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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。
编辑本段跳闸保护系统ETS在工业领域是汽轮机跳闸保护系统的简称。
全拼为Emergency trip systemETS控制系统至少具有下列停机功能：● 汽机转速>110%额定转速[1]● 轴向位移过大● 润滑油压≤0.02MPa（三取二）● 支持轴承温度>75℃（或）● 推力轴承担温度>75℃（或）● 凝汽器真空低于0.06MPa（三取二）● 发变组故障● 手动停机保护ETS的目的：当气轮机运行异常，汽轮发电机控制系统无法控制气轮机系统在正常范围内时，为防止损害汽轮发电机系统，ETS使汽轮机跳闸，关闭所有的汽轮机进汽阀。
ETS的功能：ETS的功能为监视气轮机的某些参数，当这些参数超过其运行限制值时，该系统关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀。
具体有如下功能：(1). 在危险工作状态下，通过励磁机械跳闸电磁线圈（MTS）以及使主跳闸电磁阀（MTSV）失电对汽轮机提供跳闸逻辑。
(2). 当汽轮机启动条件确定时，在中央控制室中手动做汽轮机复位工作。
ETS是TCS系统的一部分，它除了完成机组的危急遮断功能外，现场电磁阀的控制信号也由ETS输出。
ETS主要完成的保护功能：(1). 轴承油压非常低跳机(2). 抗燃油压非常低跳机(3). A低压缸排气口温度非常高跳机(4). B低压缸排气口温度非常高跳机(5). 汽轮机并网以后，在额定负荷工况下，MSV入口汽温非常低跳机(6). 凝汽器真空非常低跳机(7). 推力轴承金属温度非常高跳机(8). 汽轮机、电机轴振非常高跳机(9). EHG输出主要故障跳机(10). 超速跳机(11). 锅炉总燃料故障跳机(12). 发电机故障跳机(13). 发电机定子冷却水出口温度高跳机(14). 发电机定子冷却水入口压力低跳机(15). 轴向位移大跳机(16). 加热器旁路快切故障跳机(17). VV阀故障开跳机ETS为PLC控制，所有逻辑通过PLC卡件中的程序自动执行，可以通过ATS的CPU进行逻辑查询和修改条件有：电超速、轴承油压低、EH油压低、真空低、轴向位移大、MFT、DEH失电、轴振动大、高压缸排气压力高、发电机内部故障、手操跳闸等，引起结果：关闭所有汽门、关闭抽气逆止门随着DCS的发展，ETS的设计从继电器到PLC，最终由DCS所取代。
汽轮机危急跳闸系统（ETS)目录汽轮机危急跳闸系统(ETS） (1)第1节汽机保护系统基本概念 (2)第2节汽轮机保护原理和逻辑 (4)第3节ETS系统常见故障及处理 (9)第1节汽机保护系统基本概念1、热工保护的概念及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，汽轮机的级间间隙、袖封间隙都选择得比较小。
因汽轮机的旋转速度很高，心机组启动、运行或停机过程中，如果没有按规定的要求操作控制，则很容易使汽轮机的转动部件和静止部件相互摩跃引起叶片损坏、大轴弯曲、报力瓦烧毁等严重事故．为了保证机组安全启停和正常运行需对汽轮机组曲轴向位移、热膨胀、差胀、转速、振动、主轴偏心度等机械参数进行监视并对轴承温度、油压、真空、高加水位等热工参数进行监视和异常保护．当被监视的参数在超过规定值(报警值）通过声、光等报警信息提醒值班运行人员，及时向值班运行人员提供这些热工参数变化的信息。
在自动调节系统和联动控制系统等自动处理热工参数的异常时,运行值班人员还可以采取其他必要措施。
只有当所有上述处理措施均失效，同时异常情况不断发展甚至可能危及机组设备的安全时，自动保护系统的跳闸回路才使用最后的极端措施—-保护装置动低关闭主汽门，实行紧急停机，确保机组设备及人身的安全。
保护、连锁、程序控制的逻辑框图符号及意义见表1—1。
2、热工保护的特点（1）热工保护是保证设备及人身安全的最高手段一个热工保护系统大致可分成两级：事故处理回路及跳闸回路。
事故处理回路是以维持机组继续运行不中断为目的;跳闸回路则以保护设备及人身的安全为目的。
（2）热工保护的操作指令拥有最高优先级即在任何情况下,不允许人为干扰它的工作，更不允许在机组运行过程中切除或退出热工保护系统.(3）热工保护系统必须与其他自动控制配合使用在保护动作过程中，直接由专门的执行机构去独立完成（例如:汽轮机超速或低真空引起跳闸停机)。
一般在跳闸后还需通过联动控制去完成一系列操作。
