汽轮机ETS紧急跳闸保护系统的分析与改善措施
汽轮机本体保护系统(ETS)逻辑功能完善
汽轮机本体保护系统（ETS）逻辑功能完善作者：王轶来源：《科学导报·学术》2020年第49期摘要：从整个汽轮机运行过程中能够看出，ETS保护系统的应用显得十分重要，除了保证生产效率和电能质量外，还能控制成本，强化系统逻辑功能的完善性。
本文根据以往工作经验，对汽轮机本体保护系统中的常见问题进行总结，并从适当增加汽轮机润滑油压低二值压力开关、ETS系统修改情况、硬接线回路、ETS保护控制逻辑、抗雷击干扰改造五方面，论述了汽轮机本体保护系统（ETS）逻辑功能完善方式。
关键词：汽轮机;保护系统;逻辑功能现阶段，随着社会经济的不断发展，高压输电线路工程数量逐步提升，其中涉及到的建设规模也处于扩增状态。
在实际高压输电线路施工上，企业需要尽可能提升施工管理力度，让工程质量和成本等均得到有效控制。
更为重要的，该类工作属于是密集型劳动产业，时间和地域等方面的跨度较大，甚至还存在一些高空作业情况，施工人员需要具备专业的施工能力，为后续系统的安全运行提供基础。
1.ETS保护系统概况为了方便研究，本文以某电厂ETS保护系统为了，该ETS保护系统型号为3701。
3701ETS保护系统在使用过程中，主要包括3套独立部分，各个部分均有CPU模块、DI和DO模块组成，在输出上，以三选二模块表决为主。
纵观整个软件平台的运行过程，主要应用的是GE新华OC6000e系统，在使用时，能够将汽轮机发电机组跳闸停机信号综合其中，按照之前设定好的冗余准则，在经过三选二模块表决后，以新的逻辑形式向外输出，让4个停机电磁阀处于良好的运行状态，将所有进气阀门关闭，维护设备和工作人员的安全。
2.汽轮机本体保护系统中的常见问题首先，ETS系统之中的汽轮机润滑油压保护系统设计时，往往只会设计一个润滑油压低一值，和润滑油压低二值相与后输出，这与实际要求并不同步。
其次，在ETS系统之中，汽轮机凝汽器真空保护系统亦是如此，设置一个凝汽器真空低一值和凝汽器真空低二值压力开关，在停机信号发送上，主要是由凝汽器真空低一值和低二值相与后实现成功输出。
ETS防止拒动和误动措施
ETS防止拒动和误动措施危急遮断保护预案一. 系统概述:ETS系统，又称危急遮断系统，是根据汽轮机安全运行的要求，接受就地一次仪表或TSI 二次仪表的停机信号，控制停机电磁阀，使汽轮机组紧急停机，保护汽轮机的安全。
我厂的ETS系统对下列参数进行监视，当下列监视对象一旦参数超越正常范围，通过停机电磁阀的控制，将使所有阀门油动机瞬间关闭。
1. EH油压停机2. 润滑油压低停机3. 超速停机4. 轴位移大停机5. 差胀大停机6. 轴振动大停机7. MFT保护停机8. 发变组保护故障停机9. DEH超速停机10. 手动停机11. 高排压比低停机12. 凝汽器真空低停机二. 系统组成:ETS 系统由下列各部分组成:一个安装遮断电磁阀和状态压力开关的危急遮断控制块、三个安装压力开关和试验电磁阀的试验遮断块、三个转速传感器、冗余电源系统、一个装设电气和电子硬件的控制柜以及一个遥控试验操作面板(PLC控制柜)。
其中，用于ETS保护的逻辑，是由两套互为冗余的PLC装置实现，以保证其中有一套PLC系统故障时，仍然能够实现危急遮断保护的目的。
汽轮机上各传感器传递电信号给遮断控制柜，在控制柜中，控制器逻辑决定何时遮断自动停机危急遮断总管的油路。
