摘 要 汽輪機緊急跳閘系統(ETS)是汽輪機保護最重要的一環(huán),它是汽輪機電跳閘的出口,其運行安全與否直接影響到汽輪機的安全運行。采用基于騰控公司的T9系列PLC中的一款產(chǎn)品,同時(shí)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與DEH、DCS系統進(jìn)行數據交換,動(dòng)態(tài)響應快。
關(guān)鍵詞 PLC;汽輪機危急跳閘系統(ETS)
引言
汽輪機由鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽帶動(dòng)高速運轉,是火力發(fā)電廠(chǎng)的關(guān)鍵動(dòng)力設備,汽輪機的緊急跳閘系統(ETS)是發(fā)電廠(chǎng)對系統可靠性要求最高的子系統。傳統上,200MW以下機組的汽機本體保護都是用繼電器搭建的,可靠性差,保護邏輯修改麻煩,不能與主控制系統構成有效的通訊連接。若與電廠(chǎng)主DCS合并在一起控制,則因DCS處理周期較長(cháng)等原因無(wú)法滿(mǎn)足快速保護要求,一般都不采用;赑LC的汽機緊急跳閘系統因其可靠性高、處理速度快、邏輯修改方便等特點(diǎn)得到了廣泛的應用。
汽輪機緊急跳閘系統(ETS系統)完成汽輪機緊急跳閘控制過(guò)程中全部電動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)控制功能,包括完成開(kāi)關(guān)量的數據采集、處理、計算及開(kāi)關(guān)量的實(shí)時(shí)輸出,并將相關(guān)數據傳送到中央控制室操作站等。ETS系統是與汽輪機監測儀表系統(TSI系統)相配合監視汽輪機的一些重要信號,并保證汽輪機安全的系統,當進(jìn)入ETS系統的參數,如潤滑油壓力、凝汽器真空、汽機轉速、轉子振動(dòng)、軸向位移等超過(guò)極限值時(shí),輸出跳閘信號到跳閘電磁閥,跳閘電磁閥卸掉保安系統的保安油,使汽輪機的主汽閥和調節閥迅速關(guān)閉,完成汽輪機跳閘的功能,使汽輪機緊急停機,處于安全狀態(tài),以避免發(fā)生嚴重的后果。
系統設計
ETS系統一般由以PLC為核心的控制機柜、執行機構、聲光報警和一次、二次外圍元件組成。ETS控制柜里配置有PLC、報警繼電器、跳閘繼電器、保護投切盤(pán)等。每一路輸入、輸出通道都有與之相對應的指示燈,可以檢查某一通道的動(dòng)作情況,且系統具有在線(xiàn)試驗功能。
由于系統可靠性要求特別高,即保證在任何可能發(fā)生的緊急情況下,都能準確無(wú)誤地使汽輪機組停機,ETS系統采用騰控公司的T9系列PLC,并設置為雙PLC運行方式,即雙CPU、雙I/O結構,每套PLC均包括電源模塊、CPU模塊、DI模塊和DO模塊等,每個(gè)跳閘輸入信號通過(guò)PLC A和PLC B的DI模塊同時(shí)送至2套PLC,由CPU模塊完成所有輸入信號的邏輯處理和輸出信號的邏輯控制,從硬件和軟件上實(shí)現了雙機熱備用。
PLC硬件配置
以300MW機組的ETS為列,輸入輸出信號清單如下:
表 3-1 輸入輸出信號清單表
序號
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信號類(lèi)型
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輸入輸出信號說(shuō)明
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1
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DI
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汽輪機電超速保護
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2
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DI
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軸向位移保護
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3
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DI
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軸承油壓低保護(三取二)
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4
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DI
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EH油壓低保護
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5
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DI
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真空低保護(三取二)
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6
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DI
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1#-7#軸承振動(dòng)保護
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7
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DI
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MFT主燃料停機保護
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8
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DI
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DEH失電停機保護
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9
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DI
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差脹越限保護
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10
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DI
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高壓缸排汽壓力高停機保護
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11
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DI
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發(fā)電機內部故障停機保護
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12
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DI
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手動(dòng)緊急停機
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13
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DO
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汽輪機停機信號
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14
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DO
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發(fā)電機停機信號
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應用特點(diǎn)
基于PLC的ETS系統具有如下特點(diǎn):
準確性及可靠性
準確性、可靠性是汽輪機ETS系統的關(guān)鍵,本系統采用了雙PLC運行方式,系統配置高性能的工業(yè)級處理器,具有納秒級的處理速度以及大容量的內存,可使汽機保護邏輯程序準確、快速地執行,這在硬件上也大大保證了系統的高可靠性。確保整套裝置在任何情況下,都能正確可靠地實(shí)現汽輪機跳閘功能。以往裝置中重點(diǎn)關(guān)注的汽機“拒跳”或“誤跳”的情況,可在程序設計過(guò)程中得到充分合理的處理,這在技術(shù)上保證了系統的高可靠性。
系統功能強
由于PLC體積小,集成化程度高,運算速度快,邏輯控制容量大,所以整套程序中除了狀態(tài)報警、遮斷停機等常規功能外,還可進(jìn)行在線(xiàn)試驗功能。該功能的作用在于機組正常運行時(shí), 檢查壓力開(kāi)關(guān)、電磁閥等外圍元器件的狀態(tài),提高整套裝置的自身安全系數。
增加汽機跳閘首出原因記憶功能,幫助運行人員在第一時(shí)間知道停機的第一起因,避免了以往或者顯示面板上有多項報警指示,分析不出第一起因,或者隨著(zhù)現場(chǎng)情況的瞬息變換,指示燈的熄滅,也找不到第一起因。同時(shí),該功能的存在也為事故追憶系統(SOE)的記錄提供了驗證手段。該功能可通過(guò)程序編寫(xiě)完成,不需要增加任何硬件設備,而且完全應用編程技巧。在沒(méi)有發(fā)生停機條件時(shí),該功能不需要執行,不占用系統監測的時(shí)間,使系統的監測、停機功能得到最大程度的實(shí)現。