CN208858418U - 一种汽轮机保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽轮机保护系统，所述汽轮机保护系统ETS/METS包括汽轮机危急遮断系统ETS和给水泵小汽轮机危急遮断系统METS。所述保护系统具有一对双CPU的系统控制器，实现ETS/METS系统与分散控制系统DCS的数据共享和逻辑组态的灵活,所述保护系统选用的控制器较好解决了DCS系统逻辑运算慢的问题;系统网络、控制器、电源模件、通讯模件及输入/输出通道均采用1:1冗余配置，提高了系统的平均无故障时间;所述保护系统的保护信号采用全硬接线，较好地解决了因DCS系统通讯中断导致系统保护功能的拒动和误动问题，提高了控制系统的可靠性，确保了发电机组安全稳定的运行。

Description

一种汽轮机保护系统

技术领域

本实用新型涉及一种汽轮机保护系统。

背景技术

汽轮机保护系统通常包括ETS和METS。ETS为汽轮机危急遮断保护系统，其主要功能就是当汽轮机保护系统出现危及汽轮机安全运行的状态或部分参数出现异常时，能够迅速响应，自动将机组危急遮断电磁阀AST断电来遮断汽轮机，关闭汽轮机的各主汽门、调节门，达到紧急停机的目的，确保机组在事故状态下安全停机，保证设备和人身的安全。汽轮机保护系统中通常采用施耐德公司的140CPU11302编程逻辑控制器(即Pro-grammableLogic Controller，简称 PLC)作为ETS。METS为给水泵小汽机紧急跳闸系统，其主要功能是，当汽轮机保护系统中出现危及系统的情况时能够迅速响应，切断给水泵小汽机，以保护系统减少事故的损失，通常采用AB公司的PLC作为METS。但是上述现有技术与其他系统难以实现数据共享，不能实现事故追忆功能和历史数据采集功能； PLC系统接口繁琐，组态修改维护不方便，作为独立系统,维护费用高。更主要的是：机组投产以来，所述系统运行多年，其内部电子元器件老化严重，故障率也明显提高，影响到机组的安全运行。

专利申请号为CN2013203068420的专利公开了一种汽轮机保护系统，这种冗余系统的PLC系统使用方便，成本较低，维护费用低，但是与其他系统数据不能共享，PLC系统接口繁琐，且该系统比较老化，人机接口不友善。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的汽轮机保护系统数据难以共享，造成故障率高、维护费用高的技术问题，本实用新型解决了所述技术问题采用的技术方案是：一种汽轮机保护系统,包括冗余配置的双路以太网,冗余配置的双CPU系统控制器,所述系统分布式实时数据库在网络上共享，DCS系统与ETS系统一体。

优选的是，冗余配置的系统控制器通过预制电缆连接。所述轮机保护系统ETS/METS硬件系统采用冗余配置的系统控制器，所述控制器接入双路以太网，通过预制电缆连接的一对控制器，当一个主机处于主控状态时,另一个处于跟踪状态,跟踪主控机上一周期内所有的运行数据和状态,一旦检测主控机故障, 跟踪主控机故障,跟踪机立即接管控制,升为主控机,二者无扰切换,控制系统组态方式为画面技术与过程控制软件相结合。

在上述任一方案中优选的是，所述系统通讯模件采用冗余配置。

在上述任一方案中优选的是，所述系统的控制器输入输出通道采用冗余置。

在上述任一方案中优选的是，所述系统控制器电源模件采用直流24V冗余电源。

在上述任一方案中优选的是，所述系统控制器冗余配置，连接系统控制器和人机接口站的高速数据网络冗余配置。ETS系统的控制器功能相对独立，通过通讯网络传递信息，实现数据信息共享。功能分散的系统结构将提高系统的可用率；同时使系统的风险分散，提高系统的可靠性。控制器冗余配置，连接系统控制器和人机接口站的高速数据网络冗余配置，冗余技术的使用提高了系统的可靠性和无故障运行时间。人机界面友好，逻辑组态、修改维护方便。

在上述任一方案中优选的是，所述系统所有保护信号冗余配置，保护信号采用全硬接线方式。为防止通讯总线故障带来的影响，保护信号采用全硬接线方式，较好地避免了因DCS系统通讯中断分散处理单元死机导致的大小机保护功能的拒动和误动问题；通道动作试验可靠实现，所有信号实现冗余配置，提高了系统的可靠性。