ETS系统的具体遮断原理图如下: #1 #1 通道通道#2 通道AST—2AST—1AST油压无压回油 ASPAST—3AST—4ETS系统主要靠四个AST电磁阀完成汽机遮断它分为两个通道，其中AST-1、AST-3为#1通道，AST-2、AST-4为#2通道，ASP为停机先导油压，它的值一般为AST油压的1/2。
，正常运行时，四个遮断电磁阀长期带电(我厂四个AST电磁阀为110AC)，无压回压通路处于关闭状态。
当有ETS保护动作条件来时，则4 个AST电磁阀同时失电，所有的阀门瞬间关闭，汽轮机跳闸。
OPC电磁阀则在当机组转速?103%额定转速(3090r/min)时通电动作，关闭所有的高、中压调门(延时)，关闭保护的抽汽逆止门等。
汽轮机的ETS联锁保护
02 03
安全性与可靠性
ETS联锁保护系统是保障工业设备安全运行的重要组成部 分，其自身的安全性和可靠性至关重要。然而，随着网络 攻击和恶意代码的不断增加，如何保障ETS联锁保护系统 的安全性和可靠性成为了一个巨大的挑战。
实时性与准确性
ETS联锁保护系统需要在毫秒级别内对设备的运行状态进 行监测和判断，对系统的实时性和准确性提出了很高的要 求。然而，由于工业环境的复杂性和不确定性，如何保证 ETS联锁保护系统的实时性和准确性也是一个重要的挑战 。
轴承温度过高保护
ETS系统监测轴承温度，一旦温度过高，立即切断进气，避免轴承 损坏。
润滑油压力过低保护
ETS系统监测润滑油压力，压力过低时切断进气，防止设备损坏。
保障生产安全
防止爆炸事故
01
ETS系统监测汽轮机的各项参数，确保其运行在安全范围内，从
而避免爆炸等恶性事故的发生。
防止火灾事故
02
ETS系统的快速响应和切断进气功能，可以有效防止因设备故障
03
ETS联锁保护系统常见故障及原 因
常见故障类型
误动故障
信号异常故障
ETS系统误发出停机指令，导致汽轮 机无故障停机。
ETS系统接收到的传感器信号异常， 导致误判或无法判断汽轮机状态。
拒动及 时发出停机指令，导致汽轮机继续运 行而损坏。
故障原因分析
硬件故障
汽轮机的ETS联锁保护
汇报人： 2023-12-15
目录
• ETS联锁保护系统概述 • ETS联锁保护系统重要性 • ETS联锁保护系统常见故障及
原因 • ETS联锁保护系统优化与改进
措施
目录
• ETS联锁保护系统在汽轮机中 应用案例
汽轮机ETS保护详解
汽轮机ETS保护详解一、概述：ETS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视汽轮机的某些参数，当这些参数超过其运行限制值时，该系统就关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门，紧急停机。
以保证汽轮机安全运行，被监控的这些参数是：以下任一保护动作，4个AST电磁阀均失电动作，直接泄掉AST安全油压和OPC油压，迅速关闭高中压主汽门、调门实现停机DEH超速：汽机转速＞3300rpm（信号来自DEH）TSI超速：汽机转速＞3300rpm（信号来自TSI）轴向位移大：汽机轴位移达到±1.0mm（零位在推力中心线）真空低：汽机凝汽器真空小于70 kPa（绝对压力大于28.0kPa）润滑油压低：汽机润滑油压低于0.06MPaEH油压低：汽机EH油压低于8.0MPa轴振大：汽机任意一个轴振大于250um，同时其它任意一个轴振大于150um，延时2s保护动作推力瓦温度高：任一推力轴承温度超过107℃（并网前有效，并网后自动退出）汽机压比保护：调节级压力/高排压力<1.734（90MW以上有效）汽温突降：过热汽温/再热汽温突降50℃/10分钟高排温度高：高压缸排汽温度高427℃(两个测点执行逻辑与)发电机保护：发电机跳闸联跳汽轮机（内冷水断水保护动作发电机）锅炉保护：锅炉MFT联跳汽轮机DEH失电手动停机（同时按下两个按钮）系统应用了双通道概念，布置成“或─与”门的通道方式，这就允许在线试验，并在试验过程中装置仍起保护作用，另外三低信号的每个接点连接成在线监视状态，从而保证此系统的可靠性。
