ETS汽机保护

目录•１、简介•２、汽轮机岛组成•３、系统图•4、ETS的功能•5、输入信号•6、输出信号•7、ETS保护系统•8、机械保护系统•9、试验•10、举例润滑油压低谢谢观看！END为了保证大型汽轮机设备的安全稳定运行，必须对其各个重要参数进行监视，而当这些参数超限时，就要通过人为的措施或自动装置使汽轮机跳闸，关闭所有汽门，避免事故的发生或扩大，这套保护装置就叫ETS----EmergencyTripSystem，即汽轮机紧急跳闸系统。ETS----EmergencyTripSystem——汽轮机紧急跳闸系统简介DEHMEHBPCETS汽机岛热控汽轮机岛一体化组成监视汽轮机的转速、控制油压低等信号，接受外部或内部产生的跳闸信号，根据保护跳闸逻辑，发出汽轮机遮断信号，使危急遮断跳闸电磁阀得电跳闸或失电跳闸。通过释放危急跳闸系统ETS的液压油，汽轮机所有蒸汽进汽阀快速关闭，使汽轮机跳闸。另外还可进行保护信号和跳闸电磁阀的在线动作试验，送出跳闸首出原因和跳闸信号。ETS的功能系统图•1、系统总图•2、逻辑图保护系统的输入信号可以分三类：1、轮机的保护跳闸信号2、复位指令及状态显示信号3、ETS系统本身的一些重要信号另外，有些机组还设计有其他一些跳闸输入信号如：（A）汽轮机断流保护，延时10秒；（B）除氧器水位高高；（C）#1低加水位高高；（D）无循泵运行，等等。(我厂没有)其中一些跳闸信号还附加有相应的联锁条件，为了保障信号的可靠性，避免信号误动和拒动，对一些跳闸信号采取冗余输入和跳闸延时处理。输入信号汽轮机的保护跳闸信号即汽轮机正常运行时需要监视的一些重要参数，一般包括：振动大、轴向位移大、超速、胀差大、凝汽器真空低、控制油压低、润滑油压低、润滑油位低、MFT（即锅炉跳闸信号）、油开关跳闸（即发电机解列）、发变组故障、发电机逆功率动作、发电机失去定子冷却水、高压缸排汽压力高、高压缸出口金属温度高、第一级排汽温度高、低压缸排汽温度高、DEH失电、轴承瓦温高、高压缸或中压缸上下缸温差大以及手动打闸，等等。当这些参数越限时，则可能威胁汽轮机的安全稳定运行和损坏汽轮机的寿命，因此必须通过跳闸系统紧急关闭所有蒸汽进汽汽门（包括所有主汽门和调节汽门），使汽轮机处于跳闸状态，避免事故的发生或扩大。汽轮机的保护跳闸信号复位指令及状态显示信号包括ETS系统复位按钮信号、系统已复位信号（安全油压或控制油压建立）和跳闸电磁阀（及其相应的闭锁电磁阀）、部分跳闸信号的试验按钮接点输入信号，以及ETS系统试验时所用的一些反馈信号，比如行程开关和油压开关。复位按钮信号用于将ETS系统的跳闸回路复位，当无任何跳闸输入信号存在时，使跳闸指令复归，跳闸电磁阀恢复跳闸前的状态，安全油压、控制油压重新建立，为汽轮机的再次启动准备好必要条件。复位指令及状态显示信号第二页•系统已复位信号指的是安全油压和控制油压的确已建立，一般采用控制油压开关或安全油压开关的输出接点作为反馈的依据，同时将复位信号送到汽轮机控制系统，作为其运行汽轮机正常控制作用的条件。•跳闸电磁阀（及闭锁电磁阀）和部分跳闸信号的试验按钮接点输入信号就是由外界提供干接点（通过按钮或开关把柄），或通过其他系统的画面操作输出到继电器，再由继电器提供干接点信号到ETS系统，对跳闸电磁阀、闭锁电磁阀和一部分跳闸信号进行在线试验。同时这些试验又有相应的反馈信号送到ETS系统中，来检验试验的的正确动作与否。返回ETS系统本身的一些重要信号，以监视保护系统本身的工作情况。主要包括主电源及各分布电源的供电状态（即处于供电还是失电状态，可以采用电源监视继电器的干接点作为输入信号）和主副控制器的运行状态（如处理器处于故障或OK状态）等。因为汽轮机保护系统的重要性，主电源、分布电源和处理器都采用冗余配置，主电源配置UPS（不间断电源系统）和保安电源，正常情况下一同供电，每一路主电源都带两路分布电源（少数系统设计为一路主电源只带一路分布电源，保险系数降低），而这两路分布电源又分别供给两个处理器，即每一个处理器的电源也采用冗余配置，这样只要一路主电源和其相应的一路分布电源正常，则两个处理器都能正常工作。