DEH中ETS跳閘邏輯控制方案的應用

摘要：DEH系統(tǒng)實現(xiàn)發(fā)電機組的起動、停機、功率頻率調(diào)節(jié)等功能，實現(xiàn)對汽輪機的自動保護，實現(xiàn)遠方自動調(diào)度等功能。隨著控制設(shè)備的升級，對機組的保護系統(tǒng)又提出了新的要求。如何與控制設(shè)備相適應、相結(jié)合，如何更可靠、更迅速和更安全地完成保護系統(tǒng)的任務?；谶@一理念，必須有與

一、引言

淮北發(fā)電廠200MW發(fā)電機組汽輪機的原調(diào)節(jié)系統(tǒng)為全液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，存在低負荷適用性差、控制精度低、響應不夠快、日常維護復雜、自動化水平低等一系列的不足，采用先進的純電調(diào)控制系統(tǒng)(DEH)，對200MW機組汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造，不僅可以大大提高機組的自動化水平，而且能夠大大提高機組的控制精度和機組安全、經(jīng)濟水平，適應電網(wǎng)對機組調(diào)峰和自動發(fā)電控制的要求。DEH系統(tǒng)除了對汽輪機進行功頻調(diào)節(jié)外，還要在調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈或發(fā)生其它事故時，能及時，迅速的停機，以避免設(shè)備損壞或事故擴大。而DEH自身僅僅只設(shè)計了一個超速保護項目，顯然不能滿足由于各種危機原因造成的機組停機，同時，汽輪機容量越大，事故的危害也越更大，再者，由于控制設(shè)備的升級，汽輪機保護項目越來越多，對保護的要求也越來越高。因此必須裝設(shè)安全可靠迅速的保護裝置—ETS保護系統(tǒng)。通過分析、找出原保護控制方式的不足以及與控制對象的不統(tǒng)一;而提出一種新的ETS控制模式(方式)，使新的控制模式能適應DEH控制系統(tǒng)的要求，更能滿足保護的可靠性、快速性和安全性的要求。這就是ETS控制方案設(shè)計的主導思想。

二、DEH控制系統(tǒng)

2.1 概述

DEH—汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)，其英文為Digital Electro-Hydraulic Control System，簡稱DEH。它由計算機控制部分(DC)和液壓機構(gòu)部分組成，是汽輪機的專用控制系統(tǒng)?；幢卑l(fā)電廠200MW發(fā)電機組DEH采用上海新華公司生產(chǎn)的DEH-IIIA汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)。它改變了原來的200MW機組低壓油純液壓控制方式，采用獨立的高壓抗燃油驅(qū)動的純電調(diào)系統(tǒng)。保護系統(tǒng)只保留機械超速部分，將高壓調(diào)門、中壓調(diào)門的油動機分別用一個獨立的高壓油動機驅(qū)動。高壓主汽門、中壓主汽門也分別用一個獨立的高壓油動機驅(qū)動。油動機的位置由DEH精確控制。4個高壓調(diào)門、4個中壓調(diào)門的位置，均由DEH根據(jù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、功率調(diào)節(jié)以及運行方式的要求進行精確控制，從而大大提高了控制精度，實現(xiàn)了閥門管理。

DEH高壓油系統(tǒng)通過OPC電磁閥和OPC油路，實現(xiàn)超速保護功能，通過隔膜閥與低壓安全油接口，實現(xiàn)低壓油遮斷時快關(guān)。

2.2 OPC控制

當油開關(guān)跳閘，或轉(zhuǎn)速超過103%時，立即關(guān)高、中壓調(diào)門，以抑制轉(zhuǎn)速過度上升。當轉(zhuǎn)速達到110%時，DEH發(fā)出停機信號，立即關(guān)閉高、中壓主汽門和調(diào)門，達到超速保護功能。

TSI通過硬接線方式將數(shù)據(jù)顯示在DEH的CRT畫面上。

2.3危急遮斷系統(tǒng)

危急遮斷系統(tǒng)由電磁閥組和隔膜閥組成。

(a)電磁閥組件

四只AST電磁閥：在正常運行時，它們是被勵磁關(guān)閉，從而封閉了自動停機危急遮斷母管上的抗燃油泄油通道，使所有蒸汽閥執(zhí)行機構(gòu)活塞下的油壓建立起來。當電磁閥失電打開，則總管泄油，導致所有蒸汽閥關(guān)閉而使汽機停機。

