CN115030783A - 一种防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法，包括超速保护装置中的任一转速模块启动自检；自检的转速模块所在的第一回路从超速保护回路中断开；分散控制系统向超速保护装置发送自检保护信号；自检保护信号触发第二回路，所述第二回路并入超速保护回路，替代所述第一回路进行同步工作。本发明的有益效果是：本发明通过DCS软件令超速保护装置在转速监控模块自检时，让常开bool信号闭合，触发自检保护回路替代自检回路进行同步工作，因此在转速监视模块自检时，保护逻辑由二取一保护变为二取二保护，极大的增强了保护性能，又完善了自检回路的可靠性。

Description

一种防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法

技术领域

本发明涉及汽轮机保护技术领域，更确切地说，它涉及一种防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法。

背景技术

汽轮机保护系统(Emergency Trip System，ETS)监视汽轮机的重要运行参数，当这些参数超过运行安全限制时发出停机信号，快速关闭汽轮机进汽阀门，使汽轮机组处于安全状态，以避免设备发生进一步的损坏，造成更大的损失。

现有技术中，汽轮机保护系统中的超速保护装置具有三个转速测量通道，如果某通道的测量值同时与其它两通道的数值有明显偏差，超速保护装置则认定该通道对应的速度传感器故障。为保障ETS信号正常，超速保护装置在机组运行时，还定期对通道中的速度传感器进行测试以确认设备是否运行正常。

但是，如果在某速度传感器的测试过程中，其余两个速度传感器中的任一速度传感器发生故障，则会触发汽轮机误动跳闸。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法；

第一方面，提供了一种防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法，包括：

S1、超速保护装置中的任一转速模块启动自检；

S2、自检的转速模块所在的第一回路从超速保护回路中断开；

S3、分散控制系统向超速保护装置发送自检保护信号；

S4、自检保护信号触发第二回路，所述第二回路并入超速保护回路，替代所述第一回路进行同步工作。

作为优选，S1中，所述超速保护装置包括系统控制模块、测试模块和三个转速模块；所述三个转速模块独立地测量机组转速；所述系统控制模块持续地对比所述三个转速模块的机组转速测量值；所用测试模块定期对转速模块进行测试。

作为优选，S1和S2中，转速模块对应的回路在转速测量值超过安全阈值或回路断开时，触发超速信号。

作为优选，S4中，第二回路屏蔽第一回路断开触发的超速信号，未自检的两个转速模块对应的回路均触发超速信号时，超速保护回路触发保护机制。

作为优选，所述保护机制包括：控制汽轮机阀门相关的快关电磁阀失去电源，遮断所有主汽门和调门，使机组停机。

作为优选，在S4之后，所述方法还包括：

S5、所述自检的转速模块结束自检时，分散控制系统向超速保护装置发送自检保护取消信号；

S6、所述第二回路从所述超速保护回路中断开，所述第一回路并入所述超速保护回路。

作为优选，S3中，所述自检保护信号为处于闭合状态的常开布尔信号；S5中，所述自检保护取消信号为处于断开状态的常开布尔信号。

作为优选，在转速模块未处于自检状态且所述转速模块对应的回路异常时，将异常的回路从超速保护回路断开；分散控制系统发送自检保护信号触发第二回路以替代所述异常的回路。

作为优选，S1中，所述任一转速模块的自检周期间隔超过一小时。

第二方面，提供了一种防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制装置，用于执行第一方面任一所述的防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过DCS软件令超速保护装置在转速监控模块自检时，让常开bool信号闭合，触发自检保护回路替代自检回路进行同步工作，因此在转速监视模块自检时，保护逻辑由二取一保护变为二取二保护，极大的增强了保护性能，又完善了自检回路的可靠性，当自检完成后，DCS软件让常开bool信号断开，超速保护回路恢复正常工作模式。

(2)本发明在出现单个转速回路中的转速探头故障或者回路断线时，可以通过转速监控模块开启自检模式主动剔除该回路的动作信号参与保护，为维护人员检修转速探头和检查回路提供安全保障措施。

附图说明

图1为汽轮机保护系统的超速保护回路示意图；

图2为汽轮机保护系统的原理图；

图3为本申请提供的一种防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法的流程图；

图4为本申请提供的增加转速自检保护回路后的控制回路示意图；

图5为本申请提供的另一种防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

实施例1：

ETS主要由超速保护装置、数据采集及处理系统和汽轮机数字电液控制(DigitalElectric Hydraulic Control，DEH)停机系统组成。其中，超速保护装置通常由三块转速模块、一块测试模块和一块系统控制模块组成。三块转速模块之间相互冗余而独立，用于测监汽轮机转速；测试模块用于监控三块转速模块和本身工作状态；系统控制模块持续地检查、比对三块转速模块的转速测量值，如果某转速模块的转速测量值同时与其它两转速模块的转速测量值有明显偏差，则认定该转速模块故障，并发出报警信号。数据采集及处理系统包括输入输出卡件、处理器及相关逻辑。超速保护装置及其他系统(如振动、轴位移、温度、压力系统等)的保护信号输出至分散控制系统(Distributed Control System，DCS)的输入卡件继而送到控制处理器，进行相关的逻辑处理，形成最终的汽轮机保护动作信号(DCS跳闸信号)。DEH停机系统包括手动打闸按钮。

