PLC實(shí)現(xiàn)的火電廠小汽機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)探討

譚正義

上海鵬宇科技發(fā)展有限公司，上海 200235

在火電廠的發(fā)電機(jī)組中，小汽輪機(jī)系統(tǒng)是其重要組成，影響著小汽機(jī)運(yùn)行安全的保護(hù)地位，當(dāng)前我國火電廠的小汽機(jī)控制系統(tǒng)主要是繼電器的邏輯控制，這種邏輯控制在長期應(yīng)用下，會(huì)出現(xiàn)打火放電、節(jié)點(diǎn)粘連與線圈燒毀等問題，易造成繼電器接點(diǎn)的拒動(dòng)及誤動(dòng)，使得邏輯控制無法正常運(yùn)行，保護(hù)控制系統(tǒng)存在可靠安全性差的缺陷，為了有效提高火電廠小汽機(jī)控制系統(tǒng)的安全水平，實(shí)現(xiàn)PLC 控制器對保護(hù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是必要的。

1 PLC 保護(hù)控制系統(tǒng)的構(gòu)成

基于PLC 控制器的小汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)主要包含硬件與輸入/輸出信號(hào)的配置兩部分，其中，小汽機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)采取的是CSID 系列的模件，有2 個(gè)32 點(diǎn)的DO 模件，3 個(gè)32 點(diǎn)的DI 模件，并應(yīng)用了PLC 主機(jī)，采用雙CPU 冗余進(jìn)行熱備運(yùn)行，雙電源模件進(jìn)行供電，以提高PLC 控制系統(tǒng)的安全可靠性。系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)主要包含開關(guān)量的輸入DI 信號(hào)與輸出的DO 信號(hào)，而DO 信號(hào)為26 點(diǎn)，DI 信號(hào)為36 點(diǎn)。

2 火電廠小汽機(jī)PLC 保護(hù)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 火電廠小汽機(jī)潤滑油的PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在小汽機(jī)軸承系統(tǒng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，所應(yīng)用的潤滑油是同一種，小汽機(jī)與主機(jī)應(yīng)用同一套供油系統(tǒng)，保安系統(tǒng)的用油與小汽機(jī)的給水泵軸承用油是由獨(dú)立電動(dòng)的油泵供油系統(tǒng)所提供的，在此潤滑油系統(tǒng)當(dāng)中，主要為YX65-65-25O 型號(hào)的交流泵，一臺(tái)用于工作，另一臺(tái)備用，每臺(tái)小汽機(jī)還配備油箱、冷油器與雙筒網(wǎng)片的濾油器，并每臺(tái)油箱均獨(dú)立配備一套油凈化的裝置，主油泵輸出的壓力油通過單向閥及濾油器之后，可分成2條路，一條路經(jīng)過2 個(gè)并聯(lián)節(jié)流孔，向保安有系統(tǒng)供給，其保安油壓的正常值是0.55MPa。另一條路則通過減壓閥、冷油器及單向閥等系統(tǒng)，對小汽機(jī)與給水泵的軸承進(jìn)行潤滑，其潤滑正常值是0.12MPa 當(dāng)潤滑油系統(tǒng)的油壓在0.065MPa 以下時(shí)，直流油泵與小汽機(jī)會(huì)跳閘停機(jī)，單向閥會(huì)避免直流油泵輸出油向保安油系統(tǒng)流入，讓油壓保持穩(wěn)定，以保證小汽機(jī)與給水泵軸承的潤滑作用。在PLC 保護(hù)系統(tǒng)中，通過小汽機(jī)潤滑油的壓力監(jiān)測與油位檢測，其壓力信號(hào)會(huì)送到控制器，與底限信號(hào)進(jìn)行對比，以做出反應(yīng)。當(dāng)壓力信號(hào)太低時(shí)，就會(huì)跳閘，對被用泵進(jìn)行啟動(dòng)，并記錄事故信號(hào)，完成小汽機(jī)保護(hù)，避免軸承損壞及爆瓦等現(xiàn)象出現(xiàn)。當(dāng)1.2 交流的潤滑油泵壓力比較低時(shí)，其延時(shí)5s 后，發(fā)出潤滑主油泵的切換失敗信號(hào)，供油母管的油壓低II 值為ABC 三個(gè)測點(diǎn)，實(shí)施三取二控制時(shí)，只要滿足2 個(gè)條件，就會(huì)發(fā)出跳閘信號(hào)，并聯(lián)啟直流泵EOP 與排煙風(fēng)機(jī)，出現(xiàn)事故追憶。油箱油位比較低時(shí)，可禁止投入加熱器，油泵出口的母管油壓較低時(shí)，將會(huì)聯(lián)啟1#與2#泵，并啟動(dòng)直流油泵，油泵出口的油壓過低時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)，出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)。

2.2 排氣系統(tǒng)的PLC 設(shè)計(jì)