ETS系统发出的跳闸信号分别送到下列系统，并动作相应设备：汽机EHA系统：EHA系统接受ETS 跳闸信号后，动作主汽门、调门跳闸电磁阀（采用反逻辑时使电磁阀线圈失电；采用正逻辑时则使电磁阀线圈带电），将跳闸油压泄掉，快速关闭主汽门和调门。
二工作原理：系统机柜放在电子间，采用两套PLC并联运行，即定义为A机和B机，A、B 机冗余控制。
和利时汽轮机紧急跳闸系统ETS应用方案
和利时汽轮机紧急跳闸系统ETS应用方案利时汽轮机紧急跳闸系统（Emergency Trip System，简称ETS）是一种用于汽轮机的自动安全保护装置，用于在发生紧急情况时迅速切断汽轮机的燃料供应和再循环系统，以防止事故进一步扩大。
下面将详细介绍ETS的应用方案。
1.ETS的工作原理：ETS是通过监测汽轮机的关键参数，如温度、压力、转速等，来判断是否存在潜在的风险，当参数超过设定的安全阈值时，ETS将会触发并切断汽轮机的燃料供应和再循环系统，以确保设备和人员的安全。
2.ETS的关键技术：a)参数监测：ETS需要通过传感器实时监测汽轮机的关键参数，如温度、压力、转速等。
传感器应具有高精度和可靠性，能够在恶劣的工作环境下正常工作。
b)阈值设定：ETS需要根据不同的工况和设备的特点，设置适当的安全阈值。
阈值的设置需要经过充分的考虑和实验，以确保在真正发生危险时能及时触发。
c)可靠性设计：ETS是一项关键的安全装置，必须保证其工作的可靠性。
在设计ETS时，需要考虑到双重检测、高可靠性的电气设备和可靠的控制系统等因素。
d)过程控制：ETS需要与汽轮机的自动控制系统进行有效的协作。
在正常工作状态下，ETS应处于待机状态，当检测到危险信号时，ETS应能及时接管控制系统并执行紧急切断操作。
3.ETS的应用场景：ETS广泛应用于各种类型的汽轮机系统中，包括电力厂、石化工厂、造纸厂等。
具体应用场景包括：a)温度和压力过高：当汽轮机的温度和压力超过设定的安全阈值时，ETS将会触发并切断燃料供应，以防止设备和人员的受损。
b)转速异常：汽轮机的转速异常可能是由于机械故障或其他原因引起的，若无法及时处理此问题，可能会导致设备严重损坏。
ETS将通过监测转速并判断是否异常，触发紧急切断操作。
c)燃料供应中断：当燃料供应系统出现故障导致供应中断时，ETS将自动切断燃料供应系统以防止意外发生。
d)其他危险信号：根据具体情况，ETS还可以监测其他危险信号，如润滑油压力异常、冷却水温度过高等，当检测到相应的信号时，ETS将采取相应的措施以确保安全。
汽轮机紧急跳闸系统(ETS)调试
Automatic Control •自动化控制Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 99【关键词】ETS 静态试验 整套启动调试1 前言ETS （EMERGENCY TRIP SYSTEM ）是汽轮机危急跳闸系统的简称。
本研究发电机采用上海电机厂有限公司生产的QFNS-350-2发电机。
ETS 采用施耐德公司的高端可编程序控制器——昆腾(Quantum)系列PLC 。