相应地，整套的ETS跳闸回路实际由超速保护装置所在的超速保护回路、输出DCS跳闸信号的DCS软回路和手动打闸按钮组成，在汽轮器发生各种危机状态时，可以通过超速保护回路是否动作跳闸、DCS控制器判断参数是否达到跳闸值、现场环境是否处于高危状态来确定是否应当打闸汽轮机，三者任一方法触发后均可将ETS硬回路断电，而控制汽轮机阀门的快关电磁阀电源是由ETS硬回路提供电源，因此如果硬回路失电则控制汽轮机阀门相关的快关电磁阀失去电源，遮断所有主汽门和调门，从而使机组迅速停机。

示例地，超速保护回路为提高可靠性由两套同配置超速保护装置控制汽轮机进汽阀门油动机上的快关电磁阀的电源供应，当其中任何一套装置动作后，所有油动机的快关电磁阀将失电，阀门在关闭弹簧的作用下快速关闭，使汽轮机组停机。如图1所示，一套超速保护装置中的三块转速模块均具有独立的转速处理单元，还具有对应的测速仪表(如图1中的测速仪表A、测速仪表B和测速仪表C)，三块转速模块完成测速后，转速处理单元发出的动作信号通过跳闸继电器(如图1中的跳闸继电器A1、跳闸继电器A2和跳闸继电器A3)，进行硬件的三取二逻辑处理。具体地，三个动作信号通过表决的方式判断保护机制是否触发，当动作信号中有两个以上信号认为汽轮机已经处于超速、不可控、不可观测状态就会断开ETS硬回路电源，使汽轮机主汽门电磁阀失电关闭，最终达到打闸保护效果。

再如图2所示，每套超速保护装置具有三个速度传感器，两套超速保护装置串连进快关电磁阀的电源供给回路，进而可以直接切断电磁阀的电源实现快速停机。超速保护装置的动作信号还同时送到DCS软回路的处理器，进行三取二的逻辑处理，和其他保护信号一起，通过DCS输出卡件(也称故障安全卡件)控制油动机的快关电磁阀。其中，快关电磁阀控制的装置包括：主汽门(调门油动机)、再热主汽门(再热调门油动机)、补汽阀油动机、冷再热逆止阀、高排通风阀等。此外，手动打闸按钮、发电机保护信号也与DCS输出卡件连通。

但是，当超速保护装置中的转速模块进行自检时，ETS硬回路会触发一个超速信号，使得ETS硬回路的三取二逻辑处理转变为二取一逻辑处理，对超速保护系统可靠性造成较大隐患，特别是如果自检过程中其余两个转速模块发出的信号由于外部干扰等因素发生了信号丢失或失真现象极有可能触发保护误动。

基于以上问题，本申请实施例提供了一种防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法，在该方法中，通过DCS软件判断出转速监控模块自检时触发自检保护回路，通过DCS发送闭合的常开bool信号替代保护自检时的回路进行同步工作，因此在转速监视模块自检时由二取一变为二取二保护，极大的增强了保护性能，又完善了自检回路的可靠性，当自检完成后DCS取消自检保护信号，ETS跳闸硬回路恢复正常工作模式。

防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法，如图3所示，包括：

S1、超速保护装置中的任一转速模块启动自检。

S1中，超速保护装置包括系统控制模块、测试模块和三个转速模块。三个转速模块独立地测量机组转速；系统控制模块持续地对比三个转速模块的机组转速测量值，如果某转速模块的机组转速测量值同时与其它两转速模块的机组转速测量值有明显偏差，则认定该转速模块的速度传感器故障，任何一个故障都发出报警信号；此外，所用测试模块定期对转速模块进行测试。

进一步地，超速保护装置还包括一个独立的数字信号发生器，用以模拟转速信号，在机组运行时，定期对转速模块进行测试以确认该转速模块是否运行正常。为避免多个转速模块同时启动自检，本申请中的任一转速模块的自检周期间隔超过一小时。

S2、自检的转速模块所在的第一回路从超速保护回路中断开。

转速模块启动自检时，会模拟故障状态，其所在的回路会从超速保护回路中断开。需要说明的是，转速模块所在的回路(如第一回路)均并联进超速保护回路，是超速保护回路的一路，任一转速模块所在的回路断开并不会使超速保护回路产生跳闸的动作信号，进而使ETS硬回路跳闸。

此外，转速模块对应的回路在转速测量值超过安全阈值或回路断开时，触发超速信号；转速模块对应的回路在回路未断开且转速测量值小于安全阈值时，不触发超速信号。

S3、分散控制系统向超速保护装置发送自检保护信号。

DCS软回路与超速保护装置所在的超速保护回路相连，进而，DCS可以向超速保护装置发送自检保护信号。该自检保护信号用于代替自检中的转速模块的动作信号(如超速信号)。

