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汽轮机ETS


汽轮机 ETS
ETS---Engine Temperature Switch 引擎温度开关,汽轮机跳闸 保护系统的简称 ETS 控制系统至少具有下列停机功能: 1、汽机转速>3300 转/分 2、轴向位移过大 3、润滑油压≤0.02MPa(三取二) 4、支持轴承温度>75℃(或)推力轴承担温度>75℃, 5、凝汽器真空低于 0.06MPa(三取二),

6、发变组故障 7、手动停机保护 TSI: 汽轮机安全监视系统 TSI(Turbine Supervisory nstrumentation) 该系统的监视参数有: (1)机组的转速监视。 (2)触发自动盘车的机组零转速监视。 (3)转子的轴向位移监视:用于监视转子推力盘相对于推力轴承 的轴向位移。 (4)轴系偏心(弯曲)监视:用于监视转子偏心度的峰--峰值和瞬 时值。 (5)机组的膨胀监视:用于监视汽缸的绝对膨胀和转子与汽缸间 的轴向膨胀差(胀差)。

(6)机组的轴系振动监视,由于大型机组的轴系比较复杂,该监 视系统又可细分为: 1)转子绝对振动峰一峰值; 2)轴承座振动峰一峰值; 3)转子相对于轴承座的相对振动峰一峰值。 ETS 与 TSI 的区别 1、ETS 即汽轮机危急遮断系统,它接受来自 TSI 系统或汽轮发电机 组其它系统来的报警或停机信号,进行逻辑处理,输出指示灯报警信 号或汽轮机遮断信号。 2、TSI 系统能连续地监测汽轮机的各种重要参数,例如:可对转速、 超速保护、偏心、轴振、盖(瓦)振、轴位移、胀差、热膨胀等参数 进行监测,帮助运行人员判明机器故障,使机器能在不正常工作引起 的严重损坏前遮断汽轮发电机组,保护机组安全。 3、因此,在大型机组中,监测和保护系统(TSI 和 ETS)是非常重要 的。它不仅可以提高劳动生产率和电能质量,还能降低发电成本,改 善劳动条件,并为大型机组的安全、经济运行提供了可靠的保证。 4、TSI 就是汽轮机的在线监视,例如本特利 3300/3500 和飞利浦的 M600 等等,主要监视汽轮机的转速、振动、膨胀等等。 5、ETS 是汽轮机的保护系统可以是 PLC、常规继电器、DCS。当汽轮 机运行不正常的时候跳闸汽轮机。 6、两者的关系可以说是侧重不同,TSI 的数据主要供监视,但是 ETS 的振动跳机信号是由 TSI 提供的。

DEH: 数字电调系统(DEH):以数字计算机为基础的数字式电气液压 控制系统(Digital Electric Hydraulic Control System,DEH), 简称数字电调。 DEH 系统主要功能: 汽轮机转速控制; 自动同期控制; 负荷控制; 参与一次调频; 机、炉协调控制; 快速减负荷; 主汽压控制; 单阀控制、多阀解耦控制; 阀门试验; 轮机程控启动; OPC 控制; 甩负荷及失磁工况控制; 双机容错; 与 DCS 系统实现数据共享; 手动控制。

和利时汽轮机紧急跳闸系统 ETS 应用案例
一、概述 汽轮机的危急遮断系统(ETS),是保证汽轮发电机组正常运行的 必不可少的安全保护装置。汽轮机运行中,当存在某种可能导致机组 受损害的危险情况时,ETS 装置可使汽轮机自动紧急遮断,保护机组 的安全。 二、硬件介绍 由于 ETS 系统是确保机组安全运行的最后一道自动保护装置,因 此,对系统的可靠性和快速性有非常高的要求。 目前,公司 ETS 系统使用和利时拥有自主知识产权的 LM 系列 PL C 模块。该系列模块已经先后为 400 多家用户提供产品和解决方案, 包括北京地铁监控改造、核电安全报警监控、环保节能、污水处理无 线监控等等。 下面以 ETS 通常选用的 CPU 模块 LM3108 为例,进行简要说明。 LM3108 CPU 模块的主要特性: ·模块集成了 24 输入/16 输出,共 40 个开关量 I/O 点; ·可连接 7 个扩展模块,最大扩展至 264 路数字量 I/O 点或者 56 路 模拟量 I/O 点; ·3 个独立的 100KHz 高速计数器,2 路独立的 20KHz 高速脉冲输出; ·响应时间<1ms; ·1 个 RS232 通讯口,1 个 RS485 通讯口,通讯协议有专有协议、MO DBUS 协议和自由协议等方式。

当 PLC 需要作为从站连接到 PROFIBUS-DP 网络时,只要配上 PROF IBUS-DP 从站模块 LM3401 即可,该模块上可以设置波特率、模块地 址等通讯参数。 同样,当 PLC 需要作为从站接入 MODBUS/TCP 网络时,只要配上 M ODBUS/TCP 从站模块 LM3403 即可,该模块上可以设置 IP 地址。

