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ETS汽机保护讲义(总12页)

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一、概述：

ETS（EMERGENCYTRIPSYSTEM）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：

1.汽轮机转速--超速跳闸；

2.推力轴承磨损--轴向位移大跳闸；

3.调节油压力低--低EH油压跳闸；

4.轴承润滑油压低--低润滑油压跳闸；

5.凝器器真空低--低真空跳闸；

6.轴承振动大--轴承振动大跳闸；

7.胀差大--胀差大跳闸；

8.发电机主保护--发电机主保护跳闸；

---锅炉保护跳闸；

10.高排温度高—高排温度高跳闸；（电厂选定）

11.透平压比低—透平压比低跳闸；（电厂选定）

12.后汽缸温度高—后汽缸温度高跳闸；（电厂选定）

13.轴承温度高—轴承温度高跳闸；（电厂选定）

110%--DEH110%跳闸；（电厂选定）

失电—DEH失电跳闸；（电厂选定）

16.远控手动跳机—远控手动跳闸；（电厂选定）

17.中压抽汽高—中压抽汽高跳闸；（电厂选定）

18.低压抽汽高—低压抽汽高跳闸；（电厂选定）

19.远控跳闸信号（备用点）

对于60万机组来说，跳闸信号一般在1-16条件中选定，远控跳闸接口再置4

路作为备用。

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。

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。当运行机故障时，另外机立即切至运行状态。

触摸屏上设有跳闸“首出”信号记忆灯，且每一组信号都可以给出“首出”记

忆信号，即第一个到来的跳闸信号指示灯闪动亮，其它跳闸信号指示灯常亮，手动

复位后，跳闸信号消失。

三、闸块工作原理：

跳闸块安装在前箱的右侧，块上共有6个电磁阀，2个OPC电磁阀是110VDC，

常闭电磁阀，OPC电磁阀由DEH控制；4个AST电磁阀由ETS控制，电磁阀电源为

110VDC，常开阀。正常情况下，AST电磁阀是常带电结构，两路110VDC电源取自

电气直流屏。其中一路电源控制AST1、AST3电磁阀，另一路电源控制AST2、AST4

电磁阀。机柜中有各路电源检测继电器检测电源工作状况。

跳闸块电磁阀连接如下图：

P1点压力为130kg/cm2左右。通过节流孔J1、J2使P2点压力为65kg/cm2左右。

在作试验时，20-1/AST和20-3/AST动作，使得P2点压力升高至130kg/cm2；若

20-2/AST和20-4/AST动作，则P2点压力降为0kg/cm2。压力开关K1、K2设定值

分别为K1：90kg/cm2，K2：40kg/cm2。通道1（20-1/AST，20-3/AST）动作试验

时，K1动作；通道2（20-2/AST，20-4/AST）动作试验时，K2动作；K1、K2分别

送出指示信号。

由于整个跳闸块采用“双通道”原理，当一个通道中的任一只电磁阀打开都将

使该通道跳闸；但不能使汽轮机进汽阀关闭，只有当两个通道都跳闸时，才能使汽

轮机进汽阀关闭，起到跳闸作用，因此大大提高其可靠性，可有效地防止“误动”