S4、自检保护信号触发第二回路，第二回路并入超速保护回路，替代第一回路进行同步工作。

在图1的基础上，增加转速自检回路后的超速保护回路如图4所示，此时，第二回路(转速自检回路)并联进超速保护回路，而第一回路不与超速保护回路有并联效果。此外，第二回路中具有自检保护跳闸继电器(如图4中的自检保护跳闸继电器B1、自检保护跳闸继电器B2和自检保护跳闸继电器B3)，自检保护信号触发自检保护跳闸继电器，进而触发转速自检保护回路工作。

由于第二回路替代第一回路进行同步工作，因此第二回路屏蔽了第一回路断开触发的超速信号，未自检的两个转速模块对应的回路均触发超速信号时，超速保护回路触发保护机制。当未自检的两个转速模块对应的回路均不触发超速信号时，超速保护回路不触发保护机制。此外，在两个转速模块中的一个转速模块对应的回路触发超速信号，另一个转速模块对应的回路不触发超速信号时，超速保护回路也不触发保护机制。因此，本申请的超速保护回路的保护机制为“二取二”，引发保护误动的概率较低。

保护机制包括：控制汽轮机阀门相关的快关电磁阀失去电源，遮断所有主汽门和调门，使机组停机。

在S4之后，如图5所示，本申请提供的方法还包括：

S5、自检的转速模块结束自检时，分散控制系统向超速保护装置发送自检保护取消信号；

S6、第二回路从超速保护回路中断开，第一回路并入超速保护回路。

在转速模块的自检完成后，第二回路断开以使超速保护回路恢复到未自检时的状态，此式超速保护回路的保护机制为“三取二”，同样具有较高的可靠性，引发保护误动的概率也较低。

此外，本申请不对自检保护信号以及自检保护取消信号的类型进行限定，在一种可选的实现方式中，S3中的自检保护信号为处于闭合状态的常开布尔信号，S5中的自检保护取消信号为处于断开状态的常开布尔信号。

在转速模块未处于自检状态且转速模块对应的回路异常(如转速探头故障或者断线)时，维护人员也可以主动将异常的回路从超速保护回路断开，令异常回路中的转速模块进入自检状态；分散控制系统发送自检保护信号触发第二回路以替代异常的回路。进而，维护人员可以将就地对转速仪表、电缆进一步排查直至解决问题后重新投入系统，极大提高了维护过程中的安全系数。

综上所述，本申请对超速保护回路进行了优化，在自检状态时将单点保护增加至多点保护，即当超速保护回路中的一个转速模块自检时，超速保护回路通过DCS判断转速模块是否在自检状态，并发挥屏蔽当前自检卡件信号作用，另外的两个转速模块如果均触发超速信号才会导致汽轮机跳闸停机，可以确实达到消除自检状态下其他信号失真引发汽轮机跳闸的安全隐患。同时将DCS软保护与ETS硬接线保护调整为同源、同功能，在单个转速回路自检状态下软、硬保护均修改为信号二取二。

Claims (10)

1.一种防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法，其特征在于，包括：

S1、超速保护装置中的任一转速模块启动自检；

S2、自检的转速模块所在的第一回路从超速保护回路中断开；

S3、分散控制系统向超速保护装置发送自检保护信号；

S4、自检保护信号触发第二回路，所述第二回路并入超速保护回路，替代所述第一回路进行同步工作。

2.根据权利要求1所述的防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法，其特征在于，S1中，所述超速保护装置包括系统控制模块、测试模块和三个转速模块；所述三个转速模块独立地测量机组转速；所述系统控制模块持续地对比所述三个转速模块的机组转速测量值；所用测试模块定期对转速模块进行测试。

3.根据权利要求2所述的防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法，其特征在于，S1和S2中，转速模块对应的回路在转速测量值超过安全阈值或回路断开时，触发超速信号。

4.根据权利要求3所述的防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法，其特征在于，S4中，第二回路屏蔽第一回路断开触发的超速信号，未自检的两个转速模块对应的回路均触发超速信号时，超速保护回路触发保护机制。

5.根据权利要求4所述的防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法，其特征在于，所述保护机制包括：控制汽轮机阀门相关的快关电磁阀失去电源，遮断所有主汽门和调门，使机组停机。

6.根据权利要求1所述的防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法，其特征在于，在S4之后，所述方法还包括：

S5、所述自检的转速模块结束自检时，分散控制系统向超速保护装置发送自检保护取消信号；

S6、所述第二回路从所述超速保护回路中断开，所述第一回路并入所述超速保护回路。

7.根据权利要求6所述的防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法，其特征在于，S3中，所述自检保护信号为处于闭合状态的常开布尔信号；S5中，所述自检保护取消信号为处于断开状态的常开布尔信号。

8.根据权利要求1所述的防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法，其特征在于，在转速模块未处于自检状态且所述转速模块对应的回路异常时，将异常的回路从超速保护回路断开；分散控制系统发送自检保护信号触发第二回路以替代所述异常的回路。

9.根据权利要求1所述的防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法，其特征在于，S1中，所述任一转速模块的自检周期间隔超过一小时。

10.一种防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制装置，其特征在于，用于执行权利要求1至9任一所述的防止汽轮机超速保护回路引发保护误动的控制方法。

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