ETS 由控制柜，操作面板，四个AST 电磁阀，一个复置电磁阀，试验电磁阀，压力开关，转速探头和转速控制模块等设备组成。
ETS 跳闸送出每一个跳闸首出信号给SOE ，为事故分析提供数据。
2 ETS系统工作原理ETS 就地由四个AST 电磁阀，试验电磁阀，压力开关，转速探头等设备组成。
ETS 采用双通道控制概念，四个AST 电磁阀采用串并联结构，汽轮机运行时，四个AST 电磁阀带电励磁，建立安全油压，当ETS 监控的汽轮机运行重要参数超过汽轮机运行极限时，四个AST 电磁阀失电，泄去汽轮机安全油，关闭汽轮机所有主汽门和调门。
由于该系统采用双通道控制概念，这就允许ETS 可以进行在线试验，当一个通道进行在线试验时，另一个通道进行在线试验功能被抑制，ETS 进行在线试验时，系统仍具有保护功能。
只有当二个通道同时动作时才遮断汽轮机。
3 ETS系统静态试验3.1 调试前工作硬件检查，ETS 机柜内的硬件完好，具备送电条件。
系统连线检查：根据提供端子接线图以及I/O 清册对控制柜、就地的接线和盘、柜之间的连线逐个检查，确保接线准确，符合设计院热控接线图纸要求。
汽轮机紧急跳闸系统（ETS)调试文/危利锋电源检查：根据图纸，检查电源回路，确定电源接线正确，电源电压值、极性均与设计相符，上电后，进行电源切换试验，电源系统动作正常。
控制系统冗余检查：系统上电组态下装后，对控制器、网络进行了冗余切换试验，切换正常，系统所属设备均可正常工作。
汽轮机ETS保护系统改进
２１ 硬 件 Βιβλιοθήκη 面的 改 造 ．（） １ 取消所有 中间继电器 。采用 ２ 套西门子 ｓ—０ Ｌ 控制 系统并联运行 ， ７ ３０Ｐ Ｃ 逻辑处理在 Ｐ Ｃ内完成。 ２ 为了保证 Ｌ （） 保护系统的可靠性， 系统仍然采用直流供 电， 安装直流 ２０ ， ２ 直流 ２ Ｖ ４ Ｖ电源转换装 置 ． 为 Ｐ Ｃ 作 Ｌ 系统和 Ｉ 模 件的供电电源。 Ｏ （） ３ 增加 了保护投切装 置，对各项汽轮机保 护投切进行集中控制 。（ ４）采用模拟 示屏对保护系统运行情况进行监视 ，具 有 “ 酋出”记忆的功能 。对保护 动作情况进行追忆 。（ ５）主汽门行程开关采用 ２ 电的非接触式开关 ，输人量直接到 １ ４ ｖ供 ０
ｏｔ ｉ ｔ ｎｈｔｏｄｆｒ ｌ ｉ：ｈ ｔ ｏｔｎ ．％．ｉ ｎ ｏｔｎ ． ｍ ｊ ｏ ｏ ｔ ｔｓ ．％． ｐｉ ｚ ｉ ｏ ｍｕａ ｓ ｏ ｃｎｅ ｔｓ ８ ｚ ａ ｎｅｔｓ ７ ｍ ａｏ ｏ ｆ ｏ ｉ０ ｒ ｃ ｉＯ ％， ａｉ ｎｅ ４ ａ ｃ ｎｉＯ
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（ 韩秋 ，黑龙江省大庆 油田热 电厂 。黑龙江 大庆 １３ ０ ６ ００）
些参数超过运行限制值时 。 系统就关闭全部 汽轮机进汽阀门 （ 该 主汽 门 ） ，紧急停机 。确保机组在事故状态下安全停机。 １ 改造前 盯 Ｓ保护系统现 状 油田热电厂 １ 汽轮机型号 为 Ｃ ／４ ／２ ０ １０５５５ ５ Ｃ １０Ｎ ０一 ３／３ ／３ ．哈尔滨汽轮机厂 １９ ９０年制造 ．原设计主机保护系统有 ：手动停 机 、汽轮机低油压保护 、汽轮机低真空保 护 、汽轮机超速保护 、 汽轮机轴向位移保 护 、汽轮机瓦振保护 、发电机主保护动作 保护 、发电机跳闸保护 ，后来根据生产要求 ．又增加了发电机 断水保护 ，随着机组 Ｄ Ｓ Ｅ Ｃ 、Ｄ Ｈ改造 ．又增加 了 Ｄ Ｈ失电保 Ｅ 护 、抗燃油压力低保护 。上述保护系统均采用 比较原始的继 电器实现保护逻辑 。