和“拒动”。

四、跳闸试验块工作原理：

该系统共有4个试验块，EH油试验块，LBO润滑油试验块和LV1、LV2

真空试验块。每个块的原理均相同。原理图如下：

每个试验块都被布置成双通道。J1、J2为节流孔；F、F1、F2为手动阀；S1、S2

为电磁阀；B1、B2为压力表；K1、K2、K3、K4为压力开关。

节流孔的作用是将两路隔离开，试验时互不干扰。试验可以手动就地试验，也

可以在主控室通过试验按钮远方试验。

用远方试验时，电路上有闭锁，保证不会两路同时试验，一路试验时，另一路

还有保护功能。

用就地手动阀试验时，不能两路同时作，否则将会引起误跳机。手动试验时，

尤其要注意。正常情况下，压力油通过节流孔送到压力开关和指示表B1和B2，指

示表将指示正常油压，一旦油压降低，两边的4个压力开关只要各有一个开关动

作，将引起跳机。

电磁阀接成“两或-与”关系，即可防止误跳，又可防止拒跳。（见图3）。

试验时，打开F1或S1，则B1上指示将缓缓下降达到设定值时，K1、K3将动

作。ETS远方在线试验时，对应试验盘上指示灯亮，表示出相应跳闸控制阀上某一

路在试验。由于跳闸阀布置成双通道，所以只试验一路不会产生跳闸信号，若此时

被测参数真的达到停机值，则试验块上的压力开关将全部动作，两路信号通过

“与”的作用，产生跳闸信号，通过跳闸控制块使机组停下来。所以说该试验块可

以在线试验，并不影响机组的保护功能。

试验块电磁阀的电源是220VAC。试验完毕后，要注意表压是否恢复到正常值，

否则不准试验另一路，以免引起误跳机。

五、触摸屏：

触摸屏是人机接口界面，目前广泛的应用于工业领域的各个方面。它完全可

以取代原始的按键式操作盘，简单灵活的可视化操作界面、多样化的报警功能、及

按键式操作盘无法实现的功能等。界面说明如下：

设备正常工作时，首出跳闸信号灯是绿色的，当有信号跳闸时，相应信号的灯

会不断的闪烁（由绿变红色在变绿…），随后到来的报警信号只能是常亮（平光红

色），这就是具有首出的功能。ETS跳闸后，汽机停机灯会常亮(由绿色变为红

色)。

1.试灯：

当按下此健后可以看到所有的报警灯会变成红色，这个功能主要是检查报警信

号与plc通讯是否正常。

2.在线试验功能：

盘上面有一个开关，当旋转到在线试验位置时，在线试验灯会亮，表示可以进

行下列试验。两个通道的按钮是互锁的关系并且ASP1和ASP2也参与两个通道的互

锁关系，用以防止两个通道同时试验引起误跳停机。

（钥匙开关在其它位置时在线试验做不了）。

做在线试验时应当注意：刚试验过的通道恢复正常后，才可以进行另一路试

验。这要观察一下ASP1和ASP2指示灯的状态。否则另一通道的试验就做不了，因

为通道是互锁的关系。

3.超速抑制功能：

盘上面有一个开关，当旋转到超速抑制位置时，超速抑制灯会亮（变红色），

表示可以进行超速试验。

电源监视灯：

ETS正常工作时，盘上的电源监视灯是红色常亮的，在停机状态和故障状态时

该灯是绿色的。

5.当盘下钥匙开关旋转到机组运行位置时，超速抑制灯和再线试验灯都不亮，相

应的功能也不起作用。

六、保护投退开关：

保护投退开关设在机柜后端子排的内侧，可以对单项信号保护按要求断开或

投入。

七、ETS控制柜：

ETS控制柜主要包括可编程控制器、电源组件、继电器组件、触摸屏和端子排

部分。

7.1可编程控制器：

可编程控制器用来完成逻辑控制。合上两路电源开关，两台可编程序控制器同

时工作，如一台PC机损坏，需要维修，可让另一台单机运行。

7.2电源组件：

两路交流电源输入，在内部直流组成冗余输出，交流组成互为切换结构，用以

保证ETS的供电。

7.3继电器组件：

继电器组件主要用来扩展跳闸的报警信号。

7.4端子排

端子排上安装有输入端子卡件和输出继电器卡件及接触器等元器件。

八、ETS系统的可靠性

综上所述，危机跳闸系统采用了双通道的原理，无论是一次监测元件还是跳闸

电磁阀，都采用双通道，因此，可大大提高系统的可靠性。一般系统的可靠性是用

下述公式表示的：

可靠性=MTBF/MTBF+MTBR

式中MTBF-----平均无故障时间；

MTBR-----平均维修时间。

可见，MTBF越大越好，MTBR越小越好。增加双通道系统后，可使系统的MTBF大

大提高。使用双通道后，MTBF是这样计算的：

MTBFD=MTBFS+MTB2S/2MTBR

式中MTBFD-----双通道的平均无故障时间；

MTBFS-----单通道的平均维修时间。

使用双通道后，系统的MTBF是按指数规律增加的，这样系统的可靠性大大提

高了。

九、使用维护：

所有跳闸功能在每次启动前必须进行试验。控制柜上的所有开关及按钮一经调

整好，不能随意乱动，当发现控制柜中的任何一个指示灯及开关损坏，应立即更

换。所有使用维护必须由专门人员操作。

十、汽机主保护

汽机主保护

序号保护名称

保护源信号

信号来源定值

1EH油压低

63/LP-1压力开关8Mpa

63/LP-2压力开关8Mpa

汽机主保护

63/LP-3压力开关8Mpa

63/LP-4压力开关8MPa

2润滑油压低

63/LBO-1压力开关0.06Mpa

63/LBO-2压力开关0.06Mpa

63/LBO-3压力开关0.06Mpa

63/LBO-4压力开关0.06MPa

3真空低

3.1

高背压凝汽器真

空低

63/LV1-1压力开关

28KPa(绝对压力)

