IEC安全要求等級分為4級,安全性能由低到高為SIL1、SIL2、SIL3、SIL4。
美國對SIL4只承認其存在,標準中不包括在SIL4要求下如何實(shí)施安全系統的內容。
德國DIN V 19250及DIN V VDE0804對安全要求等級(Safety Requirement Classes)分為8級,安全要求從低到高為AK1~AK8,對應各標準的安全等級對比如表所示。
大多數使用安全系統的工業(yè)應用場(chǎng)合屬于A(yíng)K4~AK6級,其中一般鍋爐、加熱爐為AK4級,石化、化工為AK5級。

由圖1可知,安全系統應分如下幾類(lèi):
滿(mǎn)足安全要求等級AK1~AK4的Z-1、
滿(mǎn)足安全要求等級AK1~AK5的Z-2、
滿(mǎn)足安全要求等級AK1~AK6的Z-3、
安全要求等級AK7~AK8的需要特殊考慮的共5類(lèi)。
如監視設備的功能由一般控制系統(如DCS)實(shí)現,則安全控制系統分為4類(lèi)。
Z-1類(lèi)的安全系統可用性“一般”,一個(gè)中央CPU模塊通過(guò)單總線(xiàn)與I/O模塊相連,它與普通PLC不同之處為通過(guò)中央CPU的自我測試以及采用可測試I/O模塊、失效時(shí)輸出保證安全狀態(tài)等滿(mǎn)足系統安全要求。
Z-2類(lèi)的安全系統可用性“較高”,中央CPU模塊冗余,其他與Z-1相同,這樣允許一個(gè)CPU模塊出故障,另一個(gè)CPU模塊維持正常工作,這樣可以在A(yíng)K5級安全要求等級以下的場(chǎng)合,維持72h之內。
Z-3類(lèi)的安全系統可用性“很高”,結構為全冗余,即CPU模塊、總線(xiàn)、I/O模塊均雙重化,在A(yíng)K6級安全要求等級的場(chǎng)合,允許單通道操作時(shí)間不超過(guò)1h,即在此期間內將出故障的模塊更換掉,即可保證生產(chǎn)不中斷。
只有能滿(mǎn)足上述要求的經(jīng)過(guò)安全論證的PLC系統,才能作為安全系統使用。
本系統的安全行保障:
直流電源子系統一次線(xiàn)路有完善的保護元件,二次線(xiàn)路有完善的整流控制器、電池檢測器和分路檢測器。
SIS子系統采用工業(yè)級三相異步電機保護模塊MDS-104做檢測單元,保證系統的可用度;采用通過(guò)美國SIL3認證的 控制器做為控制單元,采用ABB斷路器和直流接觸器做單一直流回路的冗余執行單元,保證系統的可靠性。
第七章 系統特點(diǎn)
直流電源做為變頻器的后備電源,充分利用了變頻器的結構特點(diǎn),與交流UPS供電相比,減少了交直流變換環(huán)節和蓄電池容量,提高效率,減少電氣保護環(huán)節,減少投資,且有很多其他行業(yè)的應用案例。
取消了原方案中的靜態(tài)開(kāi)關(guān)導通模塊(易損器件),簡(jiǎn)化控制電路和一次線(xiàn)路,使導通成為真正的零切換,又杜絕了因為導通模塊故障引起的給粉不平衡,避免了因為導通模塊閥值電壓過(guò)高引起的計時(shí)不準,增加了系統的可用度。
通過(guò)軟件設置母線(xiàn)欠壓保護閥值和計時(shí)(0.1S),使系統工作時(shí)間精確可控。
通過(guò)SIS子系統中央控制單元的軟件,區分電網(wǎng)晃電和變頻器故障,杜絕電網(wǎng)晃電引起的停爐,又在變頻器故障或收到相關(guān)保護信號時(shí)快速撤出直流電源。
控制、監測單元故障以及輸入、輸出端子懸空斷線(xiàn)等,執行單元都會(huì )回到安全狀態(tài)--斷開(kāi),提高系統的可靠性。
系統的切換條件除欠壓保護外,還可擴充過(guò)流保護、超載保護、過(guò)壓保護、零序電流保護、負序電流保護、欠載保護、零序電壓保護等,只需軟件設置閥值即可。


兩種計時(shí)方式比較:
電廠(chǎng)給粉機變頻器抗晃電系統專(zhuān)為火電廠(chǎng)媒粉爐和循環(huán)硫化床(CFB)鍋爐設計,附合電力行業(yè)設計標準。
其核心部分為SIS系統,結合技術(shù)成熟的直流電源,為電廠(chǎng)提供安全有效的給粉機變頻器抗晃電解決方案。
該系統既解決了電網(wǎng)晃電時(shí)給粉機變頻器跳閘引起的不必要停爐,又保障電網(wǎng)晃電和備自投切換時(shí),爐膛給粉平穩。
實(shí)施后的效果:
1、取消大多數電廠(chǎng)現在對FSSS的給粉機全停邏輯2~5秒延時(shí)(這個(gè)延時(shí)期,爐膛給粉嚴重不穩)。

2、理論上可以將FSSS的1、2組電源喪失信號延時(shí)做到抗晃電系統最大工作時(shí)間,因為這個(gè)時(shí)期給粉機變頻器還是正常工作的。實(shí)際使用中根據電廠(chǎng)其他系統的抗晃電能力和備自投切換時(shí)間來(lái)設置這個(gè)延時(shí)和抗晃電系統的工作時(shí)間,一般為2~3S。
第八章 系統配置
1、 電廠(chǎng)提供的現場(chǎng)條件
爐九臺,1~8號爐每臺爐有2.2KW給煤粉機 8臺,九號爐12臺給粉機
總計:
電動(dòng)機總數:76臺;
電動(dòng)機總功率167.2KW;
電廠(chǎng)提供的現有接線(xiàn)條件:
一路380V/60A 3P+N+PE電源.
被保護變頻器母線(xiàn)電源信號。
被保護變頻器二次接線(xiàn)圖。
有關(guān)的工程設計條件,包括被保護變頻器盤(pán)內布置圖。