汽轮机危急遮断油门故障跳闸原因分析及处理邓小华发布时间：2021-08-30T03:16:18.787Z 来源：《河南电力》2021年4期作者：邓小华胡海华[导读] 上汽600MW超临界机组危急遮断保护系统由电超速保护系统和机械超速保护系统两部分组成。
（金湾发电有限公司广东珠海 519050）摘要：本文详细介绍了某司上汽600MW汽轮机组危急遮断油门故障跳闸处理经过；分析了危急遮断油门跳闸原因；总结了危急遮断油门检修的工艺及注意事项。
可为其它电厂危急遮断油门检修提供参考。
关键词：危急遮断油门；机械超速保护系统；跳闸挂钩；杯阀；扭弹簧；脱扣力；Causes and Solutions of Turbine Emergency Trip Throttle Fault TripDENG Xiao-hua；HU Hai-hua（Jinwan Electric Power Co.Ltd，Zhuhai 519050，China）Abstract：This paper introduces solutions to emergency trip throttle fault trip of a 600MW steam turbine unit of SAIC，analyzes the causes of emergency trip throttle，and summarizes the maintenance process and precautions of emergency trip throttle. This paper can provide reference about the maintenance of emergency trip throttle for other power plants.Key words：emergency trip throttle；mechanical overspeed protection system；trip hook；cup valve；torsion spring；trip force；引言上汽600MW超临界机组危急遮断保护系统由电超速保护系统和机械超速保护系统两部分组成。
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。
ETS控制系统规范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视汽轮机的重要参数，当这些参数超过其运行限制值时，该系统就动作4个AST电磁阀，泄去AST油，同时通过油管路泄去OPC油，关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门，实现紧急停机。
调门的安全油为OPC安全油，主汽门的安全油为AST安全油，OPC安全油泄去时，仅关闭所有的调门，AST安全油泄去时关闭所有的主汽门和调门。
在超速保护系统中布置有两个并联的超速保护电磁阀（20/OPC-1、2）当机组转并网前转速超过103%或并网后超过105％额定转速时或机组甩负荷时，或负荷大于60MW，发电机解列，该电磁阀带电打开，迅速关闭各调节汽门，以限制机组转速的进一步飞升。
在保安系统中配置有一只飞锤式危急遮断器和危急遮断器滑阀，危急遮断器滑阀和危急遮断器杠杆的工作介质为0.8-1.0MPa透平油.当转速达到109-110 额定转速时，危急遮断器的撞击子飞出击动危急遮断器杠杆，拨动危急遮断器滑阀，泄掉薄膜阀上腔的保安油，使EH系统危急遮断（AST）母管的油泄掉，从而关闭所有的进汽阀门，实现停机。
除此以外在EH系统中还布置有四个两“或”一“与”的自动停机（20/AST-1、2、3、4）电磁阀，它接受ETS各种保护停机信号，当任一保护动作，通过动作四个AST电磁阀，使汽轮机跳闸，可见，ETS仅控制四个AST电磁阀，当任一保护动作，使AST电磁阀失电打开，卸去AST 油，使所有主汽门和调门关闭，汽机停机。
6.1.1.保护项目及介绍a.EH油压低保护：EH油压低信号为就地EH油压开关信号，共四路，此四路信号直接引入ETS系统，采用双通道连接方式（63/LP-1、63/LP-3和63/LP-2、63/LP-4），每一通道至少有一开关动作作为停机信号，即63/LP-1或63/LP-3动作与上63/LP-2或63/LP-4动作。
汽轮机危急跳闸系统配置分析
生产安全越来越受到人们的重视，因此各种保护系统也应运而生，各种不同的配置有各自的特点，文章分析了常用的几种配置特点。
希望通过文章的分析，对相关工作提供参考。
标签：汽轮机；危急跳闸系统；配置分析
1 系统功能
汽轮机危急跳闸系统在机组危急时刻能够紧急跳闸停机，保证人身和机组安全。
此系统主要有三大功能：危急跳闸、在线试验和首出记录。
