摘要：汽機保護系統(tǒng)是一個汽輪機安全監(jiān)控及輔機聯(lián)鎖系統(tǒng)，常規(guī)的保護是用繼電器用硬接線連接，可靠性較低署惯，信號的改動比較麻煩。PLC是采用積木式結(jié)構(gòu)茴厉，以及模塊化的軟件設(shè)計泽台，使得系統(tǒng)安裝和現(xiàn)場接線簡便，并可按積木方式擴充和刪減其系統(tǒng)規(guī)模矾缓。

　　1怀酷、引言

    　汽機保護系統(tǒng)是一個汽輪機安全監(jiān)控及輔機聯(lián)鎖系統(tǒng)，它能在汽機正常工作嗜闻、啟動和停止運行方式下蜕依，連續(xù)監(jiān)視汽機的運行參數(shù)及狀態(tài)，并且進行邏輯運算和判斷琉雳，通過聯(lián)鎖裝置使設(shè)備按照既定的合理程序完成必要的操作或未遂事故样眠，以保證汽輪機的安全。它在防止運行人員操作事故及系統(tǒng)故障情況下引起的安全事故方面起著非常重要的作用翠肘。

    　常規(guī)的保護是用繼電器用硬接線連接肩蹬，可靠性較低，信號的改動比較麻煩档广。PLC是采用積木式結(jié)構(gòu)深酗，以及模塊化的軟件設(shè)計，使得系統(tǒng)安裝和現(xiàn)場接線簡便悄针，并可按積木方式擴充和刪減其系統(tǒng)規(guī)模汁恍。由于它的邏輯据值、控制功能是通過軟件完成的，因此允許設(shè)計人員在沒有硬件的情況下進行“軟設(shè)計”工作窃征，從而縮短了整個設(shè)計瘾歉、生產(chǎn)、調(diào)試周期芳潦。工廠在1#沧宠、2#氣輪機的大修改造中對氣輪機的保護使用了PLC。

   　 2颁吭、系統(tǒng)方案設(shè)計指導(dǎo)思想
   
    　(1) 高可靠性 系統(tǒng)采用西門子S7系列PLC為核心塘坛，硬件集成度和系統(tǒng)可靠性極高苗膝。

   　 (2) 電源冗余化

　　直流電源 24V DC電源采用雙套高頻開關(guān)型直流電源殃恒，其過流等保護功能齊全，允許輸入電壓波動范圍大辱揭，輸出穩(wěn)定性好;各單元單獨供電离唐，進一步提高供電可靠性，一旦工作電源出現(xiàn)故障问窃，另一路電源立即無間斷自動投入運行亥鬓，不會對系統(tǒng)正常工作產(chǎn)生影響。
交流電源 系統(tǒng)允許輸入兩路交流電源域庇，一路來自廠用UPS電源嵌戈，一路來自廠用電(保安段)。
    　(3) 冗余化設(shè)計 系統(tǒng)采用冗余化設(shè)計听皿，用戶可以在不更改系統(tǒng)任何配線的情況下增加功能:采用雙PLC配置熟呛，實現(xiàn)自動切換。

    　(4) 系統(tǒng)的基本功能 開關(guān)量輸入/輸出尉姨、內(nèi)部中間繼電器庵朝、鎖存繼電器、計時/計數(shù)器卓召、移位寄存器改阳、四則運算、比較運算伶摄、二進制與十進制轉(zhuǎn)換骚目、跳轉(zhuǎn)和強制I/O等。

    　(5) 應(yīng)用靈活 其標準的積木式結(jié)構(gòu)历劣，以及模塊化的軟件設(shè)計冷沿，使得系統(tǒng)安裝和現(xiàn)場接線簡便，并可按積木方式擴充和刪減其系統(tǒng)規(guī)模险朴。由于它的邏輯舞轧、控制功能是通過軟件完成的，因此允許設(shè)計人員在沒有硬件的情況下進行“軟設(shè)計”工作，從而縮短了整個設(shè)計羞菊、生產(chǎn)贫巴、調(diào)試周期。

  　  (6) 外圍支持設(shè)備完善 具有完善的外圍支持設(shè)備隐户，如編程器炕婶、計算機和打印機等。

   　 (7) 操作方便莱预，維修容易 系統(tǒng)采用電氣操作人員習(xí)慣的梯形圖編程柠掂，使用戶能夠方便的讀懂程序，操作人員經(jīng)過短期培訓(xùn)就可以通過操作面板實現(xiàn)對系統(tǒng)的全部操作依沮。

   　 (8) 緩沖隔離 系統(tǒng)各種設(shè)備的I/O接口均采用光電隔離技術(shù)進行緩沖隔離涯贞。

   　 (9) 高開放性 系統(tǒng)可擴展上位機進行事故追憶，邏輯圖危喉、模擬圖宋渔、棒圖、趨勢圖及相關(guān)控制參數(shù)的顯示辜限，鍵盤皇拣、鼠標、觸摸屏操作等薄嫡。

   　 3氧急、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

   　 系統(tǒng)采用管理層—控制層—設(shè)備層的遞階控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如附圖所示毫深。設(shè)置有:

   　 (1) 管理層:工程師站
   　 (2) 控制層:汽機控制站
   　 (3) 設(shè)備層:汽機儀表檢測設(shè)備及執(zhí)行機構(gòu)吩坝。

