DCS热控培训完整版

印尼INDRAMAYU项目学员热控培训大纲

1、FSSS炉膛安全监控系统介绍

1.1BCS（程控点火系统）的具体功能

a 锅炉点火准备

b 点火枪点火

c 油枪点火

d 煤燃烧

1.2FSS（灭火保护系统）的具体功能

a 炉膛吹扫

b 油燃料系统泄漏试验

c 燃料跳闸（MFT）

2、ETS汽轮机危急遮断系统介绍

2.1 ETS保护的功能及必要性

2.2 ETS保护动作的触发条件

2.3 ETS保护动作的结果及对象

2.4 ETS保护的逻辑图

2.5 常见故障及处理（具体事例）

3、DEH

3.1 DEH控制系统控制系统主要功能

3.1.1自动整定伺服系统静态关系。

3.1.2自动挂闸。

3.1.3 启动前的控制和启动方式：

自动判断热状态。

3.1.4 转速控制：

设置目标转速、设置升速率、过临界、暖机、3000r/min定速。

3.1.5 负荷控制：

并网带初负荷；

升负荷：目标、负荷率、暖机；

负荷控制；

主汽压力控制；

一次调频；

CCS控制；

阀位限制；

主汽压力限制。

3.1.6 超速保护。

3.1.7 在线试验：

喷油试验；

电气超速试验、机械超速试验；

阀门活动试验；

主遮断电磁阀试验；

阀门严密性试验。

3.1.8 自动/手动方式之间的切换。

3.1.9 ATC热应力控制。

3.1.10 ETS保护停机系统控制

3.2 DEH系统常见故障的原因分析及解决办法

FSSS炉膛安全监控系统介绍

1、概述

炉膛安全监控系统，它的英文名称为Furnace safeguard supervisory system，简称Fsss，

它是现代大型火电机组锅炉必须具备的一种监控系统，它能在锅炉正常工作和启停等各种运行方式下，连续地密切监视燃烧系统的大量参数与状态，不断地进行逻辑判断和运算，必要时发出动作指令，通过种种联锁装置，使燃烧设备中的有关部件严格按照既定的合理程序完成必要的操作或处理未遂性事故，以保证锅炉燃烧系统的安全。

对锅炉最大的威胁就是锅炉炉膛爆燃。炉膛爆燃主要是由于炉膛中积存的可燃混合物突然被点燃而引起的。这种爆燃严重危及到人身、设备及电厂安全运行。随着锅炉容量的增加，设备日益复杂，要监控的项目很多，特别是在启停过程中操作十分频繁，即使最熟练的运行人员，误操作也难免发生，因此对于大容量的锅炉必须具备一个周密可靠的安全监控系统，以确保锅炉安全运行

一般情况下，Fsss分灭火保护和程控点火两个子系统，灭火保护（FSS）和程控点火系统（BCS）。

1.1、BCS（程控点火系统）的具体功能

1.1.1锅炉点火准备(点火前清扫)

点火前清扫的目的是为了在启动前把炉膛及烟道内积聚的没有燃烧的燃料和气体清除掉。为此要有一个合适的风量并通过一定的时间，一般采用全负荷的30%风量，吹扫时间是5分钟。进行吹扫必须满足规定的清扫许可条件，如所有制粉系统停运，热风门全关，所有油阀全关，至少有一对送引风机在运行，辅助风挡板在调节位置，火焰监测器指示“无火焰”

等等。这也是对火焰监测系统和燃烧设备的一次全面检查。当满足所有许可条件时，炉膛吹扫5分钟，将可能积聚在炉膛和锅炉任何部分的燃料和空气混合物清除掉。

点火前炉膛吹扫条件

1.1.1.1 无ＭＦＴ

1.1.1.

2. ＦＳＳＳ电源正常；

1.1.1.3. 至少一台送风机运行且风门挡板打开；

1.1.1.4. 至少一台引风机运行且风门挡板打开；

1.1.1.5. 一次风机均停；

1.1.1.6. 至少一台空预器运行且风、烟道打开，且停运的空预器完全隔离；

1.1.1.7. 所有磨煤机一次风入口档板关；

1.1.1.8. 所有磨煤机出口阀关，给煤机出口阀关；

1.1.1.9. 所有磨煤机停运，所有给煤机停运；

1.1.1.10. 空气流量大于30％ＭＣＲ；

1.1.1.11. 炉膛压力正常；

12. 油泄漏试验完成；

13. 点火油阀、主油阀全关；

14. 所有二次风控制挡板均在点火位置；

吹扫中断

当吹扫在进行的时候，若吹扫允许条件失去一个，“吹扫允许”信号消失，吹扫计时随着中断。为了确保安全，待排除故障后在重新进行第二次吹扫计时，为了使运行人员随时了解吹扫过程的状态，系统可以设置“吹扫中断（PURGE INTERRUPUT）”信号逻辑。

