PLC在汽輪機保護ETS中的應(yīng)用_圖文

1、PLC在汽輪機保護ETS中的應(yīng)用一、引言     大型單元機組的特點是機、爐、電在生產(chǎn)過程中組成一個有機的整體，加之有大量復(fù)雜的控制系統(tǒng)及裝置，其相互間的關(guān)系又都非常密切。當其中某些環(huán)節(jié)發(fā)生故障后將會影響整個機組的安全運行，嚴重的故障可能導(dǎo)致停爐停機，甚至危及設(shè)備和人身安全。    汽輪機是高速旋轉(zhuǎn)的機械，機組在危急情況下，完全依靠人工操作是不安全的。因此，在裝設(shè)機械的危機保安器(超速及手動之外，還裝設(shè)自動停機的緊急停機系統(tǒng)(ETS。ETS的任務(wù)是對機組的一些重要參數(shù)進行監(jiān)視，并在其中之一超過規(guī)定危險值時，發(fā)出遮斷信號給汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)

2、去關(guān)閉汽輪機的全部進汽閥門，實現(xiàn)緊急停機，以確保機組的安全。二、ETS跳閘保護項目的設(shè)置及控制要求2.1 ETS跳閘保護項目的設(shè)置    (1根據(jù)火電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程(DL5000-2000，汽輪發(fā)電機組在運行中發(fā)生下列情況之一時，應(yīng)實現(xiàn)緊急停機保護:汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)(TSI超速;汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH超速;凝結(jié)器真空過低(三取二;潤滑油壓力過低(三取二;軸承振動大；軸向位移大；手動停機；DEH失電。    (2屬于機、爐、電橫行連鎖停機項目:鍋爐主燃料跳閘(MFT動作;發(fā)電機保護動作。    (3汽

3、輪機、發(fā)電機制造廠家提供的跳閘保護項目:汽輪機相對膨脹大;軸承回油溫度高。2.2 控制要求    (1出現(xiàn)上述動作信號時，ETS系統(tǒng)應(yīng)能可靠動作，系統(tǒng)不應(yīng)出現(xiàn)誤動和拒動的情況;    (2出現(xiàn)上述動作信號時，PLC應(yīng)有首出記憶功能;    (3對三取二的信號，如凝結(jié)器真空和潤滑油壓力，PLC應(yīng)具有在線監(jiān)視功能;    (4ETS應(yīng)具有與DCS、TSI、音響報警系統(tǒng)等的通信接口;    (5ETS允許在線試驗。三、控制系統(tǒng)構(gòu)成  

4、;  整個系統(tǒng)由ETS控制柜、ETS操作盤、信號投切盤和AST跳閘電磁閥組成。    (lETS控制柜    ETS控制柜是系統(tǒng)的核心部分，完成整個系統(tǒng)的控制和監(jiān)視。它是由邏輯組件、電源組件及端子排組成。電源組件提供220VAC、220VDC和24VDC三種規(guī)格的電源，每種規(guī)格的電源都采用雙路提供，電源組件能進行無擾切換?？刂乒穹旁陔娮娱g，系統(tǒng)機柜中采用兩套PLC并聯(lián)運行，定義為A機和B機。廣州市旺隆熱電廠一期2×l00MW機組PLC都選用SIEMENS公司的S7-300型可編程控制器。S7-300系列PLC采用模

5、塊式結(jié)構(gòu)，每套PLC由PS307電源模塊(一塊、中央處理單元CPU314(一個、數(shù)字量輸入模塊SM321(3塊、16點數(shù)字量輸出模塊SM322-lBHOl(四塊和8點數(shù)字量輸出模塊SM322-lHFOl(一塊組成。    (2ETS操作盤    操作盤上設(shè)有跳閘"首出"信號記憶燈，且每一組信號都可以給出"首出"記億信號，即第一個到來的跳閘信號指示燈閃動亮，其它跳閘信號指示燈常亮，手動復(fù)位后，跳閘信號消失。并且每一組信號可以給出兩路輸出，一路信號到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS，另一路到光子牌。操作盤上設(shè)有