28KPa(绝对压力)

28KPa(绝对压力)

28KPa(绝对压力)

63/LV1-2压力开关

63/LV1-3压力开关

63/LV1-4压力开关

3.2

低背压凝汽器真

空低

63/LV2-1压力开关28KPa(绝对压力)

63/LV2-2压力开关28KPa(绝对压力)

63/LV2-3压力开关28KPa(绝对压力)

63/LV2-4压力开关28KPa(绝对压力)

4轴向位移大轴向位移大TSI±1.0mm

5TSI超速TSI超速TSI3300rpm

6轴振大轴相对振动大TSI250um

7

相对位移/膨胀

大

高缸相对膨胀大TSI

高胀：+11.1mm/-4.7mm

低胀：23.5mm/-1.52mm

8DEH失电DEH失电DEH

9手动停机手动停机操作台

10DEH110%超速DEH110超速DEH110%

11发电机主保护发电机主保护发电机保护柜

11.1发电机断水

12炉MFT炉MFTFS1

13推力轴承温度高

推力轴承温度(正)P4

DEH

107℃

推力轴承温度(正)P2107℃

推力轴承温度(付)G4107℃

推力轴承温度(付)G2107℃

14汽轮机压比低

高排压力1

ATC调节级压力/高排压力<1.734

高排压力2

调节级压力1

调节级压力2

调节级压力3

15高排温度高

高压排汽蒸汽温度1

ATC

427℃

高压排汽蒸汽温度2427℃

16再热汽温突降

ATC

50℃/10min

17过热汽温突降50℃/10min

十一、现保护说明：

a)保护项目

1、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做为停机信号，即63/LP-1或63/LP-3动

作与上63/LP-2或63/LP-4动作。压力开关的整定值为8MPa。

2、汽轮机润滑油压低保护：汽轮机润滑油压低信号为就地压力开关信号，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/LBO-1、63/LBO-3