二只OPC電磁閥：它們是受DEH控制器的OPC部分所控制，布置成并聯(lián)。正常運行時，該二只電磁閥是常閉的，封閉了OPC總管油液的泄放通道，使調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)活塞下腔能夠建立油壓。當轉(zhuǎn)速達103%額定轉(zhuǎn)速時，OPC動作信號輸出，該二個電磁閥就被勵磁(通電)打開，使OPC電磁閥母管油液泄放。這樣，相應執(zhí)行機構(gòu)上的卸荷閥就快速開啟，使調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)閉。

二個單向閥：二個單向閥安裝在自動危急遮斷油路(AST)和超速保護控制油路(OPC)之間，當OPC電磁閥動作，單向閥維持AST的油壓，使主汽門保持全開。當轉(zhuǎn)速降到額定轉(zhuǎn)速時，OPC電磁閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥重新打開，由調(diào)節(jié)閥來控制轉(zhuǎn)速，使機組維持在額定轉(zhuǎn)速。當AST電磁閥動作，AST油路油壓下跌，OPC油路通過二個單向閥，油壓也下跌，關(guān)閉所有蒸汽進汽閥(主汽門、調(diào)門)而停機。

(b)隔膜閥

它連接著潤滑油(低壓安全油)系統(tǒng)與EH油(高壓安全油)系統(tǒng)，其作用是當潤滑油系統(tǒng)的壓力降到不允許的程度時，可通過EH油系統(tǒng)遮斷汽輪機。

機械超速遮斷機構(gòu)和手動超速試驗杠桿的單獨動作或同時動作，均能使透平油壓力降低或消失，因而使壓縮彈簧打開閥門把EH危機遮斷油排到回油管，將關(guān)閉所有的調(diào)節(jié)閥和主汽閥。

三、ETS系統(tǒng)

ETS即危急遮斷控制系統(tǒng)。在危及機組安全的重要參數(shù)超過規(guī)定值時，通過ETS系統(tǒng)使所有汽門迅速關(guān)閉，實現(xiàn)緊急停機。

3.1原保護控制的組成方式

110ZJ為主汽門關(guān)閉繼電器，當主汽門關(guān)閉以后，為防止電磁鐵常時間帶電而燒壞電磁鐵，將確認信號串在關(guān)閉回路中，確認信號元件使用行程開關(guān)。當行程開關(guān)動作后，110ZJ主汽門關(guān)閉繼電器吸合，其常閉接點斷開切斷跳機電磁鐵電源。

當任一跳機信號出現(xiàn)時，跳機交流接觸器CZ動作的同時，跳機中間繼電器器25ZJ動作，并啟動轉(zhuǎn)換繼電器J1，J1的常閉接點切斷AST閥的電源(AST動作原理為得電不動，失電動作)泄去EH高壓油;當DEH超速動作時，啟動轉(zhuǎn)換繼電器3ZJ的同時CZ動作，重復上述過程，達到EH高壓油和低壓油同時切斷的目的。當系統(tǒng)恢復正常時，只需按下保護復位按鈕，即可實現(xiàn)掛閘。

顯然上述保護設(shè)計存在如下不足：

1)“互動”即原來的ETS動作回路和DEH有一個硬轉(zhuǎn)換回路，動作時效上存在遲延，不利于保護動作迅速性;

2)“互動”保護動作的可靠性完全取決于繼電器可靠性，轉(zhuǎn)換繼電器可靠性的高低即誤動作率和拒動作率即是“互動”保護動作回路可靠性的指標;

3)EH油系統(tǒng)的OPC轉(zhuǎn)速控制回路當轉(zhuǎn)速達到110%時，DEH立即發(fā)出停機信號;而ETS其它跳閘條件滿足時動作的對象確需通過低壓油切斷高壓油來達到關(guān)閉主汽門;動作的對象不同，時效遲后，控制的方式顯然不是最佳;

4)老系統(tǒng)是硬接線方式，保護邏輯關(guān)系固定，如要變動，會很麻煩;只能通過更換元器件和接線來實現(xiàn);

5)別的升級，老的保護系統(tǒng)顯然與DEH控制及DCS的控制保護要求存在不協(xié)調(diào)，如快速性和可靠性等方面就顯得力不從心：繼電器控制只能達到“秒級”，而電子器件可以達到“毫秒級”、甚至“納秒級”，顯然從保護的角度來說越快越好;同時電子器件的無故障小時數(shù)也高于繼電器幾個數(shù)量級，顯然也滿足保護越可靠越好的要求。這就提出了保護要升級;

6)當有保護跳閘條件未復歸時，保護仍處于跳閘狀態(tài)，投入保護開關(guān)即跳機不能避免由于人員精神不集中而造成人為誤操作的惡性事件。