6、緊急停機按鈕，任何時候按下此按鈕都能讓AST電磁閥動作。操作盤尺寸為23Omm×l3Omm，面板布置如圖1所示，安裝在控制柜的上部。                        (3信號投切盤    信號投切盤上安裝有信號投切開關(guān)，保護的投切需在投切盤上進行，DCS中沒有設(shè)置ETS信號投切的軟開關(guān)。信號投切盤的尺寸為490mm

7、×l90mm，面板布置如圖2所示，安裝在控制柜的下部。            (4AST跳閘電磁閥    當機組發(fā)生緊急情況或機組運行參數(shù)超出限制值時，ETS裝置將發(fā)出緊急停機信號，AST電磁閥得電動作，EH安全油泄壓，自動主汽門在操縱座彈簧力作用下迅速全部關(guān)閉，機組緊急停機。為保證AST動作的可靠，設(shè)有兩個并聯(lián)AST電磁閥，任何一個帶電動作都能保證機組可靠停機。        

8、0;       四、硬件配置    (lPLC系統(tǒng)配置    ETS系統(tǒng)采用兩套軟件和硬件都完全一樣而又彼此獨立的PLC系統(tǒng)并聯(lián)運行，PLC系統(tǒng)的硬件配置如圖4所示。任何一套PLC系統(tǒng)故障或停運都不影響另一套PLC系統(tǒng)的正常運行，也不會引起輸出信號狀態(tài)的改變。從圖4中可以看出，這是軟硬件的完全冗余結(jié)構(gòu)。常規(guī)的冗余設(shè)計只是采取雙CPU加CPU切換模塊與通信模塊的方式，一主一備運行，只有在主CPU軟件故障時自動切換到備用CPU運行，這種結(jié)構(gòu)對于輸入輸出模塊損壞而引起的故障是沒有

9、任何效果的。ETS系統(tǒng)采用的這種軟硬件完完全全冗余結(jié)構(gòu)，運行時，兩套PLC完全獨立而又并聯(lián)運行，每套PLC都是主控運行系統(tǒng)，任何一套PLC系統(tǒng)的軟件或輸入輸出模塊故障后，另一套PLC系統(tǒng)仍能正常工作，當機組出現(xiàn)危急情況時，ETS仍能可靠的發(fā)出停機信號。ETS系統(tǒng)之所以要采取這種軟硬件1:1的冗余結(jié)構(gòu)，是ETS系統(tǒng)在保證電廠機組安全中的重要性所決定的。               (2輸入輸出端子板    由上可知，現(xiàn)場信號要進

10、入兩個彼此獨立的PLC系統(tǒng)，而現(xiàn)場信號又不可能都提供兩個或多個，因此采用特殊設(shè)計的輸入輸出端子板，如圖5所示，現(xiàn)場信號進入端子板后，經(jīng)過端子板內(nèi)部處理，再通過兩路預(yù)制電纜接入兩套PLC的輸入輸出模塊。         五、軟件設(shè)計      PLC系統(tǒng)控制軟件采用SIMATICS7-300站創(chuàng)建可編程邏輯控制程序的標準軟件STEP7V5.2編輯?？刂葡到y(tǒng)控制邏輯方框圖如圖6所示，方框圖中只畫出了"MFT"和"軸承振動大"兩個停機信號的邏

11、輯方框圖，其它停機信號邏輯都與此相同。        六、結(jié)語    廣州市旺隆熱電廠一期2×l00MW兩臺機組自2005年9月投產(chǎn)以來，期間出現(xiàn)三次機組停機事故(調(diào)試階段，每次ETS系統(tǒng)都能可靠動作，期間也沒有出現(xiàn)ETS誤動的情況，從ETS系統(tǒng)這一段時間的運行情況看，系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠的，完全滿足系統(tǒng)的設(shè)計控制要求，很好的保證了機組的運行安全。    但是由于設(shè)計上的原因，該系統(tǒng)仍有一些不足：(1信號投切盤安裝在電子間的控制柜內(nèi)，沒有安放在運行人員的操作臺上;(2信號投切開關(guān)的位置信號沒有進入DCS系統(tǒng)，不利于運行人員了解各種保護的投入情況;(3停機信號發(fā)出后，