危急遮斷系統(tǒng)保護回路改造

劉偉興

(廣東粵嘉電力有限公司,廣東 梅州 514032)

1 設(shè)備概況

梅縣發(fā)電廠三期 2×135MW機組采用 N135-13.24/535/535型超高壓、中間再熱、雙缸雙排氣、沖動式單軸布置凝汽式汽輪機。汽輪機控制系統(tǒng)(DEH)采用西屋 OVATION汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)。危急遮斷控制系統(tǒng)(ETS)由汽輪機廠商成套配供。它主要由 2套 PLC、保護投切操作面板、觸摸式監(jiān)視屏操作面板、電源裝置等電器元件構(gòu)成,所有電器元器件均安裝在 ETS控制柜中。該裝置接收來自現(xiàn)場及其他系統(tǒng)提供的停機信號,通過 PLC邏輯判斷后輸出停機指令驅(qū)動就地 4個 AST電磁閥動作,帶動高壓抗燃油管路泄壓,關(guān)閉高、中壓主汽門和調(diào)門,切斷過熱蒸汽和再熱蒸汽進入汽輪機,從而完成汽輪機緊急停機功能。采用 XDPS-400分散控制系統(tǒng)(DCS),控制范圍包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)、模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、順序控制系統(tǒng)(SCS)、數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)、電氣控制系統(tǒng)(ECS)等。

2 ETS改造前的情況

梅縣發(fā)電廠#5、#6機組 ETS保護信號包括 EH油壓信號低保護、潤滑油壓信號低保護、凝汽器低真空保護、汽機超速保護、軸向位移大保護、高低壓缸差脹大保護、軸承振動大保護、回油溫度高保護、鍋爐 MFT保護、發(fā)電機主保護動作保護、發(fā)電機甩負(fù)荷保護、DEH-110%超速保護、手動跳機保護及發(fā)電機解列保護。

EH油壓信號低保護、潤滑油壓信號低保護、凝汽器低真空保護采用串并聯(lián)的方式進行,其保護示意圖如圖 1所示。

圖1 串并聯(lián)保護方式

EH油壓低 1和 EH油壓低 3信號進行并聯(lián),再與 EH油壓低 2和 EH油壓低 4信號并聯(lián)后的信號串聯(lián)。如果信號 1,3中至少有 1個信號成立和 2,4信號中有至少 1個成立的話,信號回路接通。如果保護投切開關(guān)投入,PLC的 I/O模件就輸出,AST電磁閥失電,高壓抗燃油管路泄壓,主汽門關(guān)閉,起到保護汽輪機的目的。

汽輪機超速保護即 ETS保護信號采用 3取2的方式進行,保護示意圖如圖 2所示。

圖2 3取 2的保護方式

當(dāng)汽輪機超速信號 1,2,3中至少有 2個信號成立時則超速保護動作,信號回路接通,如果保護投切開關(guān)投入,PLC的 I/O模件就輸出,AST電磁閥失電,高壓抗燃油管路泄壓,主汽門關(guān)閉,起到保護汽輪機的目的。

對于其他保護,只要進入 ETS的現(xiàn)場停機信號成立且對應(yīng)該信號的保護投切開關(guān)投入,保護就會起到相應(yīng)的作用。

梅縣發(fā)電廠#5、#6機組 ETS保護投切開關(guān)采用硬接線連接方式,ETS沒有設(shè)置總保護投切開關(guān),只設(shè)置各分項保護投切開關(guān)。現(xiàn)場停機信號均通過硬接線與各分項保護投切開關(guān)的常閉觸點之間串聯(lián)或并聯(lián)后接入 PLC的 DI模件中。當(dāng)各分項保護投切開關(guān)投入時,系統(tǒng)各分項保護才起作用。對于各分項保護則可以選擇性地投入,當(dāng)暫時不需要某信號參與保護時可將其切除。

梅縣發(fā)電廠#5、#6機組ETS配置觸摸式監(jiān)視屏,觸摸式監(jiān)視屏安裝在電子室 ETS柜背面。其功能主要包含遮斷首出記錄、在線試驗操作、遮斷后信號復(fù)位、信號報警等。

3 改造前存在的問題

在保護改造前,所有現(xiàn)場保護信號均通過硬接線與保護投切開關(guān)的常閉觸點之間通過串聯(lián)或者并聯(lián)后接入 PLC的 DI模件中。這種接線方式使得該系統(tǒng)存在現(xiàn)場停機信號與保護投切開關(guān)之間的不分離問題,即現(xiàn)場停機信號與保護投切開關(guān)觸點之間通過串聯(lián)或并聯(lián)后接入 PLC的 DI模件,特別是對于并聯(lián)情況,在保護投入前根本無法確定現(xiàn)場停機信號的實際狀態(tài),在投入保護瞬間容易出現(xiàn)誤操作而發(fā)生跳機事件。

在保護改造前,EH油壓低在線試驗、潤滑油壓低在線試驗、凝汽器低真空在線試驗均需在觸摸式監(jiān)視屏上進行操作,而觸摸式監(jiān)視屏設(shè)置在電子設(shè)備間的 ETS盤柜中。如需進行在線試驗則必須進入電子設(shè)備間操作,試驗人員及配合人員相對分散,試驗所需人員就相對較多,觸摸式監(jiān)視屏操作方式也相對復(fù)雜,容易引起誤操作。

