富海淵，鄧衛(wèi)國(guó)

（浙能長(zhǎng)興發(fā)電有限公司，浙江 湖州 313100）

1 ETS系統(tǒng)概述

ETS是英文Emergency Trip System的縮寫(xiě)，意為汽輪機(jī)危急跳閘保護(hù)系統(tǒng)，主要功能是實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組核心設(shè)備汽輪機(jī)的保護(hù)遮斷.一套完整的ETS保護(hù)系統(tǒng)通常由采樣輸入信號(hào)、停機(jī)AST電磁閥和PLC控制系統(tǒng)組成，PLC控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的采樣輸入信號(hào)進(jìn)行邏輯處理，通過(guò)改變四個(gè)停機(jī)AST電磁閥的通斷狀態(tài)實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的快速緊急遮斷.

要實(shí)現(xiàn)ETS系統(tǒng)對(duì)汽輪機(jī)的可靠保護(hù)，其前提條件是系統(tǒng)的采樣輸入信號(hào)也必須真實(shí)可靠，能夠準(zhǔn)確反映汽輪機(jī)組的運(yùn)行參數(shù).為了確保采樣信號(hào)的可靠性，引進(jìn)西屋技術(shù)的汽輪發(fā)電機(jī)組對(duì)潤(rùn)滑油壓、軸向位移、EH油壓和凝汽器真空等現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采取四路輸入信號(hào)的串并聯(lián)設(shè)計(jì)，并提供了在線試驗(yàn)功能，以便工作人員在機(jī)組連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除系統(tǒng)的故障點(diǎn).

2 原真空取樣回路的設(shè)計(jì)不足

浙能長(zhǎng)興發(fā)電有限公司目前已投用4臺(tái)300 MW汽輪發(fā)電機(jī)組，其汽輪機(jī)危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)所采用的即為上述西屋經(jīng)典設(shè)計(jì).在生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)生了多次因凝汽器真空取樣回路泄漏導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)的機(jī)組非正常停運(yùn)，不僅影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也極為不利.儀控技術(shù)人員對(duì)真空取樣回路進(jìn)行有針對(duì)性的分析研究，發(fā)現(xiàn)真空系統(tǒng)取樣回路主要存在設(shè)計(jì)和監(jiān)視等三方面的不足.

2.1 真空取樣回路設(shè)計(jì)不合理

由于在線試驗(yàn)功能的設(shè)計(jì)需要，真空取樣管從凝汽器引出后進(jìn)入真空試驗(yàn)塊，由試驗(yàn)塊再引出雙側(cè)四路壓力開(kāi)關(guān)形成開(kāi)關(guān)量電信號(hào)送入PLC控制系統(tǒng).取樣回路的系統(tǒng)圖如圖1所示.

K1～K44個(gè)壓力開(kāi)關(guān)信號(hào)采用串并聯(lián)設(shè)計(jì)通過(guò)PLC控制系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)AST電磁閥的動(dòng)作，完成凝汽器真空異常時(shí)的機(jī)組保護(hù)功能.真空信號(hào)的邏輯原理圖如圖2所示.

結(jié)合取樣回路系統(tǒng)圖和邏輯原理圖分析可見(jiàn)，聯(lián)鎖停機(jī)的4個(gè)真空壓力開(kāi)關(guān)雖然在物理結(jié)構(gòu)和邏輯判斷上分為K1、K3和K2、K4的兩側(cè)通道，但由于兩側(cè)通道仍然布置于單一的試驗(yàn)塊，而節(jié)流孔的設(shè)計(jì)無(wú)法完全阻斷通道間的泄漏影響，當(dāng)任一側(cè)的泄漏量大于一定值時(shí)，不僅會(huì)導(dǎo)致本側(cè)壓力開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作，還會(huì)連帶

另一側(cè)通道的壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作，而當(dāng)雙側(cè)都有至少一個(gè)壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)就會(huì)引發(fā)機(jī)組誤跳閘的發(fā)生.

圖2 凝汽器真空取樣回圖

2.2 回路泄漏監(jiān)控手段缺乏

由于真空取樣回路的兩側(cè)通道僅設(shè)計(jì)了安裝于試驗(yàn)塊現(xiàn)場(chǎng)的就地壓力表，集中控制室內(nèi)的運(yùn)行操作人員無(wú)法遠(yuǎn)方監(jiān)控取樣回路通道的壓力.就地壓力表不適用于目前已高度集成化的電廠控制需求，無(wú)法有效協(xié)助運(yùn)行人員對(duì)系統(tǒng)做出泄漏的遠(yuǎn)方判斷，壓力表的設(shè)置本身就是對(duì)取樣回路泄漏點(diǎn)的增加.