小汽機(jī)的排氣系統(tǒng)監(jiān)測可反映小汽機(jī)的內(nèi)部真空情況，發(fā)電機(jī)組的真空高低影響著整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性與穩(wěn)定性，也影響著發(fā)電機(jī)組振動(dòng)軸的位移情況，所以，加強(qiáng)小汽機(jī)的排氣監(jiān)測，可有效保護(hù)火電廠小汽機(jī)的真空不超限。小汽機(jī)的排氣壓力II 值為ABC 三測點(diǎn)，也實(shí)施三取二控制，把報(bào)警信號(hào)輸送至DCS 上，會(huì)出現(xiàn)排氣壓力II 值的中間點(diǎn)W0.02，排氣壓力高則會(huì)報(bào)警，當(dāng)小汽機(jī)的排氣壓力發(fā)出高超指令，則會(huì)產(chǎn)生跳閘的超馳指令，信號(hào)自鎖，其13 步～16 步的控制當(dāng)中，所對應(yīng)的是高低壓的氣門截止閥的控制開關(guān)，證明小汽機(jī)跳閘的條件一定要有，不然沒條件操作，會(huì)對帶來損害。小汽機(jī)高低壓的主氣門截止閥能關(guān)到位，會(huì)出小汽機(jī)高低壓關(guān)到位的信號(hào)，此信號(hào)的作用是為閉鎖掛閘，一定要有的。

2.3 火電廠小汽機(jī)軸振監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)的PLC 設(shè)計(jì)

在監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要檢測主軸偏心信號(hào)與軸動(dòng)信號(hào)，這兩監(jiān)測信號(hào)具有主導(dǎo)作用，并對小汽機(jī)跳閘停機(jī)與否進(jìn)行決定，在這兩信號(hào)中，主軸偏心信號(hào)比較重要，可以無條件跳閘。位移信號(hào)采取去三選二方式來實(shí)施，可確定小汽機(jī)主軸到位與否，軸振信號(hào)處理上，可選擇互相為來決定。小汽機(jī)的軸向位移信號(hào)ABC 進(jìn)行處理，位移跳閘值A(chǔ)BC 三測點(diǎn)，也采取三取二方式進(jìn)行控制，對于振動(dòng)跳閘值與偏心跳閘值產(chǎn)生的跳閘信號(hào)與偏心跳閘信號(hào)，分別進(jìn)入跳閘邏輯中，并決定跳閘，其軸振較重要信號(hào)，不論何種信號(hào)作用均可啟動(dòng)相關(guān)的跳閘命令，讓機(jī)組在最短時(shí)間當(dāng)中實(shí)施安全跳閘停機(jī)。

3 加強(qiáng)小汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的安全可靠措施

在火電廠運(yùn)行中，保護(hù)控制系統(tǒng)不僅確保小汽機(jī)正?？煽康倪\(yùn)行，還要確保小汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)能對突發(fā)情況做出及時(shí)合理的反應(yīng)，避免事故發(fā)生，所以，小汽機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)需要一直穩(wěn)定可靠運(yùn)行，以確?；痣姀S發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。要切實(shí)提高控制系統(tǒng)的安全可靠性，需要采取下列措施。一是采取雙路電源的供電系統(tǒng)。為確?？刂葡到y(tǒng)供電的穩(wěn)定性，可采取UPS系統(tǒng)，加強(qiáng)系統(tǒng)供電穩(wěn)定性，UPS 系統(tǒng)含有恒壓恒頻儲(chǔ)能的穩(wěn)定電源，對電力供應(yīng)進(jìn)行有力保證。對于電力線的布局方面，可加大一路的保安電源，通過兩交流接觸器，有效實(shí)現(xiàn)切換作用，并運(yùn)用聲光系統(tǒng)對電源分配狀況進(jìn)行明確；二是采取兩臺(tái)PLC 控制器進(jìn)行并列運(yùn)行。在PLC 并列運(yùn)行中，可采用冗余運(yùn)行的方式，PLC 故障進(jìn)行自動(dòng)診斷切換，一臺(tái)PLC 控制器出現(xiàn)故障時(shí)，可自動(dòng)清除PLC 輸出信號(hào)，用互鎖結(jié)構(gòu)對PLC 進(jìn)行自動(dòng)啟動(dòng)，以切斷設(shè)備電源；三是采取存儲(chǔ)器。對于PLC 控制器來說，盡管有自身存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，但最好應(yīng)用外掛存儲(chǔ)器，以確保程序備份，避免意外斷電丟失了程序與記錄數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

在火電廠小汽機(jī)工作中，保護(hù)控制系統(tǒng)是其重要構(gòu)成，關(guān)系著整個(gè)火電廠發(fā)電機(jī)組的正?？煽窟\(yùn)行，運(yùn)用PLC 邏輯控制器替代繼電器的控制邏輯，可有效提高我國火電廠機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性，該保護(hù)控制系統(tǒng)已在一些火電廠中得到應(yīng)用，并獲得了良好的控制效果。

[1]齊麗君，梁彬.基于PLC的發(fā)電廠小汽輪機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2013(2).

[2]鄒曉昕.PLC背景下火電廠汽輪機(jī)熱工保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)分析[J].中外企業(yè)家，2012(18).