4 改造方案

對上述現(xiàn)場停機信號與保護投切開關(guān)不分離的安全隱患進行改造,使現(xiàn)場停機信號與保護投切開關(guān)之間分離。在改造過程中,針對現(xiàn)場停機信號與保護投切開關(guān)的常閉觸點進行串聯(lián)或并聯(lián)方式接入PLC的 DI模件的這一情況,把現(xiàn)場停機信號作為一獨立的信號源接入 PLC的有源 DI模件中,各分項保護投切面板的常開觸點也作為一獨立的信號源接入 PLC的有源 DI模件中?，F(xiàn)場停機信號進入 PLC進行邏輯處理,一方面通過邏輯判斷現(xiàn)場停機信號是否成立,判斷后的信號通過 PLC的 I/O模件進行輸出,采用硬接線連接方式接入到 DCS中,在 DCS的畫面上顯示現(xiàn)場停機信號的實際狀態(tài);另一方面,在邏輯處理上現(xiàn)場停機信號與采樣所得的該分項保護投切開關(guān)的信號進行串聯(lián),經(jīng)邏輯判斷后進行輸出。這樣改造使得現(xiàn)場停機信號與保護投切開關(guān)信號真正分離,保護投切開關(guān)的另一對常閉觸點則被用作保護投切開關(guān)投入與否的狀態(tài)反饋信號。把保護投切開關(guān)的常閉觸點通過硬接線接入 DCS有源模件中,用作保護投切開關(guān)的實際狀態(tài)反饋信號。這樣,現(xiàn)場停機信號和分項保護投切開關(guān)投入與否就可以在 DCS中直觀地反映出來,如圖 3所示。

例如,EH油壓低,1或 3壓力開關(guān)至少有 1個出現(xiàn)油壓低時,通過 PLC邏輯判斷后,PLC的 DO模件就會相應(yīng)輸出,輸出的信號再通過硬接線連接到DCS中,作為現(xiàn)場停機信號成立與否的狀態(tài)反饋信號。圖 3所示的 DCS畫面中,“EH油壓信號1/3低”就會變成紅色,否則為綠色,運行人員由此就可以直觀判斷出信號是否已經(jīng)成立,避免誤投保護而引起不必要的跳機事件發(fā)生。保護投切開關(guān)的另一對常閉觸點則通過硬接線接入到 DCS中用作保護投切開關(guān)的狀態(tài)反饋信號(如圖3所示),EH油壓低 1/3保護投切開關(guān)投入,則“EH油壓低 1/3保護投切”呈紅色,否則為綠色。

圖3 DCS上的狀態(tài)反饋畫面

取消原 ETS柜上的觸摸式監(jiān)視屏,把在線試驗功能改造到 DCS操作界面上實現(xiàn)。為了方便操作和人員的合理配置,把“EH油壓低在線試驗、潤滑油壓低在線試驗、凝汽器真空低在線試驗功能”的操作按鈕設(shè)置在 DCS界面上,通過 DCS的軟開關(guān)進行操作,操作后的信號再用硬接線的方式連接到PLC的 I/O模件上去并通過邏輯控制進行試驗。為了避免觸摸式監(jiān)視屏與 DCS之間發(fā)生沖突,ETS柜上的觸摸式監(jiān)視屏也相應(yīng)取消。在線試驗功能每次操作只允許選擇 1個在線試驗電磁閥和 1個試驗開始后的閉鎖試驗通道與試驗內(nèi)容切換。

增加 1個“信號 /跳閘復(fù)位”按鈕,ETS正常工作時,操作此按鈕不對系統(tǒng)構(gòu)成任何影響。投入保護前,當(dāng)某一跳機信號成立顯示紅色時,必須按“信號/跳閘復(fù)位”按鈕進行復(fù)位。如果復(fù)位后跳機信號顯示由紅色變?yōu)榫G色,說明信號復(fù)位成功,則可以在 ETS柜上投入對應(yīng)的保護開關(guān);如果復(fù)位后信號仍然保持紅色,表示該信號仍然成立,則不應(yīng)該在ETS柜上投上對應(yīng)的保護開關(guān),避免因監(jiān)視不到現(xiàn)場信號亂投或誤投保護而引發(fā)跳機事件。同樣,汽機跳閘后必須先按“信號/跳閘復(fù)位”按鈕進行復(fù)位后,機組才能成功掛閘,可以減少誤操作。

增加在線試驗電磁閥電源。雖然邏輯上每次操作只選擇 1個在線試驗電磁閥,但出于安全考慮,在硬件上設(shè)計了 2路電源開關(guān),分別控制試驗通道 1和試驗通道 2工作電源。ETS電源故障光子牌報警信號中并入硬觸點信號,目的是在 ETS全失電狀態(tài)仍能夠發(fā)出報警信號。

5 改造后的效果

梅縣發(fā)電廠#5、#6機組 ETS保護改造后,保護投切開關(guān)和現(xiàn)場停機保護信號得到了分離,現(xiàn)場停機保護信號和保護投切開關(guān)的狀態(tài)信號能夠直觀地在 DCS畫面上反饋出來,解決了現(xiàn)場停機信號無反饋的問題,消除了因無法確認(rèn)現(xiàn)場停機信號而誤投保護的問題,避免了因誤投保護而發(fā)生跳機事件。把在線試驗操作按鈕改造到 DCS上進行操作,大大簡化了在線試驗的操作方式,方便了監(jiān)視和試驗人員。增加在線試驗電磁閥電源,使得在線試驗安全性能得到了提高。通過 ETS改造,梅縣發(fā)電廠#5、#6機組 ETS的安全性得到了很大的提高,自改造至今運行狀況良好,未發(fā)生過因誤投保護而導(dǎo)致的跳機事件。