吹扫中断后，必须重新建立吹扫条件，吹扫时间重新计时5分钟，直至吹扫成功的结束，锅炉才能输入下一步的点火工作。

1.1.2 点火枪点火

1.1.3 油枪点火

当清扫完成后，在满足一定的许可条件下，暖炉油才能投入运行，典型的许可条件为：a.清扫完成； b.主油管跳闸阀打开；c.油压正常；d.油温正常；e.雾化蒸汽压力满足。当上述条件满足后，操作人员发出启动指令，启动暖炉油枪，点火顺序是自动进行的。

即1.1.1、1.1.2和1.1.3总称为点火程控

启动点火器组程序：

１，插入油枪；

２，插入高能点火器；

３，打开吹扫阀，吹扫油抢；

４，吹扫时间（如１０－２０ｓ）达到后关吹扫阀，高能点火器通电打火；５，开油枪油阀；

６，点火延时（如１５秒）到，高能点火器断电缩回；

启动点火器组按上述步骤顺序进行，与燃烧器控制分组相对应，点火器也是分组控制；一组油枪同步动作，程序每执行一步，需收到其反馈信号后才能执行下一步程序，否则超时报警，点火失败；应注意到高能点火器的通电打火时间为定值（如１５秒）

停运点火器组程序：

１，插入高能点火器并通电；

2, 关闭油枪油阀；

３，打开吹扫阀，吹扫油枪（如１ｍｉｎ）；

４，关闭吹扫阀；

５，高能点火器断电并缩回；

６，缩回油枪．

1.1.4 煤燃烧

当锅炉已经点火暖炉，在满足一定的许可条件下，启动煤燃烧器，即投入磨煤机运行。许可条件主要有：a.汽包压力＞3.5MPa；b二次风温合适；c一次风压合适；d必须有毗邻层的点火源支持能量。这一许可条件是最重要的，只有具有足够的点火支持能量,才能保证主燃料进入炉膛即被点燃。

1.2 FSS（灭火保护系统）的具体功能

1.2.1 炉膛吹扫（锅炉灭火之后）

在主燃料跳闸或其他情况停炉后仍有一部分燃料进入炉膛，为了防止可燃混合物积存造成炉膛爆炸，在跳闸后，进行5分钟风量不小于30%的吹扫。

一般的锅炉跳闸后的吹扫准备条件如下。

（1）所有油枪喷嘴阀全关；

（2）燃油跳闸阀关闭；

（3）炉膛无火；

（4）风量不小于30%。

进行5分钟的跳闸后吹扫，5分钟之后发出“后吹扫完成（POST TRIP PURGE COMPLETE）”

信号。

在下列两种情况下可以停掉送风机和引风机。

（1）跳闸后吹扫完成，且炉膛压力高跳闸信号存在；

（2）MFT20秒后，且炉膛压力低跳闸信号存在。

1.2.2 油燃料系统泄漏试验

在锅炉点火前的炉膛吹扫之前必须进行油泄漏试验，检查暖炉油母管跳闸阀及各个油枪喷嘴阀是否严密，以保证当暖炉油母管跳闸阀关闭时无油漏入炉膛。

暖炉油母管泄漏试验程序见下图所示。

图中：

A点：油母管泄漏试验开始，暖炉油母管跳闸阀、再循环阀开启。

B点：再循环阀关闭。

C点：暖炉油母管跳闸阀关闭。

D点：油枪喷嘴阀泄漏检查周期开始。

E点：油枪喷嘴阀泄漏检查周期结束，再循环阀开启。

F点：再循环阀关闭，暖炉油母管跳闸阀泄漏检查周期开始。

G点：泄漏试验结束。整个试验时间共130秒。

当同时满足下列条件:

（1）所有油枪喷嘴阀关闭；

（2）暖炉油母管供油压力正常；

（3）暖炉油母管再循环阀关闭。

这时运行人员按动“油泄漏试验开始”按钮，则使油泄漏试验存贮器置位，发出“油泄漏试验进行”中的信号，指示灯亮。同时打开暖炉油跳闸阀和打开暖炉油母管再循环阀。保持15秒钟后关闭暖炉油母管再循环阀，再保持30秒钟关闭暖炉油跳闸阀，同时产生“注油冲压时间到”信号完成冲压过程，进入15秒钟的油枪喷嘴阀泄漏试验周期。在这15秒之内如油跳闸阀前后差压高，说明油枪喷嘴阀或油管道有泄漏现象，这时“油管道或油阀泄漏”、“油泄漏试验失败”和“油泄漏试验进行”存贮器复位，“油管道或油阀泄漏”和“油泄漏试验失败”指示灯亮，“油泄漏试验进行”指示灯灭，并进行“油泄漏试验失败”报警。运行维护人员须进行处理，处理好重新开始整个程序。如10秒油枪泄漏试验周期内无供油压力与母管压力差压大信号出现，则说明油枪泄漏试验成功，油枪泄漏试验周期结束。