图一 CPU 模块外观图 另外,当 CPU 集成的 I/O 通道不够用时,可以另配扩展模块。

图二 扩展模块外观图 三、软件介绍 PLC 的组态软件为 PowerPro,该软件基于 Windows 环境,符合 I EC61131-3 国际标准,具有离线仿真功能,用户可在程序试运行之前 测试逻辑正确与否,而无需下载到硬件设备,极大方便程序的调试, 具有丰富高效的指令与功能块,众多的数据类型,灵活多样的编程实 现方法,并且具有用户程序的密码保护功能。

下图为 ETS 监视画面图,绿灯为默认状态,当相应项开关投入或 者来 ETS 保护动作条件时变成红灯。其中如凝汽器真空低、润滑油压 低等有 3 路信号参与保护时,在逻辑里作 3 取 2 处理,当任何 2 路动 作时,ETS 遮断动作。

图三 监视画面图 1

图四 监视画面图 2 四、ETS 设计要点 1、独立、冗余的电源系统

系统要连续可靠运行,电源是不可缺少的,电源的设计就尤为重 要。我们采用冗余的电源系统,引两路 220VAC 电源至控制柜,其中 一路来自 UPS,一路来自厂用电,分别至 24VDC 电源转换模块,如果 任何一路电源出现故障,系统仍可正常工作。 2、冗余的硬件配置 从原理图上可以看出,我们采用冗余的 PLC 配置,两套系统完全独 立,同时工作,当任何一套 PLC 出现故障时系统仍可完成遮断任务。

图五 ETS 原理图 3、接入信号 要求各路保护信号由硬接线方式接入系统柜,以减少中间环节和 延迟时间。通常参与保护的条件有:发电机主保护动作、凝汽器真空 低、润滑油压低、轴向位移大、汽机超速、DEH 开出打闸、轴承回油 温度高及手动停机等。系统设置有备用通道,除了上述信号,当用户 需要加入其他条件参与保护时,可以方便接入。 4、手动停机信号

一般,现场会设计一路手动停机信号进入 ETS 系统,通常设在监 视及操作该台汽轮机的控制台上,并且为加盖双按钮串联设计。该信 号进入 ETS 控制柜后, 其中一副触点直接接入输出回路而不通过 PLC, 以实现快速停机,为实现监视及首出记录,另外接两副触点分别进 P LC 系统。 5、首出回路 当 ETS 系统动作后,为尽快排除故障,要求迅速、准确地掌握机 组跳闸的原因。因此,ETS 逻辑上设计有首出回路,用以记录跳闸回 路中首先出现的跳闸条件。 在重新开机前,务必将首出信号复位,否则下次停机时 ETS 系统 无法判断首出信号。控制柜上设计有首出复位按钮,首出复位可以根 据现场需要在画面做复位按钮, 硬件复位按钮和软复位按钮操作其中 一个即可。 6、ETS 动作输出 ETS 输出信号类型取决于现场设备。按照设计需要 ETS 提供有源 输出信号,如果为有源信号,那么需要单独将一路电源送进 ETS 给现 场设备供电。如果输出给停机电磁阀的信号为脉宽型,可以根据需要 设置脉宽长度。 7、投切开关 系统设计有 ETS 总投切开关及各动作条件的分项投切开关。可以 根据需要,配合组态使用。通常设计为,只有总投切开关投入时系统 才会动作输出。对于各个分项可以选择性投入,当暂时不需要某个信

号参与保护时可以将其切除。为安全可靠起见,投切开关不作软投切 按钮。

图六 8、电源监视

投切开关及电源指示面板图

对两路引入机柜的系统电源设有电源监视, 当两路电源均消失时, 提醒相应人员采取必要措施。并且在机柜内部设计有电源指示灯。 9、SOE 信号输出端口预留 一些现场信号通常只有一副触点,为保证安全,将该信号接入 ET S 机柜,在 ETS 控制柜里通过扩展预留了 SOE 信号端口,以便送给 S OE 装置使用。 五、总结 安全生产是电厂工作的重中之重,ETS 作为汽轮机保护中电子部 分的最后一个环节,有着至关重要的地位。鉴于 ETS 系统的重要性, 我们选取快速的 PLC 控制。从电源系统、信号输入、信号处理及动作 输出各个环节考虑了系统的快速性和可靠性。 ETS 机柜可以单独使用,也可以接入大型控制系统。 ETS 系统是现场控制系统的一部分,必将涉及到与现场及其他系 统的信号接口问题, 因此在系统设计前必须对个环节作充分考虑及协 商。

作为紧急跳闸系统,为了保证系统的独立性和安全性,ETS 仅通 过控制停机电磁阀来控制汽轮机保安系统, 关闭汽轮机全部蒸汽进汽 阀,紧急停机,因此,对与报警或者联动等其他功能建议不做在 ETS 柜。


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