危急跳闸的触发条件有很多种，根据来源主要分为三大类：
（1）汽轮机自身运行参数不正常，可以防止汽轮机自身损坏。
比如轴振动大、超速等。
（2）其他系统出现问题，不能继续运行，迫使汽轮机跳闸。
比如锅炉故障、发电机故障等。
（3）手动停机。
由于整个发电系统非常复杂，在某些情况下虽然运行参数没有到达跳闸条件，但是运行人员根据经验可以紧急跳闸。
在线试验功能同样非常重要。
危急跳闸系统通过控制AST跳闸电磁阀动作，卸掉阀门压力油，快速关闭所有阀门，从而实现机组停机。
可见跳闸电磁阀非常重要，需要定期进行试验，从而保证其好使，在真正危急时刻能够成功动作。
在跳闸条件中有几个信号同样重要，因此也设计了在线试验功能，它们通常是：抗燃油压低、润滑油压低和凝汽器真空低等。
机组紧急停机后要分析其停机原因，排除故障。
此时首出功能的作用就体现出来了。
所有的跳闸条件都进入危急跳闸系统，其中一个条件满足时就会导致机组跳闸，但是在极短时间内可能先后触发很多条件，对判断故障产生干扰。
危急跳闸系统运行的扫描周期非常快，是毫秒级别，可以很容易的記录最先到来的跳闸条件，帮助故障分析。
详细了解了此系统的功能后，即可根据需求进行配置。
2 硬件架构
汽轮机危急跳闸系统本身需要的逻辑功能并不复杂，简单的与或非就能实现全部运算，但是要求扫描周期短、系统可靠。
因此PLC就成为比较理想的选择。
2.1 双机并列运行
顾名思义，此种架构是两套相同的PLC同时运行，相互独立，都能控制机组的跳闸。
这种方式目前使用最多，比较可靠。
两套完整的PLC包括电源、CPU、IO卡等模件。
其中一套PLC就能满足运行要求，两套PLC同时运行更加提高了系统的可用性，即使任意一个模件出现故障都不影响正常运行，同时能够在线更换故障的模块。
因此这种配置应用最广。
2.2 双机热备运行
这种架构是两个PLC一台运行、一台备用，如果运行的PLC出现故障，系统会自动切换到另一台，以达到冗余的目的。
与双机并列运行结构的差别在于上一种方式两套PLC都是完整的，而热备方式中只有CPU模块是冗余的，IO模件只有一套，因此如果IO模块故障了就只能停机维护，不能进行在线更换。
这种架构中两个CPU通过热备模块进行沟通，能够保证两套逻辑的同步性，在切换时也能做到无扰。
考虑到现在IO模块质量逐步提高，即使不冗余也能满足安全运行需求，也能节省一部分成本。
2.3 SIL3标准配置
有些电厂需要汽轮机危急跳闸系统符合SIL3标准，此标准较为严格，在安全生产以及设备故障率等方面都有着更高要求，此时只能采用带有SIL3认证的硬件系统。
通常此类硬件都有着三重冗余的思想，而且价格也会高出很多。
2.4 一体化配置系统
汽轮机危急跳闸系统与DCS一体化可以实现在同一操作平台下对不同系统进行同一管理及控制，极大减小了运行及维护成本，操作风格统一。
这种配置需要与DCS采用相同的硬件结构，相同的组态软，相比于PLC的梯形图组态方式，有着更加方便的操作。
3 人机界面
汽轮机危急跳闸系统的人机界面通常包括各个跳闸项的首出和跳闸指示、在线试验的操作等。
实现这些功能也有很多种方式。
3.1 触摸屏
在非一体化的配置中，人机界面可以选择为触摸屏的方式，既能显示各个跳闸项的状态又能进行在线试验的操作，同时科技感较高。
但是触摸屏的编程组态比较麻烦，为运行及维护人员增加了学习成本，而且触摸屏本身也是一个故障点，如果出现故障则不能显示首出信号，影响故障分析。
3.2 硬操作盘
这种方式同样适用于非一体化配置中。
硬操作盘上只有跳闸项等信息的指示灯和在线试验的操作按钮，虽然功能看起来简单，但是已经满足了全部需求而且可靠。
操作盘内部全都是硬接线连接至IO卡件的各个通道，极少发生故障，也几乎没有学习成本。
由于简单可靠、成本低，所以此种方案很多电厂都在使用。
硬操作盘的缺点也比较明显，就是只能安装在硬件机柜中，对于实时查看各个状态不太方便。
针对此缺点，很多电厂开始采用下面这种方案。
3.3 DCS一体化界面
如果硬件系统采用与DCS一体化，那么人机界面当然也会一体化。
由于硬操作盘存在上述缺点，因此非一体化硬件中，越来越多的电厂也采用了一体化的界面。
这种方式中危急跳闸系统判断完跳机及首出信号后通过通讯或者硬接线的方式将这些信号送至DCS系统进行显示，同时在线试验的操作也同时发送给跳闸系统。
一体化界面比较好的解决了信号状态实时监控的便利性，但是也增加了DCS系统的工作，同时两个系统之间产生接口需要明确。
4 结束语
在上述各种方案中，无论是硬件架构还是人机界面，都没有唯一的最优方案，每种方案都有着各自的优缺点。
只有熟练掌握了这些特点，在具体项目中才能进行最优选择，选择出适应该项目的最优方案。