ETS系统本身的一些重要信号保护系统的输出信号主要包括跳闸指令、跳闸信号及跳闸首出原因、试验电磁阀（及其闭锁电磁阀）的输出指令，以及系统本身的报警信号。1、跳闸指令2、跳闸信号及首出跳闸原因信号3、试验电磁阀的输出指令4、系统本身的报警信号保护系统的输出信号ETS的跳闸指令直接送到就地，通过跳闸电磁阀的失电或带电动作，使控制油压失去，关闭汽轮机所有阀门，使系统处于跳闸状态。为了保证跳闸信号的正确动作，跳闸指令的输出根据跳闸电磁阀的数量和油路设计一般有三种情况：a、二取一两个跳闸电磁阀任一动作，都释放危急跳闸系统的液压油，使汽轮机跳闸。这种设计容易发生误动，较少采用。b、三取二三个跳闸电磁阀任两个动作，都释放危急跳闸系统的油压，使汽轮机跳闸。这种设计从逻辑上说很合理，即防拒动又防误动，从软件和继电器上也容易实现三取二逻辑设计，但用机械油路实现三取二逻辑则较困难，实际应用中有一部分机组的跳闸系统如此设计。c、四取二四个跳闸电磁阀分两组，先并联后串联，每一组中都至少有一个跳闸电磁阀动作则释放危急跳闸系统的油压，使汽轮机跳闸。这种设计应用最多，因为除即防拒动又防误动外，用机械油路很容易实现逻辑设计，与保护控制系统的接口也容易实现。(我厂EH油压低、润滑油压低、真空低均采用四取二）跳闸指令跳闸信号及首出跳闸原因信号送到ETS的输出通道或DCS等其他系统来显示，主要是为了迅速、准确地分析跳闸原因。其中首出跳闸原因逻辑回路可在ETS系统中作出，也可由DCS系统根据ETS送出的跳闸信号自行做出，但这就要求DCS系统的硬件和软件有很强的实时性，即硬件要有很快的采样周期，甚至达到毫秒级，软件也要有很快的运算周期或扫描周期，以保障显示真正的跳闸首出原因。为了区分跳闸信号和首出跳闸信号，ETS系统中跳闸信号可用长信号送出，而首出跳闸信号用脉冲信号送出以示区别，即在ETS的LED上或DCS系统的画面显示上以颜色或字符闪动来提醒运行人员跳闸首出原因。跳闸信号及首出跳闸原因信号系统本身的报警信号主要送到DCS等其他系统，用来显示ETS系统的主电源、各分布电源和控制器的工作状况，以及单个跳闸信号的输入变化情况，为运行和检修人员及时提供ETS系统状态信息。系统本身的报警信号ETS汽轮机保护系统•1、振动大跳机•2、轴向位移大•3、超速•4、胀差大•5、凝汽器真空低•6、控制油压低•7、润滑油压低、润滑油位低•8、MFT•9、油开关跳闸、发变组故障、发电机逆功率•10、高压缸排汽压力高、高压缸排汽温度高、一级排汽温度高、低压缸排汽温度高•11、手动打闸•12、失去定子冷却水•13、DEH失电1、振动大跳机•振动包括各个轴承处的振动，它指的是各轴承处汽轮机动静部分之间的径向间距，应保持在合理的设计允许的范围之内；同时，振动是反映汽轮机转子静、动平衡程度的重要依据，通过分析各轴承处的振动幅值和振动相位，可以了解转子的动平衡特性，为加重块以减轻机组的振动提供直接的重要依据。•汽轮机的振动根据测量和显示形式的不同为相对振动和绝对振动，其中相对振动指的是大轴相对于汽缸的振动幅值，一般采用涡流式探头测量；而绝对振动指的是大轴相对于汽缸的相对振动与轴承盖相对于基础的绝对振动的矢量复合后的振动幅值，一般用一个涡流式探头和一个压电式探头测量。按照一般的安装设计，从机头向发电机看右侧为X方向，安装一组相对振动探头，测量大轴的相对振动；左侧为Y向，安装一组复合振动探头，测量大轴的绝对振动。振动大停机指任一相对振动或绝对振动幅值达到跳闸值，即采取或逻辑。振动的报警值一般为0.125mm，跳闸值为0.254mm，具体值根据厂家提供的数据确定。同时，不同转速范围内的振动报警与跳闸值也可能不同（如转速666rpm时，报警值0.076mm，跳闸值为0.102mm；转速666rpm时，报警值0.125mm，跳闸值为0.254mm）。