汽机联锁保护系统讲义第一节ETS系统的功能一、ETS系统发展过程我国生产300MW汽轮发电机组三从上个世纪八十年代初开始的，最初是仿制国外机组，比较典型的是邹县发电厂一、二期工程的4台300MW机组（从上海定购），后来通过设备引进的同时引进制造技术。

我国第一台引进技术和设备的机组是石横发电厂的＃1、＃2机组。

最初仿制的国产机组，由于部分核心技术未掌握，其调速系统与国产125MW机组是差不多的，配有调速泵、中间滑阀、危急遮断阀、飞锤、启动器、同步器等复杂的机械调节和保护油路。

我们称之为“液调”机组。

其最初配套的汽轮保护跳闸装置也是简单的继电器回路。

其保护逻辑也是“正逻辑”。

即汽机跳闸电磁阀带电，汽机跳闸。

这种保护形式很容易因回路、电源等环节出现问题造成保护拒动。

这几年随着早期国产300MW机组的改造，也改为了“反逻辑”，即跳闸电磁阀失电，汽机跳闸。

随着上世纪改革开放的深入，我国也引进了大量国外先进的大容量机组（300MW 以上），其调速系统与国内的有着本质的区别; 用EHA系统代替了调速泵、中间滑阀、危急遮断阀、启动器、同步器等复杂的机械调节和保护油路,大大提高了控制精度和设备的安全性.在引进主设备的同时，其先进的控制系统和控制理念也得到了引进，比如”反逻辑”。

同样一些控制系统的叫法也进行了引进。

在上个世纪八十年代初期，随着国外先进发电机组的引进，国外的一些控制系统叫法也随之引进，象“BMS（锅炉主控系统）、FSSS（锅炉燃烧安全系统）、TSI（汽轮机轴系监测仪表系统）”等等。

因其叫法简单简练，因此大家也就习惯把它作为术语了。

ETS是英语-“Emergency trip system”的缩写，意思是事故紧急跳闸系统。

原先国内的叫法是“汽轮机保护跳闸系统”。

在国际上，上世纪70年代中期以前，安全相关系统均由电磁继电器组成，部分也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严格，各工业企业和仪表自动化行业对过程安全功能，即有关安全系统的的功能安全给予了极大的关注。

于是，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，专门用于有关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。

目前，比较知名的安全控制系统产品有：·Triconex Tricon TMR safety and critical control systemTrident fault-tolerant control system·ICS Triplex Triple-modular redundant (TMR) control system·Honeywell FSC 2004D safety system·ABB August Triguard SC300E TMR productSafeguard 400·Siemens Teleperm XP AS620F fail-safe automation systemTeleperm-XP S5-95F AGF sail-safe automation system安全型控制系统和安全型可编程序控制器在国外火力发电厂中，90年代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,我国火力发电厂应用DCS和PLC的初期，人们对采用可编程序软逻辑实现保护功能，在动作速度和可靠性上存在疑虑，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。

但是随着PLC在国内电厂成功应用经验的积累和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。

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中的应用也越来越重视。

上世纪末，ETS系统采用安全型可编程序控制器的电厂也越来越多，如：利港电厂、福州电厂、日照电厂等。

作为汽轮机的跳闸保护系统,ETS系统与锅炉、电气等保护系统有着紧密联系。

（图1）。

因为各机组的控制系统的设计不同，硬件配置水平也不一样，ETS与其它系统的联系也会有所差别。

下图是ETS系统与其它系统的接口联系图：二. ETS系统的功能1.ETS系统的作用随着汽轮机组容量的不断增大，蒸汽参数越来越高，热力系统越来越复杂。

为了提高机组的热经济性，汽轮机的机间间隙、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。

为了保证机组安全起停和正常运行，需对汽轮机的轴向位移、转速、振动等机械参数进行监控，并对轴承温度、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ETS 保护装置动作，关闭主汽门，实行紧急停机;并将汽轮机跳闸信号送出联跳锅炉和发电机（机炉电大联锁）,安全地将机组停止运行,以便于把损坏降至最低,维修费用降至最低,以及机组的停运时间降至最短。

2. 汽机主要保护内容ETS 系统的主要保护有：汽轮机超速保护、轴向位移大保护、凝汽器真空低保护、润滑油压低保护、抗燃油（EH ）压低保护、汽轮机轴振动大保护、汽轮机轴座振动大保护、汽轮机胀差大保护、发电机故障、发电机解列、锅炉MFT 等等。

ETS第二节 汽机监测控制与保护一．DEH 检测与保护DEH 系统又叫Digital Electric Hydraulic.主要是用来控制调节汽轮机转速和负荷的。

它主要通过控制汽轮机的伺服阀从而控制汽机调阀的开度。

汽机跳闸阀则是由ETS 系统跳炉关闭汽机主汽门 调门，汽机跳闸解列发电机控制。

DEH系统与ETS是存在接口的,用来进行信号交换。

由于系统配置不一样。

DEH 与ETS系统承担的部分功能也不一样。

大体分为以下几种情况：1. 有的DEH系统采集的转速信号是由就地直接采集到DEH系统内，相应的是当汽轮机超速（110％）时，DEH系统送出超速跳机信号到ETS系统（这种控制系统的代表时西屋的WDPF和上海新华的DEH-）;有的DEH系统采集的转速信号时通过TSI装置的测速卡件转采的，当汽轮机超速时，DEH系统不送出110％超速跳机信号到ETS系统，而只送出103％超速信号到ETS系统，快关中调门。

