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DEH、ETS系统的重要作用

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DEH、ETS系统的重要作用 机电炉大连锁保护

ETS系统
? 一、概述: 概述: ? 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. EH油压力低--EH油压低跳闸; ? 4. 轴承润滑油压低--低润滑油压跳闸; ? 5. 凝汽器真空低--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;

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8. 发电机主保护--发电机主保护跳闸; 9. MFT---锅炉保护跳闸; 10.排汽装置背压高—排汽装置背压高跳闸; 11.透*压比低—透*压比低跳闸; 12.TSI超速—TSI超速跳闸; 13.轴承温度高—轴承温度高跳闸; 14.DEH超速-- DEH110%跳闸; 15.DEH失电—DEH失电跳闸; 16.硬手操跳机—手动跳闸;

? 跳闸块工作原理: 跳闸块工作原理:
? 跳闸块安装在前箱,块上共有6个电磁阀,2个OPC电磁阀, OPC电磁阀由DEH控制;4个AST电磁阀由ETS控制。正常情 况下,AST电磁阀是常带电结构。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。

跳闸块电磁阀连接如下图:
J1 K1(63-2/ASP-1) K2(63-2/ASP-2) 20-1/AST P1 20-3/AST P2 20-4/AST
20-2/AST

J2

(图1)

? P1点压力为140kg/cm?左右。通过节流孔J1、J2使P2点压 力为70kg/cm?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140kg/cm?;若20-2/AST和204/AST动作,则P2点压力降为0kg/cm?。压力开关K1、K2 设定值分别为K1:92kg/cm?,K2:43kg/cm?。通道1 (20-1/AST,20-3/AST)动作试验时,K1动作;通道2(202/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”。

保护项目说明
? 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0.048 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。 低压缸四个压力开关(63-1/LV1-1、63-3/LV1-1和632/LV1-1、63-4/LV1-1),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 65KPa(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-1.0 mm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7个轴瓦,#1-#7轴瓦分 别设置X方向和Y方向轴振传感器,共有十四个测点,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。

? 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。我厂设计汽轮机低压缸胀差达到:正向 +21.8mm,负向–2.8mm。汽轮机胀差保护动作。 ? 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。 ? 12、炉MFT:当锅炉MFT保护动作,发出保护动作信号, 到ETS停机。 ? 13、轴承温度高。

? 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<1.7,发出汽 轮机压比低保护动作。 ? 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。

DEH控制系统控制系统主要功能
? 汽轮机转速控制;自动同期控制;负荷控制;参与一次 调頻;机、炉协调控制;快速减负荷;主汽压控制;单 阀、多阀控制;阀门试验;轮机程*舳籓PC控制; 甩负荷及失磁工况控制;与DCS系统实现数据共享;手 动控制。 ? DEH中的一些基本概念: OPC代表机组超速保护系统; AST代表自动停机危急遮断控制系统; TV代表高压主汽门控制回路; GV代表高压调门控制回 路; RV代表中压主汽门控制回路;IV代表中压调门控制回路; HP代表EH系统压力油管路;DP代表EH系统有压回油管 路; DV代表EH系统无压回油管路。

? 汽轮机转速控制:
? 在汽轮发电机组并网前,DEH为转速闭环无差调节系统。其设 定点为给定转速。给定转速与实际转速之差,经PID调节器运算 后,通过伺服系统控制油动机开度,使实际转速跟随给定转速 变化。 ? 转速控制器计算产生阀门的流量指令,该指令通过阀门流量曲 线分配以产生每一CV及ICV的开度指令。高中压缸联合启动时, 中压调门一开始就接*全开,依靠高调门进行转速调节。中压 缸启动时,若选择暖机运行方式,机组转速在400r/min以下时, CV阀微开,进行高压缸暖机;当转速大于400转时,CV阀开度 不变,ICV阀打开;若不选择暖机运行方式,则高压调门不开启, 仅开启中压调门。 ? 在给定目标转速后,给定转速自动以设定的升速率向目标转速 *5苯肓俳缱偾保远俾矢奈300r/min/min 快速冲过去(如操作员设定速率大于300r/min/min则以操作员 设定速率为准)。在升速过程中,通常需对汽轮机进行中速、 高速暖机,以减少热应力。

