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【摘要】本文概述了小型汽轮机ETS系统设计的主要特点，结合《小型火力发电厂设计规范》GB50049-94的相关规定和工程实践，提出了自己的设计方案。
【关键词】 ETS系统TSI轴向位移超速凝汽器真空发电机主保护
背压 DCS(计算机集散控制系统)
ETS系统是汽轮机危急跳闸系统的简称。危急跳闸系统用于监视汽轮机的某些参数，当这些参数超过其运行极限值时，该系统就关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门紧急停机。ETS与TSI(汽轮机安全监视仪表系统)、DEH(数字电液调节系统)一起构成汽轮发电机组的监控系统。
汽机跳闸处理的目的是防止机组产生机毁人亡的恶性事故，是热工保护最极端的保护手段。如果保护系统本身不可靠，就会造成不必要的停机，或起不到应有的保护作用，从而造成不堪设想的严重后果。为此，必须精心设计一整套安全可靠的ETS保护系统。
ETS保护系统一般应具有以下特点：
(1) 输入信号可靠。输入信号来自各种被测参数的传感器或反映设备工作状态的开关触点。一般采用独立的传感器，对重点的保护项目，其输入信号采用多重化设计。
(2) 保护系统动作时能发出报警信号。当被监视参数超限时，发出预报信号，使运行人员在事故处理前采取必要的应急措施。
(3) 保护命令一般是长信号。命令能满足保持到被控对象完成规定动作的要求。
(4) 保护动作是单方向的。保护系统动作后，设备的重新投入需在排除故障后进行，由运行人员人工完成。
(5) 保护系统应有可靠的电源。保护系统应能绝对避免因失电而引起拒动或误动，一般应采用UPS不间断电源供电，以便在设备故障时有效的动作。
(6) 保护系统中应设置切换开关。自动保护系统不可能达到绝对的安全可靠，检测元件、控制回路和执行机构有时也会出现故障，这时保护系统应能从“投入”位置切换到“解除”位置，以便进行检修。
(7) 由计算机对保护系统进行监视。在保护系统动作时, 计算机能自动的显示、记录保护系统的动作顺序、继电器动作和延时情况，最好对保护信号回路也进行监视，以便及时处理和分析事故原因。
(8) 保护系统应具有独立性。保护系统不受其他自动化系统投入与否的影响，任何时候都能独立进行控制。
《小型火力发电厂设计规范》GB50049-94第13.7.3节中规定，汽轮发电机组的热工保护，应根据产品标准和技术要求及供货情况设置，但至少应有下列的停机保护：(1)汽机轴向位移保护 (2)汽机超速保护 (3)汽机凝汽器真空低保护 (4)轴承润滑油压低保护 (5)发电机主保护动作时的停机保护 (6)背压式机组的背压保护 (7)汽机厂要求的其它保护。
下面以某小型热电站背压式汽轮机ETS系统的具体设计方案为例说明相关的设计思路。鉴于目前工业企业小型热电站汽机ETS系统一般采用继电器保护系统的情况，以继电器保护系统为例进行说明。
停机保护信号的采集
汽机轴向位移保护信号：在运行中，当汽机转子的推力过大，产生超过允许值的位移时，会引起推力轴承磨损，严重时会造成汽机转子与定子部分产生磨擦，甚至会造成叶片断裂等重大事故，因此汽机均设置轴向位移保护，当机组轴向位移达到+1mm或-1mm时发出保护动作信号停机。国内多采用江阴众和电力仪表有限公司等厂家生产的TSI8000或TSI8000B系列汽机监视保护装置，其中的轴位移保护装置模块检测和发出正、负轴向位移保护停机信号（无源干接点信号）。
汽机超速保护信号：当机组转速超过额定转速的110%时，汽机超速保护装置动作，发出停机信号，迫使机组紧急停机，以防止超速飞车事故的发生。一般采用TSI8000系列中的3选2超速监视保护模块，该保护装置与轴位移保护装置可放在同一机箱内。当3个转速保护信号当中有2个或以上同时发出时，该装置才发出超速停机保护信号（无源干接点信号）。