和63/LBO-2、63/LBO-4），每一通道至少有一开关动作做为停机信号，即63/LBO-

1或63/LBO-3动作与上63/LBO-2或63/LBO-4动作。压力开关的整定值为0.06

MPa。

3、凝汽器真空低：凝汽器真空低信号为就地真空开关信号，共八路，每一低

压缸对应四路，任意一个低压缸真空低保护动作即发出保护动作。#1低压缸四个

压力开关（63-1/LV1-1、63-3/LV1-1和63-2/LV1-1、63-4/LV1-1），#2低压缸四

个压力开关（63-1/LV2-1、63-3/LV2-1和63-2/LV2-1、63-4/LV2-1）每一通道至

少有一开关动作做为停机信号，即63-1/LV1-1或63-3/LV1-1动作与上63-2/LV1-

1或63-4/LV1-1动作，真空开关的整定值为28KPa(绝对压力)；

4、汽轮机轴向位移大：汽轮机轴向位移大信号取自TSI，在前箱推力瓦西侧

一共安装四支轴向位移传感器，轴向位移1和轴向位移2安装在测量盘西侧，轴向

位移3和轴向位移4安装在测量盘东侧，其零点位置为推力瓦中心，当同向安装的

两个轴向位移都达到-1.0mm或+1.0mm时，即侧1和3都动作或2和4都动作，轴

向位移检测仪表发出轴向位移大接点信号送到ETS系统，实现轴向位移保护。

5、TSI超速：TSI超速信号取自TSI；TSI系统检测的三路转速信号，三路转

速探头安装在盘车处88齿测速盘，当任意一路转速信号达到3300RPM时，都将使

转速检测仪表发出一电超速接点信号，三路信号经三取二逻辑送到ETS系统，实现

电超速保护。

6、轴振大：该汽轮发电机组共有九个轴瓦，#1-#8轴瓦分别设置X方向和Y

方向轴振传感器，共有十六个测点，任意一个轴振大于250чm，同时其它任意一

个轴振大于150чm，保护动作。此保护要在DCS中先判断轴振大于250чm外不同

的另一点的轴振大于150чm，输出一DO点，到ETS中和TSI中任一点轴振大于

250чm相与后保护动作。

7、相对位移/膨胀大：所谓的胀差就是汽轮机缸体和转子之间的热膨胀差。信

号取自TSI系统，高压缸胀差安装两个探头，输出为两探头复合输出，低压缸胀差

为LVDT传感器。原设计汽轮机高压缸胀差达到：正向+11.1mm，负向–4.7mm；汽

轮机低压缸胀差达到：正向+23.5，负向–1.52mm。此四项中的任何一项都会使汽

轮机胀差保护动作。目前汽机“高低缸胀差大”保护决定取消，改为一级报警，提

醒运行人员手动停机。

8、DEH失电：DEH接口电源和控制电源共四路保护，当任意一路电源保护动

作，向ETS发出DEH失电保护动作。

9、手动停机：手动停机按扭安装在控制室操作台，两个按扭同时按下，向

ETS发出手动停机保护。

10、DEH110%超速：DEH判断三路转速信号，实行三取中，当转速大于3300RPM

时发出保护动作信号，到ETS停机。

11、发电机保护动作：当发电机保护动作时，发出保护动作信号，到ETS停

机。

其中发电机断水保护由内冷水站内冷水进出口差压低开关三取二延时30S实

现，逻辑做在SC4控制器，DO输出硬接线经ETS机柜至电气。

12、炉MFT：当锅炉MFT保护动作，发出保护动作信号，到ETS停机。

13、推力轴承温度高：推力瓦块共安装4支温度元件，推力轴承温度(正)P4，

推力轴承温度(正)P2，推力轴承温度(付)G4，推力轴承温度(付)G2，当任意一支温

度元件温度超过107℃，汽机“轴承温度高”保护决定引入各支持轴承金属温度

[带防跳切除]，任一支持轴承金属温度高或推力轴承温度高均汽机跳闸，并且该保

护并网前有效，并网后自动退出。

14、汽轮机压比低：调节级压力1、2、3信号为高选，高排压力1、2为高

选，当调节级压力/高排压力<1.734，发出汽轮机压比低保护动作。

15、高排温度高跳机：汽机“高排温度高”保护定值修改为427℃，并增加防

跳切除功能，采取逻辑与，高压排汽蒸汽温度1、2均高时该保护动作。

16、过热汽温突降：主汽温度10分钟下降50度，向ETS发出高排温度高保护

动作信号。

17、再热汽温突降：再热汽温度10分钟下降50度，向ETS发出高排温度高保

护动作信号。

b)保护项目

在如上保护动作的情况下，AST电磁阀动作，迅速泄去安全油和OPC油，使汽

机主汽门和调速汽门迅速关闭，并联锁关闭各段抽汽逆止门，汽机主汽门关闭后，