? 1 目标转速 ? 除操作员可通过OIS设置目标转速外,在下列情况下DEH 自动设置目标转速: ? 汽机刚挂闸时,目标为当前转速; ? 油开关刚断开时,目标为3000r/min; ? 汽机已跳闸,目标为零; ? 目标超过上限时,将其改为3060r/min或3360r/min; ? 自启动方式下,目标由ATC来; ? 目标错误地设在临界区内时,将其改为小于临界转速区 下限的特定值。 ? 2 升速率 ? 操作员设定,速率在0r/min/min~500r/min/min。 ? 操作员未设定的情况下,冷态启动时速率为 100r/min/min,温态启动时速率为150r/min/min,热态、 极热态启动时速率为300r/min/min。 ? 自启动方式下,速率由ATC软件选择得出。 ? 在临界转速区内,速率为300r/min/min。

? 3 临界转速 ? 轴系临界转速当前设定值为(可根据实际情况进行修 改): ? 第一阶:910r/min~1113r/min ? 第二阶:1541r/min~1946r/min ? 4 摩擦检查 ? 当实际转速达到200r/min时,操作CRT上的“摩擦检查 (FRIC CHK)”按钮,关闭所有的阀门,汽机转速逐渐 下降,进行摩擦检查,完成后再设定相应的升速率及目 标转速,机组重新升速。 ? 5 暖机 ? 汽机暖机转速通常定为1500r/min、3000r/min,故目标 值通常设为1500r/min、3000r/min,到达目标转速值后, 可自动停止升速进行暖机。若在升速过程中,需暂时停 止升速,可进行如下操作: 不在ATC方式时,操作员发保持指令; ? 在ATC方式下时,退出ATC方式后发保持指令; ? 在临界转速区内时,保持指令无效,只能修改目标转速。

? 6 3000r/min定速 ? 汽轮机转速稳定在3000±2r/min上,各系统进行并网 前检查。 ? 发电机做假并网试验,以检查自动同期系统的可靠 性及调整的准确性。在试验期间,发电机电网侧的 隔离开关断开发出假并网试验信号。与正常情况一 样同期系统通过DEH、发电机励磁系统改变发电机 频率和电压。当满足同期条件时,油开关闭合。由 于隔离开关是断开的,实际上发电机并未并网。 ? 故在假并网试验期间,DEH接收到假并网试验信号, 在油开关闭合时,并不判定为发电机并网。这样可 防止由于并网加初负荷,而引起转速升高。 ? 7 同期 ? 机组并网前,当DEH接收到同期装置发来的“同期请 求”信号时,根据同期装置的“同期增”、“同期减”信 号自动调整汽机转速,这就是“外同期”方式。当同 期条件均满足时,油开关才可合闸。

负荷控制
? 1 并网带初负荷 ? 当同期条件均满足时,油开关合闸,DEH立即增加给定 值使发电机带上5%的初负荷,以避免出现逆功率。 ? 2 升负荷 ? 在汽轮发电机组并网后,DEH为实现一次调频,调节系 统配有转速反馈。在试验或带基本负荷时,也可投入负 荷控制或主汽压力控制。在负荷控制投入时,目标和给 定值均以MW形式表示。在主汽压力控制投入时,目标 MW 和给定值均以MPa形式表示。在此两种控制方式均切除 时,目标和给定值以额定压力下总流量的百分比形式表 示。 ? 在设定目标后,给定值自动以设定的负荷率向目标值逼 *,随之发电机负荷逐渐增大。在升负荷过程中,通常 需对汽轮机进行暖机,以减少热应力。

? 2.1 目标 ? 除操作员可通过OIS设置目标外,在下列情况下,DEH自动设置 目标: ? 负荷控制刚投入时,目标为当前负荷值(MW); ? 主汽压力控制刚投入时,目标为当前主汽压力(MPa); ? 发电机刚并网时,目标为初负荷给定值(%); ? 手动状态,目标为阀门总流量指令(%); ? 负荷控制或主汽压力控制刚切除时,目标为阀门总流量指令(%); ? 跳闸时,目标为零; ? CCS控制方式下,目标为CCS给定(%); ? 目标太大时,改为上限值115%或640MW。 ? 2.2 负荷率 ? 操作员设定,负荷率在0MW/min~100MW/min内; ? 自启动方式下,负荷率由ATC选择得出; ? 若目标以百分比表示时,则负荷率也相应用百分比形式。 ? 2.3 暖机 ? 汽轮机在升负荷过程中,考虑到热应力、胀差等各种因素,通 常需进行暖机。若需暂停升负荷,可进行如下操作:

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不在CCS方式时,操作员发保持指令; 在CCS方式下时,退出CCS方式后发保持指令。 2.4 定-滑-定升负荷 在高低压旁路阀全关后,锅炉增加燃烧,高压调节阀维持90%额定值。随着蒸汽参数的 增加负荷逐渐增大。在滑压升负荷期间,一般不投负荷控制或主汽压力控制。若需暖 机,应由燃烧控制系统维持燃烧水*,来保持负荷不变,否则应投负荷控制或主汽压 力控制,通过调节阀的节流作用,来保持负荷不变。 3 负荷控制方式 3.1 负荷控制 负荷控制器用于比较设定值与实际功率,经过计算后输出指令控制CV阀和ICV阀。 在满足以下条件后,可由操作员投入该控制器: 机组已并网,负荷在30.0MW~600MW之间; 功率信号正常; 主汽压力控制未投入; 负荷限制未动作; TPC未动作; 系统处于自动方式; 一次调频未动作。 负荷控制器切除条件: 操作员切除该控制器; 负荷小于30.0MW或大于600MW;

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功率信号故障; 汽机已跳闸; 到滑压点时; TPC动作; 手动方式; 一次调频动作; 高、低负荷限制动作; 油开关断开 。 负荷控制与主汽压力控制不能同时投入,应先切除一个,另一个才能投入。 在负荷控制投入时,设定点以MW形式表示。采 用PID无差调节,稳态时实 际负荷等于设定值。 3.2 主汽压力控制 主汽压力控制器是一个PI调节器,它比较设定值与主汽压力,经过计算输出 指令控制CV阀和ICV阀。 当满足以下条件时,可由操作员投入该控制器: 控制系统处于自动方式; 负荷控制未投入; 主汽压力信号正常; TPC未动作; 一次调频未动作; 负荷限制未动作。 主汽压力控制器切除条件:

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操作员将其切除; 主汽压力故障; 设定点与实际主汽力之差大于1Mpa; TPC动作; 一次调频动作; 负荷限制动作; 油开关断开; 汽机已跳闸。 主汽压力控制与负荷控制不能同时投入,应先切除一个,另一 个才能投入。 ? 在主汽压力控制投入时,设定点以MPa形式表示。采用PID无差 调节,稳态时实际主汽压力等于设定的值。 ? 3.3 一次调频 ? 汽轮发电机组在并网运行时,为保证电网的稳定,从而保证供 电品质,通常应投入一次调频功能。当机组转速在死区范围内 时,频率调整给定为零,一次调频不动作。当转速在死区范围 以外时,一次调频动作,频率调整给定按不等率随转速变化而 变化。

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一次调频功能投入条件: 自动状态且转速回路无故障; 负荷初次大于10%额定负荷后。 不等率在3~6%内可调,初步设为4.5%。死区在0r/min~ 30r/min内可调,初步设为2r/min。死区范围为:3000±死区值。 3.4 CCS控制 此时汽机的阀门总指令受锅炉控制系统控制。 当满足以下条件,可由操作员投入CCS控制: 控制系统在自动方式; 机组已并网; 接收到CCS请求信号及CCS指令信号正常; TPC未动作。切除CCS控制的条件: TPC动作; 高、低负荷限制动作; 手动方式; 无CCS请求或CCS指令信号故障; 油开关断开。

? 在CCS方式下,DEH的目标等于CCS给定,一次调频死区改为 30r/min。在投入CCS前应先切除负荷控制、主汽压力控制。 ? CCS给定信号与目标及总阀位给定的对应关系为:4mA~20mA对 应0%~100%。CCS给定信号代表作总的阀位给定。 ? 3.5 主汽压力低保护(TPC) ? 在锅炉系统出现某种故障不能维持主汽压力时,可通过关小调 门开度减少蒸汽流量的方法使主汽压力恢复正常。 ? TPC功能投入条件: ? 并网; ? 主汽压力信号正常; ? 自动方式。 ? TPC功能切除条件: ? 油开关断开; ? 主汽压力信号故障; ? 手动方式。 ? 主汽压力限制值上电缺省值为16MPa,操作员可在TPC功能切除 时,在8MPa~18MPa内设置此限制值。

? 在TPC功能投入期间,若主汽压力低于设置的限制值,则TPC动作。动 作时,设定点在刚动作时的基础上,以1%/秒的变化率减小。同时目 标和总的阀位参考量,也跟随着减小。若主汽压力回升到限制值之上, 则停止减设定点。若主汽压力一直不回升,实际负荷降到一定值时, 停止减。 ? 在TPC动作时,自动切除负荷控制、主汽压力控制、CCS控制方式。 ? 4 负荷限制 ? 4.1 高负荷限制 ? 汽轮发电机组由于某种原因,在一段时间内不希望负荷带得太高时, 操作员可在570MW~660MW内设置高负荷限制值,该值将限制实际 功率不得大于此值。 ? 4.2 低负荷限制 ? 汽轮发电机组由于某种原因, 在一段时间内不希望负荷带得太低时, 操作员可在0MW~60MW内设置低负荷限制值,该值将限制实际功率 不得小于此值。 ? 5 阀位限制 ? 汽轮发电机组由于某种原因,在一段时间内,不希望阀门开得太大时, 操作员可在0%~120%内设置阀位限制值。DEH总的阀位给定值为负荷 参考量与此限制值之间较小的值。 ? 为防止阀位跳变,阀位限制值加有变化率限制,变化率为1%/秒。