油枪泄漏试验周期一结束，接着发出指令打开暖炉油母管再循环阀，保持10秒后，关闭再循环阀，经过60秒后，如暖炉油管压力低，说明暖炉油母管跳闸阀关闭严密，无泄漏现象，这时发出“泄漏试验完成”信号，“泄漏试验完成”指示灯亮，泄漏试验结束。如满足点火前炉膛吹扫条件，系统即进入炉膛吹扫周期。

1.2.3 燃料跳闸（MFT）

主燃料跳闸（MFT）也叫锅炉保护或锅炉跳闸是FSSS的重要安全保护功能，在出现任何危机锅炉安全运行的危险工况下，MFT动作将快速切断所有进入炉膛的燃料，即切断所有煤和油的输入，以保证锅炉安全，避免事故发生或限制事故进一步扩大。

主燃料跳闸逻辑一般具有首次跳闸原因指示功能，能对引起主燃料跳闸的初始原因进行记忆，并向运行人员显示出来，这样就方便了运行人员去查找故障的原因，及时采取正确的措施。

MFT的条件

锅炉的输入主要由三个方面组成，风、燃料、水，锅炉的长期稳定运行是依靠三者之间的平衡来实现的，通过燃烧燃料产生热能，风是保证燃料燃烧的必须媒介，产生的热能由水转化为高参数的蒸汽而带走，达到一个能量的平衡，而汽轮机利用蒸汽带动发电是锅炉的使用者，引起锅炉MFT的原因主要就是由于这几种物质的严重不平衡。

从各种工程实际应用系统中，可以对MFT做以下分类。

（1）风量失去平衡

①引风机全停

②送风机全停

③炉膛压力过高

④炉膛压力过低

⑤锅炉负荷＜30%且风量＜30%

（2）燃料失去平衡

①失去全部燃料

②燃料供应不稳

（3）水失去平衡

①汽包水位低（延时消除虚假水位）；

②汽包水位高（延时消除虚假水位）；

③给水泵全停

（4）燃烧工况异常（通常也是风煤比失去平衡引起）

①角火焰丧失

②全部火焰丧失

③临界火焰出现

上述仅是FSSS系统中通常具备的MFT条件，而对于锅炉这样一个复杂的系统来讲，存在的跳炉条件仅靠有限的条件是不可能全部包含的，另外，跳炉条件的大量引入系统增加了系统复杂性，也降低了系统可靠性。一般来讲，对于MFT条件的设置首先是考虑在运行过程中易发生的危险情况，这些情况下靠人工干预是无法逆转的，必须采取措施停止锅炉的运行，对于其他情况可以采用手动启动MFT的手段实现保护。

大型机组的MFT触发条件大致相同，一般包括下列几项。

（1）两台送风机全停；

（2）两台引风机全停；

（3）两台一次风机全停；

（4）炉膛压力过高；

（5）炉膛压力过低；

（6）汽包水位过高；

（7）汽包水位过低；

（8）燃料丧失；

（9）汽机跳闸；

（10）全炉膛火焰丧失；

（11）火检冷却风压力低；

（12）手动MFT；

（13） FSSS电源消失。

（14）两台空气预热器全停

主燃料跳闸条件的必需组成条件

主燃料跳闸条件一旦形成，就会触发MFT而紧急停炉，MFT虽能保障锅炉设备的安全，避免重大设备损坏事故，如锅炉爆燃事故，但MFT后的紧急停炉，必然是停止了机组的发电，给电厂造成电量上的经济损失，也给电网供电带来一定的负面影响，锅炉的再次点火启动必然增加燃油的消耗。为了保证MFT触发条件的可靠，应对主燃料跳闸条件的各个组成环节进行可靠性分析与设置。

（1）手动MFT

取源装置是采用2只按钮串联；按钮安装于便于操作的控制台上，有防止运行人员误动的措施。动作时2只按钮同时按下。

（2）两台送风机全停

两台送风机全停的停运信号直接取自马达控制中心（MCC），俗称6KV开关室的送风机的电气开关辅助接点；取源信号应防止进入同一块保护卡板。不可采用中间继电器的扩充接点，以提高可靠性。动作条件是两台送风机都在停止状态。

（3）两台引风机全停

两台引风机全停的停运信号直接取自马达控制中心（MCC），俗称6KV开关室的送风机的电气开关辅助接点；取源信号应防止进入同一保护卡板。不可采用中间继电器的扩充接点，以提高可靠性。动作条件是两台引风机都在停止状态。