在上述任一方案中优选的是，所述系统汽轮机保护逻辑在设计上采用通道冗余的方式。所述ETS系统所实现的主要保护功能是用于监视汽轮机的某些参数，当手动停机、汽轮机润滑油压力低、液压系统EH油压低、凝汽器真空低、超速保护动作、振动大保护动作、轴向位移大保护动作、锅炉主燃料跳闸保护 MFT启动、发电机油开关动作、发电机主保护动作、数字电液调节系统DEH失电、高压缸排汽压力高等这些情况发生时，该系统发出信号打开四个危急遮断电磁阀AST，快速泄掉AST油管的油压，关闭全部汽轮机蒸汽进气阀门，紧急停机，所有保护功能都是通过保护控制卡实现的，逻辑判断是直接通过复杂可变逻辑控件CPLD完成，内部逻辑判断后自动将AST遮断电磁阀断电来实现遮断汽轮机。并将汽轮机跳闸信号送出联跳锅炉和发电机(机炉电大连锁)，安全地将机组停止运行。同时也接收锅炉、电气要求停机的指令。METS是小汽轮机危急遮断系统，当小汽机故障以及控制器MEH故障、前置泵跳闸等故障时，它能自动启动关断回路快速关闭进气阀(各主汽阀、调节阀、切换阀)。由于逻辑判断是直接通过CPLD完成，因此延时比较短，较好地解决了DCS系统逻辑运算慢的问题。因此所述ETS系统的逻辑功能与DCS系统是互不干扰的。

在上述任一方案中优选的是，所述系统PLC选用具有四选二逻辑的编程逻辑系统，每个通道的压力开关至少有一个测点作用。

在上述任一方案中优选的是，所述系统通道1和通道2分别接入不同的输入卡件。AST遮断电磁阀的遮断方式采用双通道的布置方式，通道1为电磁阀1、3，通道2为电磁阀2、4，这样即使一个或一路两个电磁阀损坏，也不会造成停机，有效的防止了保护的误动和拒动，增加了系统的可靠性。

本实用新型的有益效果是：

为防止通讯总线故障带来的影响，保护信号采用全硬接线方式，较好地避免了因DCS系统通讯中断导致的大小机保护功能的拒动和误动问题；通道动作试验方便实现，所有信号实现三选二冗余配置，提高了系统的可靠性，提高了系统的平均无故障时间，按照以往机组非停概率，经济效益可以按照一次非计划停运造成的燃油费用损失和发电量损失计算。

经济效益＝节省的开机燃油损失+电量损失＝10(T)*8000(元)+300000(KW) *3(H)*0.3(元)＝80000+90000＝17万元/年

每年可创造效益17万元。

附图说明

图1为按照本实用新型的汽轮机保护系统的一优选实施例的系统示意图。

图2为按照本实用新型的汽轮机液压保安系统一优选实施例保护示意图。

图3为按照本实用新型的汽轮机保护系统的ETS LPCA的一优选实施例的保护示意图。

图4为按照本实用新型的汽轮机保护系统的ETS LPCB的另一优选实施例的保护示意图。

图中说明：

ETS-汽轮机危急遮断系统控制柜METSA-给水泵A危急遮断系统控制柜METSB-给水泵B危急遮断系统控制柜ENG-工程师站OPU-操作员站。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例1

本实用新型提供一种汽轮机保护系统ETS/METS,ETS硬件系统采用冗余配置上海新华XDC-800系统控制器XCU，所述控制器XCU接入双路100M/10M以太网，双机切换电缆为15芯的预制电缆，连接一对冗余配置的XCU后，XCU才能进入主控制状态，并由内部的逻辑电路决定哪个XCU主控、哪个XCU跟踪。操作系统平台为WINDOWS XPSP3，控制系统组态方式为画面技术与过程控制软件相结合。系统网络、控制器、电源模件、通讯模件及输入/输出通道均采用 1:1冗余配置。ETS系统逻辑功能：作为汽轮发电机的主要保护系统，所述ETS 系统实现的主要保护功能是用于监视汽轮机的某些参数，当EH油压低、汽轮机润滑油压低、轴向位移大保护动作、差胀大保护动作、高压缸排汽压力高、发电机主保护动作、锅炉MFT主燃料跳闸启动等这些情况发生时，该系统发信号打开四个AST遮断阀，快速泄掉AST油管的油压，关闭全部汽轮机蒸汽进气阀门，紧急停机，所有保护功能都是通过上海新华XDC-800系统专用的保护控制卡件 XLP实现的。XLP保护具有24路开关量输入和6路开关量输出，逻辑判断是直接通过复杂可变逻辑控件CPLD完成，内部逻辑判断后自动将AST遮断电磁阀断电来实现遮断汽轮机。并将汽轮机跳闸信号送出连跳锅炉和发电机(机炉电大连锁)，安全地将机组停止运行。同时也接收锅炉、电气要求停机的指令。METS 是小汽轮机危急遮断系统，当小汽机故障以及控制器MEH故障、前置泵跳闸等故障时，它能自动启动关断回路快速关闭进气阀(各主汽阀、调节阀、切换阀)。由双机冗余配置，即当一个主机处于主控状态时，另一个处于跟踪状态，跟踪主控机上一周期内所有的运行数据和状态，一旦检测主控机故障，跟踪机立即接管控制，升为主控机，双机切换电缆为15芯的预制电缆，分别连接一对冗余配置的XCU后，XCU才有可能进入主控制状态，并由内部的仲裁电路决定哪个XCU 主控、哪个XCU跟踪。其中，汽轮机润滑油压力低、EH油压低的保护逻辑在设计上采用双通道冗余的方式，在保护内部采用四选二逻辑，即每个通道的压力开关至少有一个测点动作后保护才能动作(如图3所示)，而且通道1和通道2 分别接入不同的输入DI卡件。AST遮断电磁阀的遮断方式也采用双通道的布置方式(如图3所示)，通道1为电磁阀1、3，通道2为电磁阀2、4，这样即使一个或一路两个电磁阀损坏，也不会造成停机，有效的防止了保护的误动和拒动，增加了系统的可靠性。