送入DCS控制系统的主汽门关闭信号就会联锁关闭各段抽汽电动门、联锁打开机本

体疏水及各部分管道疏水汽机跳闸后,若主蒸汽流量>15%,则锅炉MFT，主汽门关闭

信号送到电气，由发电机逆功率保护将发电机解列。

小机保护：

一、保护项目：

设备名称保护名称

小机（MEH）

1）轴位移大

2）小机前轴振动大

3）小机后轴振动大

4）汽泵前轴振动大

5）汽泵后轴振动大

6）DCS紧急停机

7）小机润滑油压低（三取二）

设备名称保护名称

8）小机排汽压低（三取二）

9）小机抗燃油压低

10）小机速关油压低

11）小机超速

12）MEH画面板停机

13）速关阀关闭停机

14）手动停机

另：硬接线跳机

1）手动停机

2）小机TSI来小机超速

3）控制器CPU故障

二、保护说明：

2.1小机“轴向位移大”信号取自小机TSI，当两位移均大于动作值小机TSI继电

器接点动作，信号送到MEH，实现轴向位移保护。

2.2小机“轴振大”保护采取以下策略：任意一个轴振大于80um，同时其它任意一

个轴振大于50um，保护动作。此保护要在DCS中先判断出其它轴振大于50um，然后与

TSI轴振>80um信号逻辑与。

2.3汽泵“轴振大”保护采取以下策略：任意一个轴振大于125um，同时其它任意

一个轴振大于100um，保护动作。此保护要在DCS中先判断出其它轴振大于100um，然

后与TSI轴振>125um信号逻辑与。

2.4“DCS紧急停机”信号来自汽泵保护，任一汽泵保护条件均跳相应小机。汽泵

保护包括以下内容：

1）除氧器水位A三取二低延时2秒

2）前置泵保护跳闸

3）三条件相与，延时20秒

1．汽泵运行

2．汽泵再循环门已关

3．汽泵流量低于120T/H

4）推力轴承内侧温度1越限后延时2秒

5）泵推力轴承内侧温度2越限后延时2秒

6）小机推力轴承温度1越限后延时2秒

7）小机推力轴承温度2越限后延时2秒

8）小机推力轴承温度3越限后延时2秒

9）小机推力轴承温度4越限后延时2秒

10）小机推力轴承温度5越限后延时2秒

11）小机推力轴承温度6越限后延时2秒

12）锅炉MFT，4秒钟脉冲。

2.5小机“润滑油压低”保护由三个压力开关三取二实现。

2.6小机“排汽真空低”保护由三个真空开关三取二实现。

2.7小机“EH油压低”保护由两个压力开关相与实现。。

2.8小机“速关阀油压低”保护增加了一台速关油压力变送器，此模拟量油压低且

油压开关动作时保护动作。

2.9小机“速关阀关闭”保护采取三取二逻辑，信号分别为速关阀关闭、速关阀开

启非、速关阀行程LVDT<5%来实现。

2.10“小机超速”保护由MEH判断三路转速信号，实行三取中，当转速大于

6430RPM时发出停机信号。

2.11“MEH画面停机”是指按下MEH画面中“停机”操作端按纽即实现停机功

能。

2.12取消原来汽泵温度保护：汽泵自由端/传动端轴承温度高保护、小机前/后径

向轴承温度高保护。

2.13保留汽泵温度保护：小机推力轴承内侧温度高保护、小机推力轴承1~6温度

高保护。

2.14取消前置泵温度保护：前置泵自由端/传动端径向轴承温度高保护、前置泵电

机自由端/传动端径向轴承温度高保护。

2.15为了保证汽泵、前置泵之间的跳闸顺序，除氧器水位低或MFT动作时，前置

泵均应比汽泵/小机晚跳闸2秒。

三、硬接线保护

1、手动停机

盘前停机按纽按下后直接驱动跳机继电器XJ06、XJO7，动作就地停机电磁阀1、

2。

2．小机TSI来小机超速

小机TSI超速信号来自小机TSI柜，TSI系统检测的三路转速信号，当任意一路

转速信号达到6430RPM时，都将使转速检测仪表发出一电超速接点信号，三路信号

经三取二逻辑送到MEH系统直接驱动中间继电器XJ08，继电器XJ08动作后接点闭

合驱动跳机继电器XJ06、XJO7，动作就地停机电磁阀1、2。

3.控制器CPU故障

小机控制有一对冗余CPU，控制器CPU故障跳机是指两CPU同时故障，当有一只

CPU正常工作时不会出跳机信号。控制器CPU故障含义较广，由CPU自身判断，

CPU正常状态下输出硬接点使继电器XJ01、XJO2带电，当CPU判断其故障时硬接

点断开使XJ01、XJO2继电器断电，靠继电器常闭接点闭合驱动跳机继电器XJ06、