（这种控制系统的代表是西门子公司生产的DEH－——SIMAYND系统）。

2. 汽轮机的缸温、轴承温度等信号，有的机组是由DEH系统采集的。

其越限跳闸信号的处理是在DEH系统内实现的，然后送至并通过ETS系统跳机。

有的机组则是由DCS 系统采集的，由DCS系统进行处理，然后送至ETS系统跳机。

一般说来DEH系统直接检测的参数有汽机阀门阀位、汽机转速、轴承温度、汽机缸温等。

当ETS系统发出汽机跳闸信号时，同时送至DEH系统，DEH系统接收到信号后，发出指令，将汽机调阀快速向关方向动作。

3．汽机阀门活动试验做调门活动试验是通过DEH系统控制调门伺服阀来实现单个调门开关的；做主汽门活动试验是通过ETS系统控制单个主汽门跳闸阀来实现主汽门开关的。

二. TSI监测与保护“TSI”是英文“Turbine Shaft Instrument”的缩写,即中文“汽轮机轴系监测仪表”的意思。

TSI检测装置一般由轴向位移、差胀、轴振（相对振动）、轴承座振动（绝对振动）、汽机转速、热膨胀、偏心、键相等监测仪表组成。

常用的TSI仪表装置一般分为两种：一种是美国本特利公司生产的；一种是荷兰菲利浦公司生产的。

TSI系统将测得的有关参数进行处理。

然后送出开关量、模拟量到DAS（或其他系统）系统显示，送出跳闸开关量信号到ETS系统跳机。

下面我们将对TSI系统送至ETS 系统的跳闸信号进行介绍。

1.轴向位移本项保护一般在30万以上机组是作为一项汽机主保护设置的。

设置轴向位移保护的目的是防止在汽机进汽不平衡或其它原因引起大轴推力过大，造成汽机动、静叶片摩擦损坏事故的发生。

轴向位移的测量一般是由涡流探头进行测量的。

ETS系统对该保护的设计一般为2V2或3V2。

一般大机轴向位移会取工作瓦与定位瓦中间为零点。

因此保护定值也会由±之分。

2. 差胀保护由于汽轮机的转子和缸体受热不一致，膨胀速度也不一样。

当加热时，转子膨胀速度较汽缸快，冷却时转子缩回速度较汽缸快。

因此会产生转子和汽缸的膨胀差。

这个膨胀差过大会造成汽机动、静叶片的摩擦，损坏汽轮机。

一般汽轮机会设置高中压缸胀差和低压缸胀差两个测点。

部分机组在高压港左右两侧设置两个测点，低压缸设计一个测点（西门子汽机）。

一般设计说胀差越限跳闸信号不送到ETS系统，只是送到DCS系统进行报警，由运行人员手动干预汽机运行。

3. 转速汽机转速对汽机来说是一个非常重要的主要参数。

汽机超速保护是汽轮机保护的一项主保护。

当汽机转速过高会造成汽轮机大轴断裂、叶片断裂，严重的会造成“飞车”事故的发生。

超速保护分为机械超速保护和电超速保护两种。

机械超速保护是利用离心力原理,在汽机大轴装有一个机械飞锤。

当汽机转速超过一定值时，受离心力的作用，飞锤弹出，动作一机械泄油阀，将跳闸油压泄掉，从而关闭主汽门和调门，实现汽机跳闸。

不过随着电超速保护装置的越来越成熟、可靠，已经有许多进口机组取消了机械超速保护。

电超速保护装置又叫做OSP（over speed protect）。

都是冗余设计（三取二），带有自检测功能。

当有一个通道故障时，逻辑改为二取一。

并且超速保护信号是用硬接线一作为汽机跳闸装置的一部分，而不是和数字汽机保护系统成一体。

电超速保护一般分为103％和110％两段保护。

当汽机转速超过额定转速的103％时，送出103％超速保护信号（一般由DEH系统送出）快关中联门；当汽机转速超过额定转速的110％时，送出跳闸信号到ETS系统跳机。

电超速保护逻辑一般采用3取2逻辑（有的机组采用2个3取2逻辑，然后再2取测量转速的探头一般安装汽轮机机头前箱内，根据测量原理分为两种：涡流式和磁阻式。

4. 振动汽机的振动监测分为汽轮机大轴振动监测和轴承瓦座振动监测。

汽轮机的振动监测仪表也分为两种：一种是轴振（相对振动）测量仪表;一种是轴承座振动测量仪表，也就是盖振（绝对振动）。

无论是轴振过大还是瓦振过大都会损坏汽轮机。

振动一般测量汽轮机轴系X（水平方向）、Y（垂直方向）方向的振动。