330MW机组ETS系统纳入DCS控制系统研究

330MW机组ETS系统纳入DCS控制系统研究

杨海洋

（南通天生港发电有限公司  江苏南通  226003）

摘要：介绍某330MW火电燃煤机组ETS系统并入DCS控制系统的必要性和可行性，并进行改造方案的简单概述。通过改造，新的ETS控制系统优势明显。

关键词：ETS控制系统；DCS控制；升级改造

一、概述

ETS是汽轮机危急跳闸系统的简称，接受来自TSI系统、DEH系统的报警或停机信号，进行逻辑处理，输出汽轮机遮断信号。汽轮机ETS、TSI、DEH控制系统共同构成汽轮发电机组在危急情况下的安全跳闸保护系统。当汽轮机转速超限、轴向位移大、轴承振动大、汽轮机润滑油压低、凝汽器真空低、EH油压低等任一跳闸因素出现时，汽轮机跳闸电磁阀失电动作泄油，系统关闭汽轮机所有进汽阀，汽轮机停机。

某公司#1、2机组为2x330MW燃煤发电机组，锅炉为亚临界一次中间再热控制循环燃煤汽包炉，汽轮机组为中间一次再热，双缸双排汽凝汽式机组。热控DCS系统采用上海FOXBORO公司的I/A控制系统，系统包含了DEH、MEH、FSSS、MCS、SCS、DAS等系统，ETS系统使用的是施耐德Modicon PLC控制系统。

二、现有ETS系统简介

2.1 现场设备概述

单台机组ETS系统现场设备主要包括4个遮断电磁阀和一个压力开关就地柜（EH油压低开关、润滑油压低开关、EH油压试验电磁阀、润滑油压试验电磁阀）。

危急遮断控制块上4个自动停机遮断电磁阀两两并联后再串联，形成双通道布置，1个通道中的任意一只电磁阀打开都将使该通道动作，但只有双通道同时动作时才会最终遮断汽轮机，具有较高的可靠性。

润滑油压、EH油压试验遮断块上各安装4只压力开关，也按照双通道形式布置。正常运行情况下，单通道中若有一只压力开关动作时，通过电控装置使此通道的2个遮断电磁阀都失电，使单通道动作。试验电磁阀按照双通道布置，用于进行遮断功能在线试验时，将所试验通道的介质压力降到遮断停机值，使通道上的压力开关发出遮断保护信号。

2.2 电控系统简介

单台机组汽机电子设备间中设置一台ETS机柜，该机柜中含有以下设备：3个ETS转速表、施耐德Modicon PLC系统卡件、汽轮机复位中间继电器、汽轮机跳闸中间继电器、就地跳闸、试验电磁阀供电电源开关。

ETS控制系统使用施耐德Modicon PLC控制系统，为提高保护系统可靠性，CPU、电源模块、输入/输出卡件均采用主、辅冗余配置，硬件配置如下：

电源模块：140 CPS 124 20            4只

中央处理控制器：140 CPU 65 150      2只

数字量输入模块：140 DDI 353 00       6只

数字量输出模块：140 DRA 840 00       8只

ETS控制系统接受TSI系统来信号（轴向位移、轴承振动、差胀）、现场来开关量信号（EH油压低、润滑油压低）、ETS转速表来超速保护信号（110%、114%）、FSSS系统来MFT信号以及DEH系统来信号（DEH遥控停机信号、DEH系统24V电源监视信号、DEH系统手动停机信号、DEH超速保护信号（110%）。

目前，ETS保护逻辑由两部分组成：DEH系统中遥控停机逻辑及ETS系统停机保护逻辑。遥控停机逻辑（高压透平比低、发电机主保护动作、高压排汽温度高、发电机甩负荷、轴承温度高、汽机振动大、高压缸排汽压力高、汽机润滑油箱液位低、中压排汽温度高、背压超限运行超过5min、凝汽器真空低）组态于DEH系统控制器中，最终输出三个遥控停机信号通过硬接线送至ETS控制系统与其余信号一起参与停机保护逻辑组态，最终输出停机遮断信号送至跳闸电磁阀供电回路以达到遮断汽轮机的目的。

三、改造方案概述

保持就地设备（跳闸电磁阀）及跳闸电磁阀供电方式不变，仅将ETS控制系统纳入DCS控制系统。

为实现DEH控制功能与ETS保护控制功能分散的原则，在ETS控制柜中新增一对FOXBORO FCP280控制器，将原遥控停机逻辑整体挪至新增ETS控制器中，遥控停机逻辑中汽机振动大信号改为由TSI控制柜直接送至ETS控制柜中。取消DEH机柜送至ETS机柜的遥控停机信号，保持DEH系统110%超速保护信号、DEH系统24V电源失电、DEH系统手动停机信号至ETS控制系统接线不变。保持TSI系统机柜的轴向位移保护信号、差胀保护等信号至ETS控制柜的接线不变，主控室操作台手动遮断汽轮机停机按钮硬接线保护保持不变。

ETS控制柜中三只转速表、跳闸电磁阀供电电源开关保持不变，拆除施耐德Modicon PLC控制系统硬件，新增一对FOXBORO FCP280控制器、一对FOXBORO系统电源模块、FOXBORO卡件底板、FBM219卡件、FBM207卡件、FBM242卡件，在新增ETS控制器中重新组态ETS控制逻辑，并将最终遮断停机输出信号送至跳闸电磁阀供电回路。

四、改造后预计效果

同改造前的ETS系统相比，新ETS系统具有以下优势：

1、改造后的ETS系统很大程度上简化了系统构成，ETS控制系统设备品牌、型号与DCS控制系统达到了统一，为备品件的准备提供了便利，不会出现因施耐德Modicon PLC卡件停产所带来的因备品件短缺而使机组主保护系统可靠性、安全性降低的不利现象。

2、ETS控制系统纳入DCS控制系统后，可以直观地在DCS控制系统上位机中直接调阅ETS控制系统保护组态逻辑，可以方便地对整个ETS系统进行直观的状态监视分析，对系统状态和众多过程设置声光报警以及其它多种附加功能，完善对ETS系统的维护和检修手段，提高机组自动化水平。

3、ETS控制系统纳入DCS控制系统后，可以解决改造前ETS控制系统与DCS控制系统之间通讯所带来的不便与可能出现的通讯中断问题，大大提高了机组运行的安全稳定性。

五、总结

5.1 必要性

施耐德Modicon PLC系统硬件已停产，为提高机组运行的安全性、可靠性、稳定性，同时提高ETS系统的可维护性、可操作性，保证机组控制系统的一致性，建议将ETS控制系统纳入DCS控制系统。

5.2 可行性

    现FOXBORO控制系统可靠性高、执行周期短、动作速度快，可以保证在出现紧急情况下，立即停止汽轮机的运行，保证机组的安全。

此外，公司ETS系统资料完整，逻辑、调试卡、保护定值卡、机柜接线图均齐全，ETS系统纳入DCS系统的整体工作量、改造成本处于可估范围内，现场设备可保持不变，ETS机柜、ETS转速表及跳闸电磁阀供电电源均可利旧，故ETS系统纳入DCS控制系统具备可行性。

作者简介：杨海洋（1986.04-），男，大学本科，汉族，工程师。现从事部门热工管理工作。