XJO7，动作就地停机电磁阀1、2。

四、电源介绍

小机保护控制的跳急电磁阀电源为110VDC，正常情况下电磁阀是不带电。两

路110VDC电源取自电气直流屏，经过MEH柜电源组件切换后冗余输出，见下保护

接线图，机柜中有各路电源检测继电器检测电源工作状况。

五、保护接线图

DCS一体化中ETS保护装置设计特点剖析

汉川电厂#2汽轮机系上海汽轮机厂300MW亚临界一次中间再热冷凝式汽轮

机。机组热控系统改造选用XDPS-400＋分散控带系统，汽机岛、锅炉岛、电气ECS

控制实现一体化。原危急遮断系统(ETS)保护装置是上海电气自动化设计研究所

1998年产品，由分立电子元器件与继电器逻辑构成，2004年DCS改造后将ETS保

护装置纳入XDPS-400"分散控带系统中，实现DCS控制一体化。

一、ETS系统结构

1.硬件构成系统硬件配置如图1所示。

ETS保护装置是DCS分散控制系统的一个子系统，由控制机柜和端子接线柜两

部分组成。系统硬件包括一对冗余的分布式处理单元DPU、三对冗余的BCnet网络

型站控制卡、二个8接口HUB、三块SDP转速测量与保护卡、九块LPC逻辑保护

卡、一块DI开关量输入卡、一块DO开关量输出卡、各卡件相对应的端子板、一块

保护投切开关板、一个22OVAC电源分配箱、一个11OVAC电源箱、一对冗余的+5V/

±l5V电源组件、一对冗余的+24V电源组件等。

2.I/0点数

总点数76点，其中输入53点、输出23点。

3.通信方式

(1)模件通信

I/0模件与BCnet网络控制卡之间以并行总线方式通信，通信在出口/入口均

采用隔离，以保证模件故障时隔离。同时，I/0模件又具有独立性，当检测到主模

件故障时，输出信号会根据预先的设置保持在设定值上。

(2)I/0站通信

所有的BCnet卡都挂在I/0总线上，与DPU进行通信，BCnet卡承担通信中转

和卡件管理的工作。采用以太网通信方式，并联冗余，RJ45网络线，l00Mbps速

率，IEEE802.3协议。

(3)DPU站通信

每个DPU均有两个独立的网络(A网和B网)通信接口，1OOMbps速率，TCP/IP

协议，与高速，实时网分交换机连接，实现数据的广播和接收。

(4)DCS网络通信

采用光纤环网络通信方式，冗余的实时数据高速公路由RTFNET网构成。

RTFNET采用快速以太网技术构建，核心部件是德国网Hirchmann工业必太网交换

机，传输介质采用多模光缆，1OOMbps通信速率。

二、遮断功能实施

1.遮断项目

ETS系统设计有18个遮断项目:EH油压低、凝汽器真空低、轴位移夫、汽机差

胀、#1~#7轴振动大、发电机内部故障、110垢超速、110%兆超速、手动停机、软

MFT、硬MFT、DEH失电。

模件逻辑

(l)LPCl(LPCll、LPCl2、LPCl3)模件完成EH油压低、轴位移遮断、DEH汽机

跳闸、手动停机按钮信号1、锅炉MFTl(软逻辑)等信号的遮断逻辑，如图2所示。

(2)LPC2(LPC2l、LPC22、LPC23)模件完成润滑油压低、汽机差胀、DEH汽机跳

闸2、手动停机按钮2、锅炉MFT2(软逻辑)等信号的遮断逻辑。

(3)LPC3(LPC3l、LPC32、LPC33)模件完成凝汽器真空低、发电机内部故障、

#1~#7轴振动大、110%超速、114%超速、DEH失电等信号的遮断逻辑。

(4)DEH汽机跳闸信号是指压比低、高排温度高，由DEH综合出一个跳机信

号，此保护项目暂末投入使用。

3.电超速保护

(1)转速测量

在汽轮机后缸与发电机连接处的盘车齿轮上，原设计仅安装了两支转速探头。

为了防止汽轮机小轴断裂事故造成机组超速保护功能消失，第三支转速探头仍然安

装在盘车齿轮上，与DEH中使用的转速控制探头分开布置，在盘车齿轮上方的缸盖

上开设安装孔。

(2)电超速保护

三路转速脉冲信号分别进入相对应的三块SDP模件内，被转换为数字量，并与

数字整定值(3300rpm和3420rpm)相比较，如超过整定值，则输出开关量信号至

SDP端子板上，进行"三选二"判断。输出电超速110%信号和114%信号至LPC31、

LPC32、LPC33三块独立的模件中进行判断。每块保护模件的输出再进行一次选

取，如果有两个以上的模件输出遮断信号，由硬跳闸回路致使AST电磁阀失电遮断

机组，如图3所示。