2.3 在線強(qiáng)制保護(hù)方法不可靠

為消除電信號(hào)傳輸回路的斷線影響，該ETS保護(hù)系統(tǒng)采用的是真空壓力開(kāi)關(guān)的常閉接點(diǎn).當(dāng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行在線泄漏的消缺時(shí)，為避免故障的影響面擴(kuò)大，檢修人員往往會(huì)先以鱷魚(yú)夾短接壓力開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的方法強(qiáng)制電信號(hào)，再對(duì)泄漏部位進(jìn)行故障消除.鱷魚(yú)夾短接的方式存在較大的松脫可能，該方式的安全可靠度較低.

3 取樣回路優(yōu)化方案

為有效消除真空取樣回路雙側(cè)通道間的交叉影響和提高對(duì)泄漏的監(jiān)控，同時(shí)降低檢修人員的在線消缺風(fēng)險(xiǎn)，儀控技術(shù)人員對(duì)真空取樣回路實(shí)施了軟、硬件方面的多處優(yōu)化.

3.1 調(diào)整取樣回路及更換硬件設(shè)備

在現(xiàn)場(chǎng)增加一個(gè)真空試驗(yàn)塊，配置由凝汽器獨(dú)立引出的取樣管，并將原就地指示表更換為可提供遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)的壓力變送器.調(diào)整后的取樣回路系統(tǒng)圖3所示，圖3中PT1、PT2為壓力變送器.

調(diào)整后真空取樣回路的雙側(cè)通道被分別布置于兩個(gè)試驗(yàn)塊，且各自具備獨(dú)立的取樣管，形成兩個(gè)泄漏不會(huì)相互耦合的完全隔離的工作回路，阻斷通道間的泄漏影響，任一側(cè)的泄漏不會(huì)連帶另一側(cè)通道壓力開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，避免了機(jī)組誤跳閘事件的發(fā)生.

3.2 增加回路泄漏預(yù)警

由于真空試驗(yàn)塊處原就地壓力表改為壓力變送器，儀控技術(shù)人員將試驗(yàn)塊處真空壓力引入操作員監(jiān)控畫(huà)面（如圖4）顯示，因此運(yùn)行人員可隨時(shí)調(diào)看試驗(yàn)塊壓力的變化.另外通過(guò)對(duì)DCS邏輯組態(tài)的修改，將真空試驗(yàn)塊處壓力與另一獨(dú)立于試驗(yàn)塊取樣的凝汽器真空變送器參數(shù)進(jìn)行偏差比對(duì)，當(dāng)偏差值大于3 kPa時(shí)即發(fā)出試驗(yàn)塊微泄漏報(bào)警提示，并且任一真空壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)系統(tǒng)亦可發(fā)出相應(yīng)報(bào)警.

圖3 調(diào)整后凝汽器真空取樣回路系統(tǒng)圖

圖4 調(diào)整后凝汽器真空取樣回

3.3 改善在線強(qiáng)制保護(hù)方式

根據(jù)壓力開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，技術(shù)人員尋訪了更加適合檢修人員操作的接點(diǎn)短接工具.其使用方法是先行將環(huán)型線鼻緊固于壓力開(kāi)關(guān)的接線端子處，另外加工一長(zhǎng)度適中的兩端連接有與線鼻直徑相匹配彈性插頭的短接線.在線消缺時(shí)，檢修人員（如圖5）將短接線插入環(huán)型線鼻即可完成可靠的在線短接強(qiáng)制.

4 優(yōu)化效果

通過(guò)對(duì)ETS保護(hù)系統(tǒng)真空取樣回路的改善和泄漏預(yù)警的加強(qiáng)，系統(tǒng)的保護(hù)動(dòng)作可靠性被大幅度提高，在優(yōu)化方案實(shí)施后的一年中，已兩次對(duì)系統(tǒng)微泄漏事件及時(shí)報(bào)警成功消除，有效避免了缺陷后果的擴(kuò)大.

翻查浙能集團(tuán)安全生產(chǎn)信息通報(bào)，可發(fā)現(xiàn)因真空取樣系統(tǒng)泄漏引起的非正常停機(jī)事件屢有發(fā)生，因此該優(yōu)化方案在集團(tuán)中具有較高的推廣價(jià)值.另?yè)?jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)同類型西屋技術(shù)發(fā)電機(jī)組保有量超過(guò)百臺(tái)，ETS保護(hù)系統(tǒng)真空取樣回路與本文類似的初始設(shè)計(jì)不足普遍存在，此方案可為該類機(jī)組提供很好的優(yōu)化參考.

圖5 調(diào)整后凝汽器真空

［1］孫長(zhǎng)生.火電廠熱工系統(tǒng)可靠性配置與事故分析［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2010：42－43.

［2］葉江祺.熱工測(cè)量和控制儀表的安裝［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1998：41－44.