（4）汽包水位过高/低

大型机组汽包水位过高/低信号应采用三取二逻辑，汽包水位信号应有三个独立的通道。采用三套水位测量装置，水位测量装置的取样点均匀布置在汽包两端和中间，采用单室平衡

容器和进口差压变送器，单室平衡容器上部不保温，变送器及仪表管路应有防冻措施；汽包水位保护定值应严格根据锅炉厂家设计并参照有关规程、反事故措施的要求。

（5）炉膛压力过高/低

炉膛压力高/低保护的检测一般采用均匀布置在锅炉燃烧稳定区的炉前及左右墙位置的三只压力开关；取样应有防堵措施；定值应严格根据锅炉厂家设计并参照有关规程、反事故措施要求；取源信号应防止进入同一保护卡板。采用三取二逻辑构成MFT条件，为避免炉膛压力瞬间波动而产生炉膛压力触发MFT，通常在逻辑条件上加上2~5秒左右的延时。

（6）燃料丧失

信号测点应取自电气给粉机（给煤机）接触器辅助接点与燃油主阀行程开关或油角阀行程开关；取源信号应防止进入同一保护卡板。所有给粉机停运与燃油主阀关闭或所有油角阀关闭条件满足构成MFT发出条件

（7）全炉膛无火

信号测点取自各燃烧器对应的火检装置与电气给粉机接触器辅助接点；火焰检测器安装严格按照规程要求，火检控制柜应采用双路电源，其中一路为不间断电源；取源信号应防止进入同一保护卡板。动作条件为每层火检四取三且各层均无火与给粉信号证实条件满足，延时1S 后动作。

对四角喷燃的CE锅炉来说，一般层火焰检测至少有三个以上火检未检测到火焰为该层无火，各层（包括油层和煤层）均发出“层火焰失去”信号，为全炉膛熄火。为了区别锅炉是正常停运还是事故（熄火）停炉，采用给煤机运行和油枪油阀状态等作为锅炉无火焰、失去火焰和有火焰的分辨依据，确保逻辑程序达到保护的目的。

（8）失去重要电源

不论是CCS电源还是FSSS电源，失去电源均指失去整个系统的电源，通常是由失去系统的220VAC电源引起的，通常CCS、FSSS的交流电源均采用不停电电源系统（UPS），并设置有备用/旁路220VAC电源。为了保证分散控制系统的正常工作，备用/旁路220VAC电源的切换时间要求小于5ms。

炉机电大联锁保护及其它

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。

一、炉、机、电大联锁保护系统

下图为炉、机、电大联锁保护系统框图。

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。

二、炉、机、电大联锁保护实例

单元机组大联锁取决于炉、机、电结构、运行方式、自动化水平等。下面以带有旁路系统的中间再热机组为例作一说明。该单元机组配置了两台汽动给水泵，给水泵的容量各为锅炉额定容量的50%。正常时两台汽动泵运行，一台电动给水泵(容量为30%)作为备用泵。

下图为单元机组联锁保护框图。

联锁条件及动作情况如下：

(l)锅炉停炉保护动作 (MFT)或锅炉给水泵全停时，机组保护动作进行紧急停炉。联锁保护动作紧急停机(发电机跳闸)，单元机组全停。紧急停炉后，机组保护动作，停全部给水泵。

(2)当汽轮发电机组因保护动作而紧急停机时，单元机组保护系统应自动投入旁路系

统，开启凝汽器喷水门，跳开发电机断路器，将锅炉负荷减到点火负荷(最低负荷)。

这里指出，紧急停机时跳发电机断路器的目的是防止汽轮机自动主汽门关闭后，发电机变为电动机运行，使汽轮机叶片鼓风而引起低压缸超温，目前国内汽轮机事故停机后一般不考虑发电机断路器跳闸，因此是否需要或沿时多久自动跳发电机断路器，需要根据汽轮机厂要求而定。

（3）发电机甩负荷或锅炉气压过高，则机组保护动作，同样投入旁路系统并开启凝汽器喷水门，锅炉减至点火负荷。

（4）1号和2号汽动给水泵有一台故障而停止运行，或给水压力低时，机组保护动作。

启动电动给水，经t延迟，检查给水泵是否已启动成功，如果电动（备用）给水泵启动成功，则给水系统可达80% (即50%十30%)，相应机组出力也调整为80%。若电动(备用)给水泵启动不成功，则机组保护动作将锅炉减负荷至50%(一台汽动泵运行工况)，相应的机组出力也调整为50%。

若1号和2号汽动给水泵全部停止运行，机组保护同样自启动电动(备用)给水泵，若启动成功，则机组出力调整为30%；反之，若启动失败，则发出给水泵全部停运信号，紧急停炉迫使整个单元机组停运。