(3)超速试验

电超速保护回路具备在线试验逻辑功能，实际运行中未使用。静态试验时，利

用频率发生器模拟转速脉冲信号进行静态电超速保护110%和114%试验，以检验转

速测量、越限判断、硬逻辑回路及电磁阀是否正常。

实动试验安排在汽轮机大小修且机组并网后进行，当轴转速超过遮断整定值

110%时遮断机组。114%超速不单独作实动试验，仅作为最后一道安全保护措施。

当进行机械超速试验时，接点MOST闭合，闭锁电超速l10%遮断整定值，试验

机械超速时就不会引起电超速110%遮断。但电超速114%不能被禁止，以防止机械

超速整定值过高或未动作造成汽机转速上升超过转子极限值，确保在汽机转速达到

3420rpm时将机组遮断。

4.保护投切开关

保护投切板上设置了八个开关，用于EH油压低、润滑油压低、真空低、轴位

移大、发电机内部故障、轴振动大等六个遮断信号的投切，开关接点分别连入相应

的LPC模件中，由编程逻辑完成。

5.遮断在线试验逻辑

EH油压过低、润滑油压过低、真空过低在线试验逻辑均在DPU中生成，试验

功能均保留，但考虑到试验块内漏等因素，实际运行中不进行在线试验，并将三个

试验块上的电磁阀线圈全部拆卸，且将驱动电源开关置于断开位。

6.硬跳闸回路

图4为第一通道AST1、AST3电磁阀和第二通道AST2、AST4电磁阀配电回路，

第一通道为UPS电源，第二通道为DPS电源。

MANTRIP3、MANTRIP4为用户手动停机信号，取自集控室立盘上按钮，为常闭

接点。

MFTETS3、MFTETS4为硬MFT动作信号，取自BMS硬逻辑回路继电器常闭接

点。

AST1/3(LPCl)、ASTl/3(LPC2)、ASTl/3(LPC3)分别为LPCl、LPC2、LPC3模拟

输出的跳机信号，分别取自LPCl、LPC2、LPC3端子板上继电器常闭接点。

AST2/4(LPCl)、AST2/4(LPC2)、AST2/4(LPC3)类同。

7.汽机挂闸方式

汽机挂闸又称ETS复位，设计有两种方式，均可实现汽机挂闸。一是在ETS显

示图上点击"汽机挂闸"按钮，二是在DEH升速控制板上点击"汽机挂闸"按钮信

号，都能通过LPCl、LPC2、LPC3模件中RS触发器逻辑块进行ETS复位。

三、设计特点

汽轮机主要参数达到或超出机组运行限制值时的紧急停机逻辑按标准模式设

计，但ETS装置自身故障时，应充分考虑在各种极端工况下都能保证汽轮机安全遮

断的情况。

系统失灵

LPC模件采用CPLD器件的硬件，通过编程的方法，将逻辑固化在LPC模件

中，作为一个整体硬件执行，实现ETS跳机保护功能与联锁逻辑。LPC模件独立运

行不受DPU的影响，即使DCS系统失灵、各MMI站无法对DPU进行操作控制，此时

汽轮机遮断保护逻辑功能仍然正常。也即汽机危急工况下仍然受控于LPC模件，尽

管危急情况下CRT操作画面不起作用，但可操作集控室立盘上用户手动停机按钮将

汽轮机遮断。

电源失去

ETS机柜两路22OVAC电源均来自于DCS电源分配柜，一路是UPS，另一路是

DPS(保安电源)。当DCS两路电源失去时，ETS两路电源也必然随之失去，LPC模件

中保护逻辑不能被执行，也即出现保护拒动。但是，AST电磁阀配电回路设计特点

为线圈带电励磁、失电失磁方式，故仍然可以遮断汽轮机。

电源失去

DEH两路电源均失去，电液调节系统失去对汽轮机转速、负荷、压力等主要参

数的控制、调节和限制功能。ETS机柜中LPC模件接收到DEH失电信号后，通过逻

辑回路完成紧急停机的功能。

4.锅炉MFT

设计有两种信号遮断。一是BMS机柜中DPU软件组态逻辑发出的软MFT信号，

来自于MFT交流回路继电器输出接点，在LPC模件上通过逻辑回路遮断汽轮机;二

是BMS机柜MFT直流硬跳闸回路发出的硬MFT信号，直接作用于AST电磁阀硬接线

回路遮断汽轮机。

5.114兆电超速

汽轮机转子一般是根据额定转速的115-120%来设定的，一旦转速超过强度极

限值，将造成叶片断裂、叶轮松脱、动静部件相碰撞的严重事故。为此，还设计了

114%电超速保护。

6.失去一路电源

ASTl、AST3和AST2、AST4两个通道电磁阀11OVAC配电设计成两个相互独立

的供电回路。ASTl、AST3为一路，接受UPS电源;AST2、AST4为另一路，接受DPS