? 超速保护 ? 1 超速限制 ? 为避免汽轮机转速飞升,并且超速打闸的方法称为超速限制。 1.1 甩负荷 由于大容量汽轮机的转子时间常数较小,汽缸的容积时间常数 较大。在发生甩负荷时,汽轮机的转速飞升很快,若仅靠系统 的转速反馈作用,最高转速有可能超过110%,而发生汽轮机遮 断。为此必须设置一套甩负荷超速限制逻辑。 在机组甩负荷时,DEH超速限制继电器动作,迅速关闭高压及 中压调节阀,同时使目标转速及给定转速改为3000r/min,一段 时间后,调节阀恢复由伺服阀控制,最终使汽轮机转速稳定在 3000r/min,以便事故消除后能迅速并网。 3000r/min 1.2 加速度限制 当汽轮机转速大于3060r/min、加速度大于49r/min/s时,加速度 限制回路动作,快速关闭中压调节阀,抑制汽轮机的转速飞升。 1.3 功率-负荷不*衡 当甩负荷情况发生时,这个回路用来避免汽轮机超速。 当汽轮机功率(用中排压力表征)与汽轮机负荷(用发电机负 荷表征)不*衡时, 会导致汽轮机超速。当中排压力与发电 机负荷之间的偏差超过设定值时,功率-负荷不*衡继电器动 作,快速关闭中压调节阀,抑制汽轮机的转速飞升。

? 1.4 103%超速 因汽轮机若出现超速,对其寿命影响较大。除对汽 轮机进行超速试验时,转速需超过103%额定转速外, 其它任何时候均不允许超过103%额定转速(因网频 最高到51Hz即102%)。 正常运行时,一旦转速超过103%,则迅速动作超速 限制电磁阀,关闭高、中压调节阀,油动机保持全 关,转速低于103%额定转速时,超速限制电磁阀失 电,调节阀恢复由伺服阀控制。 2 超速保护 若汽轮机的转速太高,由于离心应力的作用,会损 坏汽轮机。虽然为防止汽轮机超速,DEH系统中配 上了超速限制功能,但万一转速限制不住,超过预 定转速则立即打闸,迅速关闭所有主汽阀、调节阀。 为了安全可靠,系统中设置了多道超速保护: DEH电气超速保护110%; 危急遮断飞环机械超速保护110%~112%。

炉机电大联锁保护
? 单元机组的锅炉、汽轮机、发电机三大主机是一个 完整的整体,每一部分都具有自己的保护系统,而 任何部分的保护系统动作都将影响其它部分的安全 运行,因此需要综合处理故障情况下的炉、机、电 三者之间的关系,目前大型单元机组逐渐发展成具 有较完整的逻辑判断和控制功能的专用装置进行处 理,这就是单元机组的大联锁保护系统。 ? 单元机组大联锁保护系统主要是指锅炉、汽轮机、 发电机等主机之间以及与给水泵、送风机、引风机 等主要辅机之间的联锁保护。根据电网故障或机组 主要设备故障情况自动进行减负荷、投旁路系统、 停机、停炉等事故处理。

? 炉、机、电大联锁保护系统的动作如下: ? (1)当锅炉故障而产生锅炉MFT跳闸条件时,延时联 锁汽轮机跳闸、发电机跳闸,以保证锅炉的泄压和 充分利用蓄热。 ? (2)汽轮机和发电机互为联锁,即汽轮机跳闸条件满 足而紧急跳闸系统(ETS)动作时,将引起发电机跳闸, 而发电机跳闸条件满足而跳闸时,也会导致汽轮机 紧急跳闸。不论何种情况都将产生机组快速甩负荷 保护(FCB动作)。若FCB成功,则锅炉保持30%低负荷 运行,若FCB不成功则锅炉主燃料跳闸(MFT)而紧急 停炉。 ? (3)当发电机一变压器组故障,或电网故障而引起主 断路器跳闸时,将导致FCB动作。若FCB成功,锅炉 保持30%低负荷运行。而发电机有两种情况:当发 电机-变压器故障时,其发电机负荷只能为零;而 电网故障时,则发电机可带5%厂用电运行。若FCB 失败,则导致MFT动作,迫使紧急停炉。




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