(5)有关辅机出力不足，系指送风机、引风机等重要辅机的出力不足。例如，运行中

的两台送风机其中有一台故障，则锅炉负荷减至50%，机组出力相应减至50%。若两台送风机同时停止运行，则锅炉紧急停炉 (MFT)，整个单元机组停运。

第二章汽轮机保护（ETS）系统

随着汽轮发电机组容量不断增大，蒸汽参数越来越高，热力系统越来越复杂。为提高机组的经济性，汽轮机的动静间隙、轴封间隙都选择的较小。而汽轮机的旋转速度很高，在机组启动、运行或停机过程中，因操作不当或某些相关设备故障，很容易使汽轮机的转动部件和静止部件发生摩擦，引起叶片损坏、大轴弯曲、推力瓦烧毁等恶性事故。为保证机组安全启停和正常运行，需对汽轮机的轴向位移、转速、振动等机械参数，以及轴承温度、油压、真空、主汽温等热工参数进行监视和异常保护。当被监视的参数在超过报警值时，发出报警信号；在超过极限值时保护装置动作，关闭主汽门，实行紧急停机。实现这一功能的控制系统我们称之为汽轮机保护系统，也称为危机遮断系统或ETS系统（Emergency Trip System）。

第一节汽轮机保护系统发展过程

随着技术的进步，汽轮机保护系统的硬件也在不断提高。上世纪70年代中期以前，与安全相关的系统均由电磁继电器组成，部分采用固态集成电路构成。80年代开始采用冗余的标准型可编程序控制器（PLC）。随着对设备安全、人身安全和环境保护的要求越来越高，各工业企业和仪表自动化行业对过程安全功能，即有关安全系统的功能安全，给予了极大的关注。

在80年代中期以后，伴随着微电子技术和控制系统可靠性技术的发展，专门用于安全系统的控制器系统、安全型PLC和安全解决方案（Safety Solution）得到迅速发展和推广。

在上世纪90年代国外火力发电厂中，安全型控制系统和安全型可编程序控制器已经有了许多应用业绩，主要用于锅炉燃烧器管理系统（BMS）和蒸汽/燃气轮机控制和保护系统（ETS）。在八十年代初，火力发电厂应用DCS和PLC的初期，人们对采用软逻辑实现保护功能，对其动作速度和可靠性存有疑虑，因此与机组安全有关的功能（如汽机紧急跳闸系统ETS，主燃料跳闸MFT、汽机防进水保护、主要辅机的联锁保护等）大多数情况下采用电磁继电器或固态集成电路组成的硬接线逻辑。

随着PLC在电厂大量成功应用，以及PLC性能和可靠性的提高，在八十年代末期，电厂的ETS系统、FSSS系统、SCS系统开始大规模采用PLC控制，但只是普通的PLC。随着国内对设备安全、人身安全和环境保护的认识和要求不断提高，对安全型控制系统和安全型可编程序控制器在国内火力发电厂的应用越来越重视。上世纪末，ETS系统采用安全型可编程序控制器（PLC）的电厂越来越多，如：利港电厂、福州电厂、日照电厂等。

由电磁继电器或固态集成电路组成的硬接线逻辑保护系统的优点是直观，便于检修、成本低廉。缺点是所需硬件较多，能耗高；硬接线多，故障点多；动作迟缓，可靠性差，易引起误动和拒动；此外无事故追忆功能，不利于事故查找和分析。目前已基本淘汰。

采用普通PLC控制的汽机保护系统具有硬接线少，故障率低，易于与其它系统接口；与安全型PLC相比较，硬件成本相对较低，但可靠性相对较差。

采用安全型PLC的汽机保护系统安全系数高，一次性投入较大，但维护成本较低。可靠性在上述三种系统中最高。

此外，国内少数电厂利用DCS实现ETS功能，但这样做有时存在一些问题及安全隐患。如未采用独立的DCS机柜、不是独立的控制站、I/O卡件配置不合理、直流输出与其他系统公用等，可能不利于机组事故分析、运行管理和检修维护。ETS在DCS内部实现需要采用单独的DCS控制站，要求极快的运算速度。DCS系统处理的数据量较大，运算速度增加必然大幅增加成本。从可靠性和运算速度考虑，采用DCS实现ETS功能不如采用专用PLC。因此这种方式目前应用的不是很多。

第二节. 汽轮机保护系统项目设置

一、汽轮机保护系统的作用

在汽轮机启、停和正常运行时，对轴向位移、转速、轴振动、轴承振动、轴承温度、润滑油压、控制油压、凝汽器真空、主汽温、汽缸温度等相关参数进行实时监控，当被监视的参数超过报警值时，发出报警信号；当监视参数超过极限值时ETS保护装置动作，关闭汽机主汽门和调门、抽汽逆止们等，实行紧急停机。同时将汽轮机跳闸信号送出，联跳锅炉和发电机（机炉电大联锁）,安全地将机组停运，目的是不扩大事故范围，把损失降至最低，保护主设备。