汽轮机ETS系统电源可靠性分析
汽轮机ETS系统电源可靠性分析汽轮机是一种以蒸汽为动力，并将蒸气的热能转化为机械功的旋转机械，是现代火力发电厂中应用最广泛的原动机。
因其制造工艺复杂、精度高，对金属材料又有特殊的要求，一台汽轮机的造价可以达到几亿甚至十几亿元，成就了其在发电厂的高尚地位。
汽轮机是非常精密的设备，运行中如果受到干扰或参数超限极易受到损坏，给发电厂造成非常大的损失。
因此保护汽轮机已经成为电厂安全运行的重中之重，汽轮机的保护神危急跳闸系统（ETS）在发电厂设备中起着至关重要的作用，无论运行人员还是检修的相关专业人员都要对其有一定的了解。
标签：ETS；介绍；电源；分析1 ETS系统介绍1.1 系统概述ETS（EmergencyTripSystem），是汽轮机危急跳闸系统的简称。
它接收来自机组TSI、FSSS、DEH、DCS系统或其它设备的报警和停机信号，进行逻辑处理后，输出停机、停炉、快关调门、关闭抽汽逆止门、启动交直流油泵等指令及各种报警信号。
ETS是发电厂热控设备中最重要的保护系统之一，无论其拒动或误动都将造成非常严重的后果，提高汽轮机ETS的准确性、快速性和可靠性是非常必要的。
ETS包括以下参数：（1）TSI超速跳闸；（2）轴向位移大跳闸；（3）低EH油压跳闸；（4）低润滑油压跳闸；（5）低真空跳闸；（6）轴振动大跳闸；（7）胀差大跳闸；（8）发电机保护动作停机；（9）DEH超速；（10）DEH失电；（11）轴瓦温度高；（12）高压缸排汽温度高；（13）锅炉MFT跳闸；（14）手动停机；（15）远控跳闸。
ETS系统还提供多路备用跳闸接口，实现其它系统对汽轮机的跳闸控制；同时还有多路跳闸输出接口，实现汽机跳闸对其他设备的控制；相互间配合实现机、炉、电之间的联锁，共同维持发电厂设备安全运行。
系统应用了双通道概念，布置成“或─与”门的通道方式，实现允许在线试验，并在试验过程中仍起保护作用，从而保证此系统的可靠性。
1.2 系统组成ETS组成：（1）一个跳闸控制柜；（2）一个危急跳闸控制块；（3）两套PLC 控制模块；（4）一块ETS操作盘；（5）一套一体化电源装置。
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汽轮机 ETS紧急跳闸保护系统的分析与
改善措施
摘要:通过对我厂两台汽轮抚紧急跳闸系统进行比较和分析,阐述了如何才能提高汽轮机保扩动作的可靠性。
1概述
随着电力工业的发展,大型机组的增多,电网规模的扩大,机组安全经济运行的水平也需要不断提高。
为保证机组运行水平的提高,机组需要有一套安全可靠的保护系统,尤其是可靠、合理的汽轮机保护系统。
为此对我厂两台汽轮机紧急跳闸系统进行比较和分析,阐述了如何才能提高汽轮机紧急跳闸系统的可靠性。
2汽轮机紧急跳闸保护系统
汽轮机紧急跳闸系统的功能是用来监督对机组安全有重大影响的某些参数﹐以便在这些参数超过安全限值时,通过保护系统去关闭汽轮机的主汽阀与调节阀,紧急停机或其他系统。
我厂主要有以下几种保护。
2.1真空低保护
汽轮机的排气压力低于-60kPa时来实现机组停运来保护汽轮机组。
2.2润滑油压低保护
轴承供油压力低于0.049MPa时来实现机组停运来保护汽轮机组。
2.3超速保护
转速达到110%n,(3300r / min)时来实现机组停运来保护汽轮机组。
2.4轴向位移保护
以轴向位移的定位点0mm为基准,机头方向超过1.0mm或发电机方向超过