电源。两路均通过22OVAC/llOVAC变压器转换，任何一路22OVAC电源失电或电源

切换瞬间失电只会导致同一个通道内的两只AST电磁阀失电，不会遮断汽轮机。

7.防逻辑误修改

LPC模块中逻辑功能块和点名不能被DPU修改，有效地杜绝了人为因素造成的

保护误动和拒动。

8.冗余设计

(1)三重冗余结构

由图1和图2所示，#1~#3I/0站上同序号相对应的LPC模件接受同样的跳机

信号，分别进行逻辑判断，并同时输出跳机信号。这三路跳机信号在LPC端子板上

实现了"三选二"判断，当有超过2块LPC模件输出信号时，才发出最终遮断机组的

信号。任何一个I/O站上的任意一个LPC模件故障，均不影响遮断逻辑。

(2)四选二逻辑

63LPl一63LP4EH油压过低、63LBOl~63LBO4润滑油压过低、63LVl~63LV4真

空过低压力开关停机信号处理，均采用四选二逻辑。当某一个通道中的一个或者两

个压力开关动作时，该通道的AST电磁阀不会因此而失电;只有当两个通道中分别

至少有一个压力开关动作时，两个通道的AST电磁阀才会一起失电。在做ETS在线

试验时，AST电磁阀才会分别失电。

(3)三取二逻辑

LPC、SDP模件转速探头设置三重冗余，电超速保护110%、114%信号在SDP端

子板上三取二，AST1/3(LPC1~LPC3)和AST2/4(LPCl~LPC3)六个接点信号经LPC端

子三取二产生。

(4)二重冗余逻辑

两路轴位移遮断信号、两路发电机内部故障信号均设计成或门逻辑。

(5)多重冗余逻辑

用户手动停机信号设计为多重冗余，危急情况下确保运行人员能手动遮断汽轮

机。MANTRTP1~MANTRTP4四个信号均来自于集控室立盘上遮断汽轮机#1和#2按

钮，每个按钮均为四常开二常闭接点。

四常开的第一对触点均作为SOE点。MANTRTP1信号是#1和#2按钮第二对常开

触点相串联构成的"与门"逻辑接点;MANTRIP2是第三对常开触点"与门"逻辑接点。

MANTRIPl和MANTRTP2两个信号分别接入LPCl和LPC2模件，任何一个信号为

"1"，就可发出遮断汽轮机信号。

MANTRTP3信号是#1和#2按钮第一对常闭触点相并联构成的"与门"逻辑接

点;MANTRIP4信号是第二对常闭触点"与门"逻辑接点。MANTRTP3和MANTRTP4两个

信号分别接入ASTl、AST3和AST2、AST4电磁阀硬接线回路，只有两个信号均断开

时才能遮断汽轮机。

(6)电源冗余

UPS和DPS两路220VAC交流电源冗余，两个+5V/±l5VDC直流组件冗余，两个

±24VDC直流组件冗余。

时钟基准

GPS时钟定时器为DCS各子系统工作及通信提供精确的时钟信号，同步各子系

统的运行，确保各子系统SOE点时钟分辨率率≤lms。

10.设置机柜温度监视点

在控制柜上方排风筒出口处，安放一个PTl00热电阻测温元件，对机柜的温度

进行监测并超温报警。

可软光字牌报警并记录跳机首出原因。

(2)具有顺序事件记录功能，时间分辨率(3)设计了八个保护投切开关，避

免了端子排拆接线繁锁。

(4)对重要的保护功能，采用冗余输入输出通道，冗余的信号在保护系统内进

行三选二或四选二等表决方式。

(5)电超速保护采用了三套测速探头。

(6)机柜所有模件均设置了故障监测报警，故障状态下不误发遮断信号。

(7)整套装置硬件和软件采用了三重冗余结构，提高了保护系统的可靠性。

(8)硬件采用与DCS系统同一系列，减少了备品、备件的种类和数量。

五、对装置的建议

调试中，专门针对ETS各类模件进行在线维护试验，除LPC以外，所有模件均

能满足在线插拔而不影响机组正常运行的要求。

在三个I/O站所属的9块LPC模件中，任意插拔一块模件均不影响机组运行;

但在任意两个I/0站(#1、#2或#2、#3或#1、#3)中分别拔出一块具有相同逻辑的

LPC模件后，插入第二块模件上电瞬间就有可能会发出遮断跳机信号。尽管不是每

次都会发出遮断信号，也尽管LPC模件同时发生故障的可能性很微小，但作为汽轮

机主保护装置必须百分之百可靠，不能有万分之一的侥幸。为此，制造商需完善

LPC模件在线插拔的功能，电厂应避免同时插拔两个LPC模件的操作。

六、结束语

处于DCS一体化中的ETS保护装置具有优秀的品质和性能，稳定可靠，己成功

地应用于汉川电厂#2汽轮机组。