常见的汽轮机保护的逻辑框图如下3-1图

图3-1 汽轮机保护逻辑框图

通常情况下用主汽门关闭信号作为进入FSSS、电气保护的汽轮机跳闸信号。

二、汽轮机主要保护项目及功能

1、凝汽器真空低保护

当凝汽器真空下降时，会造成汽轮机内焓下降，不仅影响汽机效率，同时会产生水滴，对汽轮机低压叶片产生水击，损坏叶片。因此几乎所有机组都将真空保护设计为汽轮机的主保护。根据机组设计的不同，有的机组采用压力开关采集真空低信号直接送至ETS系统跳闸。有的则采用变送器，将凝汽器压力信号送至DCS系统进行处理，经过限值判断后送至ETS系统跳机。一般采用三取二逻辑。

关于真空测点的安装，必须注意以下两点：

（1）变送器或压力开关的安装位置标高要高于采样点位置。

（2）取样管中间不能有“U”型弯。这样做的目的是防止取样管积水，影响测量。

2、润滑油压低保护

汽轮机润滑油系统是保证汽轮机安全运行的重要辅助系统。如果润滑油压过低，会造成轴承冷却不够，油膜建立不当，甚至烧瓦等重大设备损坏事故。因此润滑油压低保护是必不可少的保护。

润滑油压的测量也分为压力开关和变送器两种。一般用于汽机跳闸的压力取样管从冷油器后润滑油母管上开取样口。

3、EH油压低保护

EH油是汽轮机油动机的工作介质，也就是通常所说的抗燃油。如果EH油压过低，油动机的工作驱动力就会降低，会造成调阀开启速度变慢，主汽门缓慢关闭，引起汽轮机调节系统异常，不能满足机组安全稳定运行要求，因此大型电调机组，设置了此项保护。EH油压的测量也分为压力开关和变送器两种。

4、汽轮机温度保护

汽轮机温度保护主要包括汽轮发电机轴系轴承温度保护、发电机定子线圈温度保护、高压缸排汽温度保护等。

5、锅炉MFT保护

当锅炉跳闸后，汽轮机跳闸，然后联跳发电机，实现机炉电联动，防止发电机逆功率动作。

6、发变组保护

当发电机、主变以及线路发生故障，危及机组安全稳定运行时，发变组保护系统发出跳闸信号送至汽轮机保护（ETS）系统，及时将机组安全停运，防止事故扩大。

7、超速保护

超速保护是汽轮机保护一项重要内容，当汽轮机转速超过汽轮机转子根据材料、重量和结构设计所能承受的最大安全转速时，机组停止运行，防止事故扩大。一般分为机械超速保护和电超速保护。

8、轴向位移保护

为使汽轮机轴向推力轴承处动静部分的水平间隙保持在合理的设计范围之内而设定的一项安全保护措施。

9、轴承振动

为保证各轴承处汽轮机动静部分之间的径向间距保持在合理的设计允许范围之内而设定的一项安全保护措施。

10 手动打闸

手动打闸是汽轮机保护系统的最后一道保护措施，在试验汽轮机跳闸系统、测量阀门关闭时间及汽轮机处于危急情况时人为地使汽轮机跳闸。

11 DEH失电

DEH即汽轮机数字电液调节系统因失去所有能正常工作的电源系统而无法控制汽轮机，为安全起见跳闸汽轮机。

12、其它保护

除了上述几项保护外，汽轮机保护还有：相邻抽汽间压力偏差保护、火警保护、通

讯总线故障保护等等

三、ETS保护动作对象

从上图可以看出，ETS系统发出的跳闸信号分别送到下列系统，并动作相应设备：1. 汽机EHA系统（电液式作动器）：EHA系统接受ETS跳闸信号后，动作主汽门、调门跳闸

电磁阀（采用反逻辑时使电磁阀线圈失电；采用正逻辑时则使电磁阀线圈带电），将跳闸油压泄掉，快速关闭主汽门和调门。

一般跳闸电磁阀会采用四取二逻辑。四个跳闸电磁阀采用串并联方式，即AST1和AST3并联，AST2和AST4并联，然后串联。只有当AST1、AST3中有一个动作且AST2、AST4中有一个动作，机组才跳闸。

2．汽轮机抽汽系统

设计汽轮机抽汽系统的目的是提高汽轮机的热效率，一般使用抽汽的热力系统有凝水加热器（低加）、给水加热器（高加）、除氧器、汽动给水泵（小汽机）、辅助蒸汽系统等。

在汽轮机跳闸甩负荷时，抽汽管道和加热器内储存的能量可能使汽水倒流，引起汽轮机反转甚至超速。为防止此类事故发生，在抽汽管道上设计了气动逆止门。当ETS系统发出汽机跳闸信号时，需要快速关闭气动抽汽逆止门，防止汽轮机超速。此外，当高压加热器、低压加热器、除氧器的水位出现异常时，为防止水、汽通过抽汽管道流入汽轮机缸体内，也需要快速关闭气动抽汽逆止门。