汽机凝汽器真空低保护信号: 系统设置为凝汽器真空降低至-66KPa时，现场电接点真空压力表发出停机保护信号（无源干接点信号）。
轴承润滑油压低保护信号: 当润滑油压降至0.041MPa时，现场润滑油压力开关动作发出停机保护信号（无源干接点信号）。
发电机主保护动作停机信号: 当发电机主保护动作跳闸时，汽轮机也应紧急关主汽门停机。信号来自发电机差动保护控制屏，应为无源干接点信号。
背压保护信号：当汽轮机背压排汽管压力高于设定保护值时，该处的现场压力开关动作发出停机保护信号（无源干接点信号）。
其它保护信号根据汽机需要来定。
ETS停机保护方案如下：
轴向位移保护信号、超速保护信号、凝汽器真空低保护信号、轴承润滑油压低保护信号、发电机主保护动作停机信号和背压保护信号共6个无源常开触点分别串接中间信号继电器后并联起来，然后与复位继电器常闭触点串联，两端接220V.AC UPS不间断电源；同时手动复位按钮与复位继电器的电磁线圈串联后两端接220V.AC UPS不间断电源；实现保护信号的采集和处理。当引起紧急停机的故障信号排除后，人工按手动复位按钮将保护信号回路复位。
各信号继电器的信号均分两路输出。一路串接手动“投入/切除”切换开关后并联起来，再与紧急停机电磁阀线圈控制回路串接，两端接220V.AC UPS不间断电源，实现紧急停机控制；另一路送至DCS系统， 由DCS实现对各停机保护信号的监视和自动紧急停机逻辑控制。同时，紧急停机电磁阀线圈控制回路还设手动停机按钮，放在汽机DCS操作台上，以便紧急时可人工停机。当某一个保护信号发出误报时，可通过相应的“投入/切除” 切换开关将该信号屏蔽。
以上方案中已包括設计规范中所要求的各类停机保护信号，其它可根据汽机厂家的相关要求酌情添加。方案中ETS停机控制不受其他自动化系统投入与否的影响，任何时候都能通过继电器控制回路独立进行控制；同时还可以由DCS通过软件逻辑实现DCS自动监视和停机保护。这样即提高了ETS保护系统动作的可靠性，又便于分析和排除故障。
该方案在多个热电站工程中得到了应用和认可，现在推荐给大家，有不足之处，希望各位同行和专家不吝赐教！
【关键词】 ETS系统TSI轴向位移超速凝汽器真空发电机主保护
背压 DCS(计算机集散控制系统)
ETS系统是汽轮机危急跳闸系统的简称。危急跳闸系统用于监视汽轮机的某些参数，当这些参数超过其运行极限值时，该系统就关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门紧急停机。ETS与TSI(汽轮机安全监视仪表系统)、DEH(数字电液调节系统)一起构成汽轮发电机组的监控系统。
汽机跳闸处理的目的是防止机组产生机毁人亡的恶性事故，是热工保护最极端的保护手段。如果保护系统本身不可靠，就会造成不必要的停机，或起不到应有的保护作用，从而造成不堪设想的严重后果。为此，必须精心设计一整套安全可靠的ETS保护系统。
ETS保护系统一般应具有以下特点：
(1) 输入信号可靠。输入信号来自各种被测参数的传感器或反映设备工作状态的开关触点。一般采用独立的传感器，对重点的保护项目，其输入信号采用多重化设计。
(2) 保护系统动作时能发出报警信号。当被监视参数超限时，发出预报信号，使运行人员在事故处理前采取必要的应急措施。
(3) 保护命令一般是长信号。命令能满足保持到被控对象完成规定动作的要求。
(4) 保护动作是单方向的。保护系统动作后，设备的重新投入需在排除故障后进行，由运行人员人工完成。
(5) 保护系统应有可靠的电源。保护系统应能绝对避免因失电而引起拒动或误动，一般应采用UPS不间断电源供电，以便在设备故障时有效的动作。
(6) 保护系统中应设置切换开关。自动保护系统不可能达到绝对的安全可靠，检测元件、控制回路和执行机构有时也会出现故障，这时保护系统应能从“投入”位置切换到“解除”位置，以便进行检修。
