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精选优质文档-倾情为你奉上PLC在汽轮机保护ETS中的应用一、引言 大型单元机组的特点是机、炉、电在生产过程中组成一个有机的整体,加之有大量复杂的控制系统及装置,其相互间的关系又都非常密切。当其中某些环节发生故障后将会影响整个机组的安全运行,严重的故障可能导致停炉停机,甚至危及设备和人身安全。 汽轮机是高速旋转的机械,机组在危急情况下,完全依靠人工操作是不安全的。因此,在装设机械的危机保安器(超速及手动)之外,还装设自动停机的紧急停机系统(ETS)。ETS的任务是对机组的一些重要参数进行监视,并在其中之一超过规定危险值时,发出遮断信号给汽轮机调节系统去关闭汽轮机的全部进汽阀门,实现紧急停机,以确保机组的安全。二、ETS跳闸保护项目的设置及控制要求2.1 ETS跳闸保护项目的设置 (1)根据火电厂设计技术规程(DL5000-2000),汽轮发电机组在运行中发生下列情况之一时,应实现紧急停机保护:汽轮机监测系统(TSI)超速;汽轮机数字电液控制系统(DEH)超速;凝结器真空过低(三取二);润滑油压力过低(三取二);轴承振动大;轴向位移大;手动停机;DEH失电。 (2)属于机、炉、电横行连锁停机项目:锅炉主燃料跳闸(MFT)动作;发电机保护动作。 (3)汽轮机、发电机制造厂家提供的跳闸保护项目:汽轮机相对膨胀大;轴承回油温度高。2.2 控制要求 (1)出现上述动作信号时,ETS系统应能可靠动作,系统不应出现误动和拒动的情况; (2)出现上述动作信号时,PLC应有首出记忆功能; (3)对三取二的信号,如凝结器真空和润滑油压力,PLC应具有在线监视功能; (4)ETS应具有与DCS、TSI、音响报警系统等的通信接口; (5)ETS允许在线试验。三、控制系统构成 整个系统由ETS控制柜、ETS操作盘、信号投切盘和AST跳闸电磁阀组成。 (l)ETS控制柜 ETS控制柜是系统的核心部分,完成整个系统的控制和监视。它是由逻辑组件、电源组件及端子排组成。电源组件提供220VAC、220VDC和24VDC三种规格的电源,每种规格的电源都采用双路提供,电源组件能进行无扰切换。控制柜放在电子间,系统机柜中采用两套PLC并联运行,定义为A机和B机。广州市旺隆热电厂一期2l00MW机组PLC都选用SIEMENS公司的S7-300型可编程控制器。S7-300系列PLC采用模块式结构,每套PLC由PS307电源模块(一块)、中央处理单元CPU314(一个)、数字量输入模块SM321(3块)、16点数字量输出模块SM322-lBHOl(四块)和8点数字量输出模块SM322-lHFOl(一块)组成。 (2)ETS操作盘 操作盘上设有跳闸首出信号记忆灯,且每一组信号都可以给出首出记亿信号,即第一个到来的跳闸信号指示灯闪动亮,其它跳闸信号指示灯常亮,手动复位后,跳闸信号消失。并且每一组信号可以给出两路输出,一路信号到数据采集系统(DAS),另一路到光子牌。操作盘上设有紧急停机按钮,任何时候按下此按钮都能让AST电磁阀动作。操作盘尺寸为23Omml3Omm,面板布置如图1所示,安装在控制柜的上部。 (3)信号投切盘 信号投切盘上安装有信号投切开关,保护的投切需在投切盘上进行,DCS中没有设置ETS信号投切的软开关。信号投切盘的尺寸为490mml90mm,面板布置如图2所示,安装在控制柜的下部。 (4)AST跳闸电磁阀 当机组发生紧急情况或机组运行参数超出限制值时,ETS装置将发出紧急停机信号,AST电磁阀得电动作,EH安全油泄压,自动主汽门在操纵座弹簧力作用下迅速全部关闭,机组紧急停机。为保证AST动作的可靠,设有两个并联AST电磁阀,任何一个带电动作都能保证机组可靠停机。 四、硬件配置 (l)PLC系统配置 ETS系统采用两套软件和硬件都完全一样而又彼此独立的PLC系统并联运行,PLC系统的硬件配置如图4所示。任何一套PLC系统故障或停运都不影响另一套PLC系统的正常运行,也不会引起输出信号状态的改变。从图4中可以看出,这是软硬件的完全冗余结构。常规的冗余设计只是采取双CPU加CPU切换模块与通信模块的方式,一主一备运行,只有在主CPU软件故障时自动切换到备用CPU运行,这种结构对于输入输出模块损坏而引起的故障是没有任何效果的。ETS系统采用的这种软硬件完完全全冗余结构,运行时,两套PLC完全独立而又并联运行,每套PLC都是主控运行系统,任何一套PLC系统的软件或输入输出模块故障后,另一套PLC系统仍能正常工作,当机组出现危急情况时,ETS仍能可靠的发出停机信号。ETS系统之所以要采取这种软硬件1:1的冗余结构,是ETS系统在保证电厂机组安全中的重要性所决定的。 (2)输入输出端子板 由上可知,现场信号要进入两个彼此独立的PLC系统,而现场信号又不可能都提供两个或多个,因此采用特殊设计的输入输出端子板,如图5所示,现场信号进入端子板后,经过端子板内部处理,再通过两路预制电缆接入两套PLC的输入输出模块。 五、软件设计 PLC系统控制软件采用SIMATICS7-300站创建可编程逻辑控制程序的标准软件STEP7V5.2编辑。控制系统控制逻辑方框图如图6所示,方框图中只画出了MFT和轴承振动大两个停机信号的逻辑方框图,其它停机信号逻辑都与此相同。 六、结语 广州市旺隆热电厂一期2l00MW两台机组自2005年9月投产以来,期间出现三次机组停机事故(调试阶段),每次ETS系统都能可靠动作,期间也没有出现ETS误动的情况,从ETS系统这一段时间的运行情况看,系统是稳定可靠的,完全满足系统的设计控制要求,很好的保证了机组的运行安全。 但是由于设计上的原因,该系统仍有一些不足:(1)信号投切盘安装在电子间的控制柜内,没有安放在运行人员的操作台上;(2)信号投切开关的位置信号没有进入DCS系统,不利于运行人员了解各种保护的投入情况;(3)停机信号发出后,没有自动断电功能,必须待人工切除保护并复位后AST电磁阀才能断电,PLC程序中应加入30秒后的自动断电功能;(4)手动停机应采用硬接线直接控制AST电磁阀动作的方式,目前ETS采用手动停机信号进PLC,再由PLC控制AST电磁阀动作的方式;(5)每套PLC只控制一个AST电磁阀,应改为每套PLC都能控制两个AST电磁阀等。上述不足有待机组停机后进行完善。专心-专注-专业
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