    　管理層是基于Windows環(huán)境下開發(fā)的開放式、模塊化拉诲、可擴展的系統(tǒng)赤蚜，選用控制主機/服務(wù)器，提供管理軟威卑、硬件平臺屁爵，通過接收來自控制層的信息，匯集和檢測汽機的各種實時數(shù)據(jù)您凸，并對它們進行相應(yīng)計算晚神，實現(xiàn)專家控制策略，發(fā)布命令下達到控制層對現(xiàn)場設(shè)備進行控制宠宗。

   　 控制層主控設(shè)備采用西門子S7系列PLC饮协，實現(xiàn)回路控制，通過I/O模塊獨立完成包括保護瓣硼、監(jiān)測啰价、控制和事故紀錄等多項功能猿文，在系統(tǒng)內(nèi)按要求整理“情報”，實現(xiàn)系統(tǒng)的“上傳下達”起便。

   　 管理層棚贾、控制層以及設(shè)備層之間除通訊外，各自獨立榆综，無電氣上的連接妙痹，實現(xiàn)的各種功能獨立。因此鼻疮，即使系統(tǒng)中的某一部分出現(xiàn)故障怯伊，也不會影響系統(tǒng)其它部分的工作，從而使整個系統(tǒng)具有高可靠性判沟，真正實現(xiàn)分層分布式優(yōu)化控制耿芹。

  　  4、系統(tǒng)功能

  　  以往的繼電器連鎖方式無法提供形象的信息給操作人員水评，只能在出現(xiàn)故障后把相關(guān)的連鎖點都檢查一遍猩系，處理時間長媚送，影響生產(chǎn)進程中燥，對隱含故障點無法判斷。現(xiàn)采用PLC控制則避免了上述問題塘偎，還可同時增加打印功能疗涉，完善系統(tǒng)，為經(jīng)后的系統(tǒng)擴展做好充分的準備战凿。具體功能如下所述:

  　  (1) 控制保護功能

  　  a. 當汽輪機轉(zhuǎn)速超過10%時图漓，同時操作面板提示汽機超速，并提醒操作人員進行檢查超速原因;當汽輪機轉(zhuǎn)速超過12%時媒龟，操作面板再次提示汽機超速肄朵，并提示操作人員通知技術(shù)人員進行檢修維護，技術(shù)人員可根據(jù)實際情況確定是否停機或超速運行;當轉(zhuǎn)速超過15%時病囱，汽輪機自行逐步減速贰漱，同時提示減速原因，1小時后汽輪機停機继蚪，同時操作面板上顯示汽機超速停機簸悟，打印機打印出停機原因:汽機超速停機。

 　   b. 當汽輪機軸向位移大于Ⅰ值(安全臨界值)時杨朴，報警并提醒操作人員與同技術(shù)人員進行檢查超速原因;當汽輪機軸向位移大于Ⅱ值(安全隱患發(fā)生臨界值)時明青，1小時后停機。同時操作面板上顯示原因挑乓，打印機打出停機原因:軸向位移大停機女责。

 　   c. 當潤滑油壓低于Ⅰ值時漆枚，報警并提醒操作人員與同技術(shù)人員進行檢查超速原因;當潤滑油壓低于Ⅱ值時，啟動交流油泵;當潤滑油壓低于Ⅲ值(絕對危險臨界值)時抵知，停機浪读。同時操作面板顯示停機原因，打印機打印停機原因:潤滑油壓低停機辛藻。當潤滑油壓低于Ⅵ值(設(shè)備損壞臨界值)時碘橘，停盤車。

   　 d. 當軸承油溫高于Ⅰ值時吱肌，報警并啟動油溫冷卻系統(tǒng);當軸承油溫高于Ⅱ值時痘拆，1小時后停機;同時操作面板顯示停機原因，打印機打印停機原因:軸承回油溫度高停機氮墨。

   　 e. 當軸承軸瓦溫度高于Ⅰ值時纺蛆，報警并啟動油溫冷卻系統(tǒng);當軸承軸瓦溫度高于Ⅱ值時警報連續(xù)提示，停機;同時操作面板顯示停機原因规揪，打印機打印停機原因:軸承軸瓦溫度高停機桥氏。

  　  f. 當電氣送來發(fā)電機故障信號時，停機;同時操作面板顯示停機原因妥抬，打印機打印停機原因:發(fā)電機故障停機蛆器。

 　   g. 當主汽溫度低于Ⅰ值時，報警;當主汽溫度低于Ⅱ值時停機蔓摇，同時操作面板顯示停機原因和植，打印機打印停機原因:主汽溫度低停機。

   　 (2) 記憶功能 在自動主汽門跳閘后崩绑，由操作面板顯示出導(dǎo)致首次動作原因铅夷，以便于進行事故分析。

   　 (3) 保護投退功能 在操作盤上設(shè)置保護投退開關(guān)寂疏，以便運行人員和檢修人員試驗和維修场暮，防止在試驗或維修過程中，以及汽輪機啟動過程中忱徙，由于某個條件不滿足而引起的系統(tǒng)誤動作迁枪。

    　(4) 打印功能 系統(tǒng)能夠?qū)崟r打印保護投退開關(guān)的投退時間及內(nèi)容、所有保護動作的時間和內(nèi)容伸畅。

  　  5隔屠、結(jié)束語
   
    　1#、2#汽輪機大修投產(chǎn)后馍驯，通過集中監(jiān)控系統(tǒng)對汽機運行參數(shù)的實時監(jiān)控阁危，使其安全可靠生產(chǎn)。實時快速汰瘫、準確報警狂打，捕捉事故前兆擂煞，減少直至消除重大事故，同時也減輕工人的勞動強度趴乡。

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