摘要：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，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。
关键词：汽机保护；紧急跳闸；实现方式；
一、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、M CS、DEH系统,其中ET S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,E TS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E TS系统控制柜向外通信,而禁止一切控制柜向E TS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:（1）手动打闸;（2）•润滑油压低停机;（3）•真空低停机;（4）•隔板差压大停机;（5）•汽包水位高停机;（6）•EH油压低停机;（7）•DEH故障停机;（8）•汽机超速停机;（9）•汽机轴位移大停机;（10）•汽机振动大停机;（11）•汽机胀差大停机;（12）•ET S系统控制柜故障停机;（13）•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SO E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。
二、OCS系统与PCL系统的比较
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,O C S系统运行的稳定性和冗余C P U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p LC的可靠性也可从其广泛的运用中得到证实,但p LC系统如果要实现双Cp U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C p U一p L C系统;二是,配置2套完全相同的LC系统P、1/0模件等。某公司采用的是后者。
2.价格。如果仅仅单独改造ET S系统,使用价格P L C系统会大大低于O C S系统;而如果机组本身就要进行全面的O C S改造,则使用O C S系统实现ET S系统的功能,比单独使用双户LC要经济一些。因为对于O C S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O C S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ET S系统,仅仅是增加了,个机柜和,对O户U及一些相应的!ol模件而已,成本并不高;而使用p LC系统来完成ET S系统功能,要实现C P U冗余功能,一是采用本身带切换的双C P U P LC系统(其价格与O C S系统的1对O p U相比并不便宜),二是采用双C p U、双电源、双!lo模件的(相当于2套独立的p L C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O C S系统高出几万元(该数据来自某公司1、3号机组,采用其它P LC系统和O C S系统,数据有所不同)。
3.与O C S系统的通信。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为使机组运行人员能方便监视ET S的状态,现将数据通过通信方式传送到O C S系统的操作员站,以供显示,如果在O C S系统中纳人了E T S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p LC系统,就必须使用专用接口与O C S系统进行通信,交换数据;如果机组无O C S系统,则可将P LC系统的上位机放置于主控室中,以便于监视。
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E T S系统采用了与O C S系统相同型号的分散控制系统,对热工专业人员来说,能对O C S系统进行维护就能对E T S系统进行维护,而采用p L C系统的ET S系统则不一样,热工专业人员还必须学习与P比系统相关的知识,并进行专门的系统培训。从逻辑设计到实现,O C S与p LC系统是有差别的,p LC系统一般都是用梯形图来完成程序设计,而O C S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t也会更小些。
6.备品、备件。作为O C S系统的一部分,EST系统的备品、备件与其它系统完全通用;而P L C系统的ET S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。
三、对汽机保护设计的建议
1.如能及时总结当前汽机保护的发展方向,在设计阶段即采用优化的方案可取得事半功倍的效果。以下是我们对汽机保护设计的建议,供大家讨论。汽机的紧急跳闸系统(ETS)没有设置的必要。设置E TS系统的原因是在DCS发展成熟前,DCS的可靠性较差、执行速度慢,而现在各种型号的DCS系统可靠性很高,运算速度也足以保证保护执行机构及时动作(我厂的2种DCS系统的保护部分动作时间均不超过50 ms),保留E TS只能增加系统的复杂性,所以在新的汽机保护设计中应取消。在我厂二期机组设计时就根据我们的建议进行了相应的取舍,经过多的运行,被证实设计成功。发电机、励磁机轴承的瓦温测点应采用Pt100,并最好保证每瓦同侧安装2个测点。瓦温保护可在设计中考虑本文2.4的改进方案。励磁机轴承的振动往往较大,但现有设计中这2处轴承通常只设计1～2个振动探头,容易出现故障,为便于振动分析,减少保护拒动,建议这2处轴承设置2个不同方向的轴振探头。
2.安全油压低保护的安全隐患在于不恰当的保护。定值引起误动安全油压低保护的是当安全油压力降低至定值以下时跳闸,安全油压降低的原因是安全油系统故障或手动打闸。不论当手动打闸、远方电磁阀跳闸,还是安全油供油问题使安全油压低至一定程度时,安全油隔膜阀都将在弹簧的作用下开启、EH油被泻放回油箱、汽机跳闸。因为我厂主汽机高中压主汽门、调门;小汽机主汽门、调门都是由安全油驱动或安全油控制的EH油驱动,安全油压低将直接作用于隔膜阀使EH油泻压从而关闭阀门,所以安全油压低定值不需远高于驱动隔膜阀关闭的油压。因此我厂将安全油压低定值适当调低,可减少因安全油压波动引起的跳闸。实践证明NK50/56/0型给水泵汽轮机控制系统的改造是成功的,其设计、安装、调试及可靠投运是我厂技术人员共同努力的结果,此项目的推广应用将解决我厂汽动给水泵控制系统故障频繁的难题,为机组的安全稳定运行发挥积极的作用。该项目的改造费用不足15万元,少于505控制器的备件价格,因此具有较高的性能价格比。同时也为同类型机组或控制系统的设计和改造提供了一条可借鉴的途径。当然,由于受到现场硬件条件等的限制,我们仍采用了控制按钮和开关,其实这些控制按钮、开关的操作是可以在SCS系统实现的,并可以做到自动开停机的。这也是我们下一步改造工作所考虑的方向。
参考文献
[1]牟季兰.汽轮机设备及系统.北京:中国电力出版社,2015
[2]汪剑.瑞明#1机组汽轮机跳闸保护系统(ETS)改造.信息系统工程，2012.
[3]李启云.汽轮机紧急跳闸系统设置原则与改造实践.科技创新与应用,2013.
[4]姚振全.分析10kV线路分界开关异常跳闸原因.电子测试,2012.
论文作者:王浩
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/29
标签：系统论文; 汽机论文; 机组论文; 油压论文; 操作员论文; 通信论文; 汽轮机论文; 《电力设备》2017年第24期论文;