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汽机保护紧急跳闸系统的实现方式

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/23 19:54:13   

 关键词:  汽机 跳闸 保护

国内对于汽机保护紧急跳闸系统(下称ETS系统)是否应该进入DCS系统,一直颇有争论。京能热电股份有限公司石景山热电厂(下称石热)在2000年对2台200MW的供热机组(1、3号)进行了DCS系统改造,其中1号机组的ETS系统进入了DCS系统,而3号机组则是用MODICOM的PLC系统来实现的,2台机组现都已投入运行。从这2台机组的运行和维护上,我们可以对ETS系统用DCS系统实现与用PLC系统来实现的不同特点进行比较,为以后的老机组改造工程提供一些有益的参考意见。1用DCS系统实现ETS系统

石热1号机组的汽机保护改造前是由旧的PLC系统构成,在这次改造中被纳入了DCS系统,同时也使这台机组成为华北地区首台控制系统比较完整的改造机组,它具有FSSS、DAS、SCS(B/T)、SCS(G)、ETS、MCS、DEH系统,其中ETS系统的重要性不言而喻。

1号机组DCS系统改造采用的是日立HIACS5000/C系统,由华科新纪热控中心完成设计、组态、调试。只有DEH部分由东方汽轮机厂设计、实施。为了使整个机组安全运行,ETS系统必须绝对可靠。我们在改造设计中,为避免通信故障导致事故,原则上确定:对于ETS系统控制柜只出不进,即所有信息只从ETS系统控制柜向外通信,而禁止一切控制柜向ETS系统控制柜通信传送信息,ETS系统控制柜所需的测点全部经隔离后由硬接线输入。ETS系统共包括13项跳闸保护,它们是:

·手动打闸;

·润滑油压低停机;

·真空低停机;

·隔板差压大停机;

·汽包水位高停机;

·EH油压低停机;
·DEH故障停机;

·汽机超速停机;

·汽机轴位移大停机;

·汽机振动大停机;

·汽机胀差大停机;

·ETS系统控制柜故障停机;

·电气故障停机。

以上全部为开关量输入,跳闸输出继电器为4个,2路直接去DEH的跳闸电磁铁,2路去DEH柜。在DCS系统的操作员站中有一幅ETS系统跳闸首出画面,并有各分项保护和总保护的投、退状态显示,可直接显示各项保护的投退情况及机组发生跳闸的首出原因,与此相关的测点还同时被SOE记录,并同样具有变位打印和报警功能,在任意一台操作员站上能查到相关记录。

2DCS系统与PLC系统的比较

3号机组的DCS系统改造的配置基本与1号机相同,只有汽机ETS系统,由于种种原因,由PLC系统实现。ETS系统的PLC系统选型为MODICON-TSXP57102M,双CPU,双电源,双I/O模件结构,独立机柜。为实现CPU的冗余功能,厂家采用的是由2套完全相同的PLC系统构成的系统(包括电源、CPU、I/O模件)。在正常运行时,2套PLC系统都在工作,只是其中1套起作用,另1套的输出全部被闭锁,当运行中的PLC系统出现故障时,系统监测部分会发出指令让其停止工作,同时将备用PLC系统自动解锁,完成切换任务。3号机ETS系统的逻辑设计与1号机组完全相同,只是将其需要显示的信息通过RS232接口,与DCS系统通信,这样ETS系统的所有信息能在DCS系统的操作员站上得到监视。而PLC系统本身自带的1个上位机,仅用于编制、修改及下装逻辑,平时并不使用。

这2台机组的DCS改造工程在2000年7月和11月已分别顺利完成。从这2台机组目前的运行状况可以看出,在如今自控、集成电路制造、精密加工技术业已成熟,计算机和网络技术高速发展的今天,用PLC系统实现ETS系统与用DCS系统直接实现ETS系统,已没有什么本质的区别,两者的响应性都极快,可靠性都很高,对现场的抗干扰性均为良好,都易于编程,易于维护。但两者仍存在以下差别:

(1)安全性

这一点是所有使用者最关心的。从目前控制技术发展的状况来看,DCS系统运行的稳定性和冗余CPU切换的无扰性已很成熟,控制器完全能保证整个系统的安全运行和正确动作,同时操作员站的配置是多套且功能相同,当一二台操作员站出问题时,不会影响其它操作员站的使用,这对整个机组的运行控制没有大的影响。而PLC的可靠性也可从其广泛的运用中得到证实,但PLC系统如果要实现双CPU的冗余切换功能,只有2种选择:一是,购买价格相对较高的双CPU—PLC系统;二是,配置2套完全相同的PLC系统,包括CPU、I/O模件等。石热采用的是后者。

(2)价格

如果仅仅单独改造ETS系统,使用价格PLC系统会大大低于DCS系统;而如果机组本身就要进行全面的DCS改造,则使用DCS系统实现ETS系统的功能,比单独使用双PLC要经济一些。因为对于DCS系统而言,电源部分和通信部分是公用的,操作员站及工程师站也是公用的,对任何DCS系统,都要配备电源、通信模件及操作员站、工程师站,在其基础上增加1套ETS系统,仅仅是增加了1个机柜和1对DPU及一些相应的I/O模件而已,成本并不高;而使用PLC系统来完成ETS系统功能,要实现CPU冗余功能,一是采用本身带切换的双CPUPLC系统(其价格与DCS系统的1对DPU相比并不便宜),二是采用双CPU、双电源、双I/O模件的(相当于2套独立的PLC系统)系统来实现,由于还必须配置一些相应的附属设备,如电源模件、通信模件、上位机、手操器等,其成本反会比DCS系统高出几万元(该数据来自石热1、3号机组,采用其它PLC系统和DCS系统,数据有所不同)。

(3)与DCS系统的通信

为使机组运行人员能方便监视ETS的状态,现将数据通过通信方式传送到DCS系统的操作员站,以供显示,如果在DCS系统中纳入了ETS系统,其通信将是最直接的,不需要另外增加任何设备;而如果用PLC系统,就必须使用专用接口与DCS系统进行通信,交换数据;如果机组无DCS系统,则可将PLC系统的上位机放置于主控室中,以便于监视。由于现在的工业设备的通信接口倾向于标准化、规范化,所以新型的PLC系统与DCS系统的通信接口很容易匹配,但需要双方厂家对通信协议及数据格式进行协商。

(4)机柜的配置

在DCS系统中的ETS系统,从可靠性来说,一般应单独使用1个机柜(用PLC系统也是单独的机柜),但体积、样式会与DCS系统的不一致。如果机组进行DCS系统改造,而控制室面积又较小时,对如何布置PLC系统的ETS系统控制柜问题需多加考虑。

(5)ETS系统的维护

由于ETS系统采用了与DCS系统相同型号的分散控制系统,对热工专业人员来说,能对DCS系统进行维护就能对ETS系统进行维护,而采用PLC系统的ETS系统则不一样,热工专业人员还必须学习与PLC系统相关的知识,并进行专门的系统培训。从逻辑设计到实现,DCS与PLC系统是有差别的,PLC系统一般都是用梯形图来完成程序设计,而DCS系统则可用相对更直观、更容易理解的功能块来实现。对于复杂的逻辑,用功能块肯定比用梯形图更简单,在调试中也会更方便,工作量也会更小些。

(6)备品、备件

作为DCS系统的一部分,ETS系统的备品、备件与其它系统完全通用;而PLC系统的ETS系统的备品备件则是单独的一套,不仅增加了设备管理上的负担,而且也不经济。

3结语

(1)在现有老机组的改造工程中,如果机组本身要进行DCS系统改造,采用的又是先进的DCS系统,我们建议将ETS系统功能纳入DCS系统中直接实现(注意在设计中要多考虑一些安全性措施)。

(2)如果只进行单独的ETS系统功能改造,机组本身又没有采用DCS系统,则还是采用PLC系统为好,但在改造过程中必须注意电源和CPU的冗余设计,我们建议最好使用双CPU系统。

(3)上位机的选择必不可少,一些PLC系统配备有手操器,可方便用于现场修改逻辑,但由于其显示画面极小,使用它在编制逻辑时很容易造成误修改或遗漏(这已有前车之鉴),所以我们建议还是使用上位机来修改、下装ETS系统控制柜程序,作到万无一失。

来源:中国电站集控运行技术网
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