、汽机防进水保护、主要辅机的联锁保护等）大多数情况下采用电磁继电器或固态集成电路组成的硬接线逻辑。

但是随着PLC在国内电厂成功应用经验的积累和PLC性能和可靠性的提高,在八十年代末期,电厂的ETS系统、FSSS系统、SCS系统开始大规模采用PLC控制。随着国内对设备安全、人身安全和环境保护的认识和要求不断提高，对安全型控制系统和安全型可编程序控制器在国内火力发电厂中的应用也越来越重视。上世纪末，ETS系统采用安全型可编程序控制器的电厂也越来越多，如：利港电厂、福州电厂、日照电厂等。

作为汽轮机的跳闸保护系统,ETS系统与锅炉、电气等保护系统有着紧密联系。（图1）。因为各机组的控制系统的设计不同，硬件配置水平也不一样，ETS与其它系统的联系也会有所差别。下图是ETS系统与其它系统的接口联系图：

二. ETS系统的功能

1.ETS系统的作用

随着汽轮机组容量的不断增大，蒸汽参数越来越高，热力系统越来越复杂。为了提高机组的热经济性，汽轮机的机间间隙、轴封间隙都选择的较小。而汽轮机的旋转速度很高，在机组启动、运行或停机过程中，因操作不当或某些相关设备故障，很容易使汽轮机的转动部件和静止部件发生摩擦，引起叶片损坏、大轴弯曲、推力瓦烧毁等恶性事

故。为了保证机组安全起停和正常运行，需对汽轮机的轴向位移、转速、振动等机械参数进行监控，并对轴承温度、油压、真空、主汽温等热工参数进行监视和异常保护。当被监视的参数在超过报警值时，发出报警信号；在超过极限值时ETS 保护装置动作，关闭主汽门，实行紧急停机;并将汽轮机跳闸信号送出联跳锅炉和发电机（机炉电大联锁）,安全地将机组停止运行,以便于把损坏降至最低,维修费用降至最低,以及机组的停运时间降至最短。

2. 汽机主要保护内容

ETS 系统的主要保护有：汽轮机超速保护、轴向位移大保护、凝汽器真空低保护、润滑油压低保护、抗燃油（EH ）压低保护、汽轮机轴振动大保护、汽轮机轴座振动大保护、汽轮机胀差大保护、发电机故障、发电机解列、锅炉MFT 等等。 ETS

第二节 汽机监测控制与保护

一．DEH 检测与保护

DEH 系统又叫Digital Electric Hydraulic.主要是用来控制调节汽轮机转速和负荷的。它主要通过控制汽轮机的伺服阀从而控制汽机调阀的开度。汽机跳闸阀则是由ETS 系统

跳炉

关闭汽机主汽门 调门，汽机跳闸

解列发电机