3．汽轮机旁路系统

当ETS系统发出跳闸指令后，联开汽机高压旁路系统，将多余的蒸汽通过高压旁路系统引至再热器，防止过热器超压；联开汽机低压旁路系统，将再热器内多余的蒸汽通过低压旁路系统引至凝汽器，防止再热器超压。

4．FSSS系统

汽轮机跳闸后是否需要锅炉跳闸，一般设计了逻辑判断。当负荷较低，且汽轮机跳闸后，高旁回路、低旁回路都能正常打开，则没有必要锅炉跳闸；否则，ETS系统发出的跳闸信号送到FSSS系统，将炉侧的一次风机、燃料供应系统停运，实现机、炉联锁。

5. 电气保护系统

ETS系统发出的跳闸信号送到电气保护系统，将发电机主开关断开，将发电机解列，防止因逆功率损坏发电机。

第三章 ETS故障实例

1. 情况介绍：

某机组电气UPS电源因故切换，在切换过程中电源发生故障，出现一分钟左右的断电现象，使使用UPS电源的汽轮机保护装置ETS主PLC因此失电，在UPS电源恢复正常后，热控人员合闸ETS系统的UPS电源开关，此时ETS的主PLC送出“机组跳闸”信号到DCS系统，DCS系统根据逻辑设计关闭所以抽汽电动门及抽汽逆止门，小汽轮机因此失去冲转汽源而转速下降，锅炉的汽包水位迅速下降，致使汽包水位低低保护动作，锅炉MFT，汽轮机跳闸，发电机解列。作为热控技术人员，在这里我主要分析ETS系统主PLC送电时向DCS发出“机组跳闸”信号的原因和避免此类事故的解决措施。

2. 原因分析：

下图1是ETS跳闸逻辑的原理图。

说明：“LR1”是挂闸按钮输入触点，用于机组挂闸操作；

“TRIP1”是通道1跳闸，指通道1因某一条件动作而跳闸；

“TRIP2”是通道2跳闸，指通道2因某一条件动作而跳闸；

“AST1”到“AST4”是4个跳闸电磁阀的输出信号；

“LR”是机组已挂闸信号；

“UNITTRIP”是机组跳闸信号，它与“LR”信号相反。

机组正常的操作步骤是，当ETS的PLC正常工作时，在无跳闸条件存在的情况下按挂闸按钮,此时“TRIP1”、“TRIP2”、“LR1”均为1，所以“AST1”和“AST2”为1并保持，“AST3”

由0变为1，电磁阀AST1和AST3带电，通道1复位。同理，电磁阀AST2和AST4带电，通道2复位,已复位信号“LR”为1，机组跳闸信号“UNITTRIP”消失，送到DCS的跳闸信号失去，抽汽逆止门和抽汽电动门可以打开，机组正常运行。

当ETS主PLC的UPS电源失去时，机组跳闸信号“UNITTRIP”触点因为PLC停止工作而处于打开状态，这与PLC上电后在机组挂闸时的状态一致，所以不会引起机组跳闸，但当PLC上电时，虽然不存在跳闸条件，即“TRIP1”、“TRIP2”均为1，而挂闸按钮“LR1”是脉冲信号，只有按复位按钮才能为1，默认情况下为0，所以“AST1”、“AST2”、“AST3”、“AST4”状态为0，已复位信号“LR”为了0，跳闸信号“UNITTRIP”为1，但由于ETS系统的副PLC工作正常，主副PLC的跳闸电磁阀输出为并联，故四个跳闸电磁阀仍然带电，机组不跳闸。而主副PLC的机组跳闸信号“UNITTRIP”触点也是并联，所以送出“机组跳闸信号”

到DCS系统联关抽汽逆止门和抽汽电动门。

从而得出结论，ETS系统PLC上电时的默认状态为跳闸，而且任一PLC都能送出“机组跳闸”信号到DCS，这就是为什么主PLC的UPS电源消失后重新送电触发机组跳闸信号的原因。而对于ETS系统的设计来说，由于主副PLC互为备用，主PLC的失电和送电不应该影响副PLC的正常工作和输出输入状态的变化，而且汽轮机也并没有因为主PLC失电和送电而跳闸，最终的跳闸是因为机组大联锁动作所致，所以这次主PLC送出“机组跳闸”