(7) 由计算机对保护系统进行监视。在保护系统动作时, 计算机能自动的显示、记录保护系统的动作顺序、继电器动作和延时情况，最好对保护信号回路也进行监视，以便及时处理和分析事故原因。
(8) 保护系统应具有独立性。保护系统不受其他自动化系统投入与否的影响，任何时候都能独立进行控制。
《小型火力发电厂设计规范》GB50049-94第13.7.3节中规定，汽轮发电机组的热工保护，应根据产品标准和技术要求及供货情况设置，但至少应有下列的停机保护：(1)汽机轴向位移保护 (2)汽机超速保护 (3)汽机凝汽器真空低保护 (4)轴承润滑油压低保护 (5)发电机主保护动作时的停机保护 (6)背压式机组的背压保护 (7)汽机厂要求的其它保护。
下面以某小型热电站背压式汽轮机ETS系统的具体设计方案为例说明相关的设计思路。鉴于目前工业企业小型热电站汽机ETS系统一般采用继电器保护系统的情况，以继电器保护系统为例进行说明。
停机保护信号的采集
汽机轴向位移保护信号：在运行中，当汽机转子的推力过大，产生超过允许值的位移时，会引起推力轴承磨损，严重时会造成汽机转子与定子部分产生磨擦，甚至会造成叶片断裂等重大事故，因此汽机均设置轴向位移保护，当机组轴向位移达到+1mm或-1mm时发出保护动作信号停机。国内多采用江阴众和电力仪表有限公司等厂家生产的TSI8000或TSI8000B系列汽机监视保护装置，其中的轴位移保护装置模块检测和发出正、负轴向位移保护停机信号（无源干接点信号）。
汽机超速保护信号：当机组转速超过额定转速的110%时，汽机超速保护装置动作，发出停机信号，迫使机组紧急停机，以防止超速飞车事故的发生。一般采用TSI8000系列中的3选2超速监视保护模块，该保护装置与轴位移保护装置可放在同一机箱内。当3个转速保护信号当中有2个或以上同时发出时，该装置才发出超速停机保护信号（无源干接点信号）。
汽机凝汽器真空低保护信号: 系统设置为凝汽器真空降低至-66KPa时，现场电接点真空压力表发出停机保护信号（无源干接点信号）。
轴承润滑油压低保护信号: 当润滑油压降至0.041MPa时，现场润滑油压力开关动作发出停机保护信号（无源干接点信号）。
发电机主保护动作停机信号: 当发电机主保护动作跳闸时，汽轮机也应紧急关主汽门停机。信号来自发电机差动保护控制屏，应为无源干接点信号。
背压保护信号：当汽轮机背压排汽管压力高于设定保护值时，该处的现场压力开关动作发出停机保护信号（无源干接点信号）。
其它保护信号根据汽机需要来定。
ETS停机保护方案如下：
轴向位移保护信号、超速保护信号、凝汽器真空低保护信号、轴承润滑油压低保护信号、发电机主保护动作停机信号和背压保护信号共6个无源常开触点分别串接中间信号继电器后并联起来，然后与复位继电器常闭触点串联，两端接220V.AC UPS不间断电源；同时手动复位按钮与复位继电器的电磁线圈串联后两端接220V.AC UPS不间断电源；实现保护信号的采集和处理。当引起紧急停机的故障信号排除后，人工按手动复位按钮将保护信号回路复位。
各信号继电器的信号均分两路输出。一路串接手动“投入/切除”切换开关后并联起来，再与紧急停机电磁阀线圈控制回路串接，两端接220V.AC UPS不间断电源，实现紧急停机控制；另一路送至DCS系统， 由DCS实现对各停机保护信号的监视和自动紧急停机逻辑控制。同时，紧急停机电磁阀线圈控制回路还设手动停机按钮，放在汽机DCS操作台上，以便紧急时可人工停机。当某一个保护信号发出误报时，可通过相应的“投入/切除” 切换开关将该信号屏蔽。
以上方案中已包括設计规范中所要求的各类停机保护信号，其它可根据汽机厂家的相关要求酌情添加。方案中ETS停机控制不受其他自动化系统投入与否的影响，任何时候都能通过继电器控制回路独立进行控制；同时还可以由DCS通过软件逻辑实现DCS自动监视和停机保护。这样即提高了ETS保护系统动作的可靠性，又便于分析和排除故障。
该方案在多个热电站工程中得到了应用和认可，现在推荐给大家，有不足之处，希望各位同行和专家不吝赐教！