1.2mm时,来实现机组停运来保护汽轮机组。
3 ETS(危急遮断系统)
随着火电厂自动化水平的提高﹐保护系统也在不断的进步中。
我厂在保护上使用ETS柜(带PLC控制器)来实现汽轮机来机组停运来保护汽轮机组。
传统继电器机柜能实现当各参数超标时,通过继电器组来遮断机组或其他系统来保护汽轮机。
但它存在着一定的问题[1]。
系统长时间运行后,继电器回路会逐渐出现电磁线圈老化.接点电阻增大。
中间控制环节多,易造成事故几率高﹔也使维护量加大。
中间连接线多﹐易造成线路接地。
系统本身没有历史趋势记录和事故跳闸顺序记录功能,不便于进行机组跳闸后的事故分析。
我厂机组的ETS控制系统采用了PLC程序控制装置,而且ETS还采用了电源和PLC控制装置双冗余的控制,在安全方面得到了保障。
其工作为机械、电气双套连接万式,机组设计有油门机械跳闸(也可在主控室通过电磁线卷,远程手动打闸或挂阐)和油泄压电磁阀电气跳闸两套保安装置。
当IS及出跳机信号时,AST电磁阀(失电),使控制管路泄压,关闭高压主汽门、高压调整门，中压调整、汽轮机跳闸停机。
当气轮机EH油压低于7.0MPa,延时一定时间后使机械跳闸,电磁线圈失电,汽轮机跳闸停机。
在进行AST电磁阀试验时，对单项电磁阀进行断电试验,确定电磁阀是否关闭泄油压,不会造成停机。
故此,ETS控制系统取代传统继电器保护柜后,减少了误动或拒动发生率;也减少了维护量;使用了电路版﹐减少了中间的接线,减少了线路接地的可能性。
为了提高机组的安全、稳定运行,也将用ETS系统取代传统继电器保护柜。
4汽轮机的超速保护
在火电厂汽轮机的保护中,汽轮机的超速保护系统,是对汽轮机超速的第一道防线。
4. 1 OPC组件
当汽轮机转速升到103%额定转速时，利用OPC的超速保护功能瞬时关闭高、中压调节阀门,使机组维持在额定转速运行,避免转速升高而遮断停机,为汽轮机提供了动态超速保护手段。
OPC系统由两个OPC电磁阀在调门控制油路并联组成,如图1。
图1
其具体能实现汽轮机保护功能为:
⑴部分甩负荷时,高、中压调节阀快速关闭;
(2)负荷下跌预测;
(3)103%超速控制。
4.2 AST组件
在汽轮机正常运行中,AST电磁阀被通电励磁关闭,从而封闭了AST母管上的泄油通路﹐使所有执行机构活塞下腔的油压能够建立起来﹔当电磁阀失电打开(汽机110%超速或停机信号来),则AST母管泄油,导致所有汽门关闭而使汽轮机停机。
四只AST电磁阀(20/AST)是组成串并联布置,如图2[2]。
只有当1,3和2.4两组。
图2
其中至少有一个电磁阀动作,AST油压才会泄掉。
这样就有多重的保护性。
每个通道中至少有一只电磁阀打开,才可导致停机。
传统方式使用的磁力断路油门是安装在汽机前箱里,由电磁铁和受电磁控制的油门部分组成,电磁铁通电时油门活塞下移,泄掉保安油建立事故油来关闭所有汽门。
基本上能完成AST电磁阀组件的功能。
但它存在着不足它在使用时,线圈长期在润滑油中浸泡易造成线圈绝缘度下降,易接地、短路。
连接部件易脱落。
出现故障后必须停机处理,其增加检修难度。
5结语
汽轮机紧急跳闸系统使用带PLC控制装置后﹐汽轮机保护功能的可靠性大大提高。
我厂机组于2017年投入使用,使用的是Rockwell公司的控制系统。
系统投入使用前,进行了全面的防保护拒动和误动试验,保护功能的可靠性大大提高。
参考文献
[1]上海市第一火力发电国家职业技能鉴定站编.热工程控保护.中国电力出版社，2005,1.
[2]谷俊杰﹒汽轮机控制、监视和保护.中国电力出版社,2002,10.。