信号到DCS与ETS送出跳闸信号去跳闸汽轮机并不一致，也就是说这次主PLC不应发出“机组跳闸”信号,这是设计上的问题。

3. 解决方案研讨：

为了合理解决问题，详细讨论了各种方案，比较优缺点，具体情况如下：

1) 加装继电器，由信号“UNITTRIP”触发，经过继电器的常闭接点送到DCS。优点：任一PLC

的失电和送电不会误发“UNITTRIP”；缺点：a、信号常带电，容易误动，b、加装继电器，增加故障点。

2) 修改逻辑如下图2，即将“LR”的常闭接点改为常开，在DCS侧将信号取“非”。优点：任一

PLC的失电和送电不会误发“UNITTRIP”；缺点：信号常带电，容易误动。

图2：修改后的逻辑原理图

3) 将主副PLC送出的机组跳闸信号由并联改为串联。优点：任一PLC的失电和送电不会误发

“UNITTRIP”；缺点：在PLC失电后要很及时地恢复电源，并按复位按钮，使跳闸逻辑正常工作，不然会误跳。这给运行和检修人员带来繁重的工作量，于机组安全也不利。

4) 将主副PLC送出的机组跳闸信号由并联改为串联,加装继电器，由信号“UNITTRIP”触发，

经过继电器的常闭接点送到DCS。优点：任一PLC的失电和送电不会误发

UNITTRIP LR

“UNITTRIP”；缺点：加装继电器，增加故障点。

5) 将DCS中用于联锁关闭抽汽电动门和抽汽逆止门的“机组跳闸”信号改由就地来的ETS油压

开关实现，开关定值6.89MPa，如果ETS油压低于6.89MPa，则机组跳闸，自然要求联关抽汽电动门和抽汽逆止门。优点：不影响ETS和DCS的所有已有功能的正常作用，任一PLC 的失电和送电不会产生误动信号；缺点：精确校验ETS油压开关，并检查接线可靠。

4. 方案确定

总结以上方案的优缺点，最终一致同意采用方案五，即改用ETS油压开关进行联锁功能，避免了因为ETS系统的电源故障而引起的误动，保证了机组的安全稳定运行。

DEH系统

DEH控制系统控制系统主要功能：

1 自动整定伺服系统静态关系。

2 自动挂闸。

3启动前的控制和启动方式：

自动判断热状态。

4转速控制：

设置目标转速、设置升速率、过临界、暖机、3000r/min定速。

5负荷控制：

并网带初负荷；

升负荷：目标、负荷率、暖机；

负荷控制；

主汽压力控制；

一次调频；

CCS控制；

阀位限制；

主汽压力限制。

6超速保护。

7在线试验：

喷油试验；

电气超速试验、机械超速试验；

阀门活动试验；

主遮断电磁阀试验；

阀门严密性试验。

8 自动/手动方式之间的切换。

9 ATC热应力控制。

10 ETS保护停机系统控制

4－1 整定伺服系统静态关系

整定伺服系统静态关系的目的在于使油动机在整个全行程上均能被伺服阀控制。阀位给定信号与油动机升程的关系为：

给定0％～100％――升程0％～100％

为保持对此关系有良好的线性度，要求油动机上作反馈用的LVDT，在安装时，应使其铁芯在中间线性段移动。

在汽轮机启动前，可同时对7个油动机快速地进行整定，以减少调整时间。

油动机整定只能在OIS上选择操作。

在启动前，整定条件为：

汽轮机挂闸

所有阀全关

注意：必须确认主汽阀前无蒸汽，以免整定时，汽轮机失控。整定期间，转速大于100r/min时，机组自动打闸。

DEH接收到油动机整定指令后，全开、全关油动机，并记录LVDT在两极端位置的值，自动修正零位、幅度，使给定、升程满足上述关系。为保证上述关系有良好的线性，可先进行LVDT零位校正，给定值为50，移动LVDT的安装位置，使油动机行程为50％即可。

4－2 挂闸

挂闸就是使汽轮机的保护系统处于警戒状态的过程。危急遮断器采用飞环式结构。高压安全油与油箱回油由危急遮断装置的杠杆进行控制。汽轮机已挂闸为危急遮断装置的各杠杆复位，高压安全油与油箱的回油口被切断，压力开关PS1、PS2、PS3发出讯息，高压保安油压建立。

挂闸允许条件：

汽轮机已跳闸；

所有主汽阀全关。

当上述条件满足时，即允许挂闸。操作员发出挂闸指令后，DEH中相应继电器带电闭合，使复位电磁阀1YV带电导通，透平润滑油进入危急遮断装置，推动杠杆移动，高压安全油至油箱的回油被切断，PS1、PS2、PS3发讯，当DEH接收到高压安全油油压建立信号，挂闸完成。

4－3 启动前的控制

1 自动判断热状态

汽轮机的启动过程，对汽机、转子是一个加热过程。为减少启动过程的热应力，对于不同的初始温度，应采用不同的启动曲线。

高中压缸联合启动时，自动根据汽轮机调节级处高压内缸壁温T的高低划分机组热状态。

T<320℃ 冷态；

320℃≤T<420℃ 温态；

420℃≤T<445℃ 热态；

445℃≤T 极热态。