摘 要 汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)(ETS)是汽輪機(jī)保護(hù)最重要的一環(huán),它是汽輪機(jī)電跳閘的出口,其運(yùn)行安全與否直接影響到汽輪機(jī)的安全運(yùn)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(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。
關(guān)鍵詞 PLC;汽輪機(jī)危急跳閘系統(tǒng)(ETS)
引言
汽輪機(jī)由鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽帶動(dòng)高速運(yùn)轉(zhuǎn),是火力發(fā)電廠的關(guān)鍵動(dòng)力設(shè)備,汽輪機(jī)的緊急跳閘系統(tǒng)(ETS)是發(fā)電廠對(duì)系統(tǒng)可靠性要求最高的子系統(tǒng)。傳統(tǒng)上,200MW以下機(jī)組的汽機(jī)本體保護(hù)都是用繼電器搭建的,可靠性差,保護(hù)邏輯修改麻煩,不能與主控制系統(tǒng)構(gòu)成有效的通訊連接。若與電廠主DCS合并在一起控制,則因DCS處理周期較長(zhǎng)等原因無(wú)法滿足快速保護(hù)要求,一般都不采用;赑LC的汽機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)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(yīng)用。
汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)(ETS系統(tǒng))完成汽輪機(jī)緊急跳閘控制過(guò)程中全部電動(dòng)閥門的開(kāi)關(guān)控制功能,包括完成開(kāi)關(guān)量的數(shù)據(jù)采集、處理、計(jì)算及開(kāi)關(guān)量的實(shí)時(shí)輸出,并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到中央控制室操作站等。ETS系統(tǒng)是與汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)(TSI系統(tǒng))相配合監(jiān)視汽輪機(jī)的一些重要信號(hào),并保證汽輪機(jī)安全的系統(tǒng),當(dāng)進(jìn)入ETS系統(tǒng)的參數(shù),如潤(rùn)滑油壓力、凝汽器真空、汽機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子振動(dòng)、軸向位移等超過(guò)極限值時(shí),輸出跳閘信號(hào)到跳閘電磁閥,跳閘電磁閥卸掉保安系統(tǒng)的保安油,使汽輪機(jī)的主汽閥和調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)閉,完成汽輪機(jī)跳閘的功能,使汽輪機(jī)緊急停機(jī),處于安全狀態(tài),以避免發(fā)生嚴(yán)重的后果。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
ETS系統(tǒng)一般由以PLC為核心的控制機(jī)柜、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、聲光報(bào)警和一次、二次外圍元件組成。ETS控制柜里配置有PLC、報(bào)警繼電器、跳閘繼電器、保護(hù)投切盤等。每一路輸入、輸出通道都有與之相對(duì)應(yīng)的指示燈,可以檢查某一通道的動(dòng)作情況,且系統(tǒng)具有在線試驗(yàn)功能。
由于系統(tǒng)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(zhǔn)確無(wú)誤地使汽輪機(jī)組停機(jī),ETS系統(tǒng)采用騰控公司的T9系列PLC,并設(shè)置為雙PLC運(yùn)行方式,即雙CPU、雙I/O結(jié)構(gòu),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(hào)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(hào)的邏輯處理和輸出信號(hào)的邏輯控制,從硬件和軟件上實(shí)現(xiàn)了雙機(jī)熱備用。
PLC硬件配置
以300MW機(jī)組的ETS為列,輸入輸出信號(hào)清單如下:
表 3-1 輸入輸出信號(hào)清單表
序號(hào)
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信號(hào)類型
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輸入輸出信號(hào)說(shuō)明
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1
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DI
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汽輪機(jī)電超速保護(hù)
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2
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DI
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軸向位移保護(hù)
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3
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DI
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軸承油壓低保護(hù)(三取二)
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4
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DI
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EH油壓低保護(hù)
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5
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DI
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真空低保護(hù)(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(hù)
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7
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DI
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MFT主燃料停機(jī)保護(hù)
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8
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DI
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DEH失電停機(jī)保護(hù)
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9
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DI
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差脹越限保護(hù)
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10
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DI
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高壓缸排汽壓力高停機(jī)保護(hù)
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11
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DI
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發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障停機(jī)保護(hù)
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12
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DI
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手動(dòng)緊急停機(jī)
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13
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DO
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汽輪機(jī)停機(jī)信號(hào)
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14
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DO
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發(fā)電機(jī)停機(jī)信號(hào)
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應(yīng)用特點(diǎn)
基于PLC的ETS系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):
準(zhǔn)確性及可靠性
準(zhǔn)確性、可靠性是汽輪機(jī)ETS系統(tǒng)的關(guān)鍵,本系統(tǒng)采用了雙PLC運(yùn)行方式,系統(tǒng)配置高性能的工業(yè)級(jí)處理器,具有納秒級(jí)的處理速度以及大容量的內(nèi)存,可使汽機(jī)保護(hù)邏輯程序準(zhǔn)確、快速地執(zhí)行,這在硬件上也大大保證了系統(tǒng)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(xiàn)汽輪機(jī)跳閘功能。以往裝置中重點(diǎn)關(guān)注的汽機(jī)“拒跳”或“誤跳”的情況,可在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中得到充分合理的處理,這在技術(shù)上保證了系統(tǒng)的高可靠性。
系統(tǒng)功能強(qiáng)
由于PLC體積小,集成化程度高,運(yùn)算速度快,邏輯控制容量大,所以整套程序中除了狀態(tài)報(bào)警、遮斷停機(jī)等常規(guī)功能外,還可進(jìn)行在線試驗(yàn)功能。該功能的作用在于機(jī)組正常運(yùn)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(shù)。
增加汽機(jī)跳閘首出原因記憶功能,幫助運(yùn)行人員在第一時(shí)間知道停機(jī)的第一起因,避免了以往或者顯示面板上有多項(xiàng)報(bào)警指示,分析不出第一起因,或者隨著現(xiàn)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(tǒng)(SOE)的記錄提供了驗(yàn)證手段。該功能可通過(guò)程序編寫完成,不需要增加任何硬件設(shè)備,而且完全應(yīng)用編程技巧。在沒(méi)有發(fā)生停機(jī)條件時(shí),該功能不需要執(zhí)行,不占用系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的時(shí)間,使系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、停機(jī)功能得到最大程度的實(shí)現(xiàn)。