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汽机保护紧急跳闸系统的实现方式 |
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| 汽机保护紧急跳闸系统的实现方式 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:26:23  |
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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200 MW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HIACS5000／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。 2 DCS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-TSXP57102 M，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CPU PLC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。
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