实施例2

本实用新型提供一种汽轮机保护系统ETS/METS,ETS硬件系统采用一对上海新华XDC-800系统控制器，所述控制器接入双路100M/10M以太网，双机切换电缆为15芯的预制电缆，分别连接一对冗余配置的XCU后，XCU才进入主控制状态，并由内部的逻辑电路决定哪个XCU主控、哪个XCU跟踪。操作系统平台为WINDOWS XPSP3，控制系统组态方式为画面技术与过程控制软件相结合。系统网络、控制器、电源模件、通讯模件及输入/输出通道均采用1:1冗余配置。

作为汽轮发电机的主要保护系统，所述ETS系统所实现的主要保护功能是用于监视汽轮机的某些参数，当凝汽器真空低、DEH超速保护动作、振动大保护动作、手动停机、DEH装置失电、轴承金属温度高、ETS超速保护动作等这些情况发生时，关闭全部汽轮机蒸汽进气阀门，紧急停机，所有保护功能都是通过上海新华XDC-800系统专用的XLP保护控制卡实现的(如图4所示)。XLP 保护具有24路开关量输入和6路开关量输出，逻辑判断是直接通过复杂可变逻辑控件CPLD完成，内部逻辑判断后自动将AST遮断电磁阀断电来实现遮断汽轮机，安全地将机组停止运行。同时也接受要求停机的指令。METS是小汽轮机危急遮断系统，当小汽机故障以及控制器MEH故障、前置泵跳闸等故障时，它能自动启动关断回路快速关闭进气阀(各主汽阀、调节阀、切换阀)。由双机冗余配置，即当一个主机处于主控状态时，另一个处于跟踪状态，跟踪主控机上一周期内所有的运行数据和状态，一旦检测主控机故障，跟踪机立即接管控制，升为主控机，双机切换电缆为15芯的预制电缆，分别连接一对冗余配置的XCU 后，XCU才有可能进入主控制状态，并由内部的仲裁电路决定哪个XCU主控、哪个XCU跟踪。其中，凝汽器真空低的保护逻辑在设计上采用双通道冗余的方式，在PLC内部采用四选二逻辑，即每个通道的压力开关至少有一个测点动作后保护才能动作(如图4所示)，而且通道1和通道2分别接入不同的DI卡件。 AST遮断电磁阀的遮断方式也采用双通道的布置方式(如图4所示)，通道1为电磁阀1、3，通道2为电磁阀2、4，这样即使一个或一路两个电磁阀损坏，也不会造成停机，有效的防止了保护的误动和拒动，增加了系统的可靠性。

阅读了本说明后，本领域技术人员不难看出，本实用新型对现有汽轮机保护系统详细描述，并不是将本实用新型的范围仅局限在上述实例中。但本领域技术人员阅读了说明书后便知所云，本实用新型中实施例替换和等效的各种保护系统是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的基本特征的情况下，本实用新型可以以其他保护类型来实现。

Claims (10)

1.一种汽轮机保护系统，包括冗余配置的双路以太网,冗余配置的双CPU系统控制器，其特征在于：所述系统分布式实时数据库在网络上共享，DCS系统与ETS系统一体。

2.根据权利要求1所述的汽轮机保护系统，其特征在于：冗余配置的系统控制器通过预制电缆连接。

3.根据权利要求1所述的汽轮机保护系统，其特征在于：所述系统还包括通讯模件，所述通讯模件采用冗余配置。

4.根据权利要求1所述的汽轮机保护系统，其特征在于：所述系统的控制器输入输出通道采用冗余配置。

5.根据权利要求1所述的汽轮机保护系统，其特征在于：所述系统控制器还包括电源模件，所述电源模件采用直流24V冗余电源。

6.根据权利要求1所述的汽轮机保护系统，其特征在于：所述系统还包括控制器，所述控制器冗余配置，连接系统控制器和人机接口站的高速数据网络冗余配置。

7.根据权利要求1所述的汽轮机保护系统，其特征在于：所述系统所有保护信号冗余配置，保护信号采用全硬接线方式。

8.根据权利要求1所述的汽轮机保护系统，其特征在于：所述系统还包括汽轮机保护逻辑，所述汽轮机保护逻辑在设计上采用通道冗余的方式。

9.根据权利要求1所述的汽轮机保护系统，其特征在于：所述系统还包括PLC，所述PLC选用具有四选二逻辑的编程逻辑系统，每个通道的压力开关至少有一个测点作用。

10.根据权利要求1所述的汽轮机保护系统，其特征在于：所述系统还包括通道1和通道2，所述通道1和通道2分别接入不同的输入卡件。