为避免信号误动，跳闸输出信号通常加1秒的延时。见图返回2、轴向位移大•轴向位移指的是大轴轴向推力盘与轴向推力轴承之间的相对位移，即汽轮机轴向推力轴承处动静部分的水平间隙。因为推力轴承承受蒸汽作用在转子及动叶片上的轴向推力，并确定了转子的轴向位置，因此轴向位移就表明了推力轴承所承受的力的大小，也表明了推力瓦块表面乌金的磨损程度，为了保证设备的安全，它应保持在合理的设计范围之内。实际应用中，轴向位移的零位一般定在轴向推力间隙的中间，以大轴向发电机侧移动为正方向，因此轴向位移的报警和跳闸就各有正负两个值，如报警值为±0.9mm，跳闸值为±1.0mm。•轴向位移报警通常采取逻辑或，即任一轴向位移大或信号坏则发出报警信号；轴向位移大跳闸逻辑则根据安装的探头数量可采取相应的措施，如果安装三个探头则采取2/3逻辑，安装四个探头时分两组1A、1B和2A、2B（具体安装如下图所示），跳闸逻辑采用（1A+1B）*（2A+2B），即先或后与（或者先并联后串联），即两组中均有一个轴向位移达到跳闸值则系统跳闸。轴向位移传感器单个故障时报警，2/3故障时跳机。为避免信号误动，通常加1秒的延时。见图返回3、超速•转速是汽轮机需要监视的一项重要参数，它直接联系着汽轮机的安全稳定运行，汽轮机转子根据材料、重量和结构设计都有所能承受的最大安全转速，当然实际设计的超速动作值要保守一些。超速保护根据动作值包括初级电超速（一般为额定转速的109%~110%，如通常取3300rpm）、危急电超速（一般为额定转速的113%，即3390rpm）和机械超速（一般为额定转速的111%~113%）。其中初级电超速和危急电超速通常由ETS系统实现，采用2/3（三取二）逻辑，超速跳闸信号由ETS系统的测速卡接受汽轮机的转速信号后，产生超速信号，或由其他系统测量转速信号后直接将超速保护信号送到ETS系统中。机械超速指受弹簧力作用的飞锤在汽轮机运行到一定转速下飞出，通过机械机构泄掉控制油压，关闭所有汽门。初级电超速保护可以通过试验按钮切除（为了保证操作的正确性，一般设计有切除确认按钮，避免误操作），以便做机械超速试验和危急超速试验，而危急电超速保护功能一直起作用，不允许切除，以保障汽轮机的绝对安全。机械超速试验可以通过注油试验或直接升汽轮机转速来完成。•为了保证系统的安全和信号稳定，有的机组还设计有其它一些超速动作逻辑如：•1、转速加速度超限：16%/sec（或≧480rpm/sec），信号来自冗余测速卡件或冗余处理器，即通过硬件或软件形成跳闸信号送进ETS系统；•2、转速信号丢失或故障：指几个转速信号相互不一致或转速信号探头故障以及信号丢失，（包括加速度超限，或转速大于某一值（如300rpm）却仍有零转速信号存在，或转速小于某一值（如2rpm）却无零转速信号存在），转速信号单个故障时报警，2/3转速信号故障时系统跳闸。其中，零转速信号由硬件产生，而转速大于或小于某一值由软件产生，这样就比较了系统软硬件的工作情况，避免保护误动。•另外，现在的汽轮机控制系统中一般还设计有103%（3090rpm）超速动作，输出此信号时，通过泄掉各调节汽门的控制油压使其关闭，同时阀位指令输出为零，但主汽门并不关闭，即系统不跳闸。当转速低于3000rpm（或2950rpm）时，再逐步开启调节汽门，恢复正常转速调节功能。4、胀差大•汽轮机转子的质量比汽缸小得多，工作时四周有蒸汽流动。因此在启动及正常工作时，转子的膨胀量大于汽缸，使得转子与汽缸之间产生相对膨胀，即称差胀或胀差。胀差根据安装位置分为高压缸胀差、中压缸胀差和低压缸胀差，分别测量汽轮机不同部位的胀差。胀差大保护所监视的就是胀差探头安装处汽轮机各部分动静间隙是否达到最大允许值（跳闸值），以跳闸汽轮机，避免引起动静部分机械摩擦。•汽缸与转子的膨胀死点不同，内缸与外缸的膨胀死点又有差别，这些因素使得汽轮机不同截面的动静部分轴向间隙不同。在机组启动时，转子、汽缸受蒸汽加热后均发生膨胀，汽缸以轴向