典型案例

PLC在热工保护中的应用

来源:互联网  频道:    发布时间:2015-03-19

1 引言

  火力发电机组的热工保护系统是保证机组安全运行的逻辑控制系统。它连续监视机组的运行状况,当出现危及设备和人身安全时,按适当的程序停用相应的设备,甚至停机。由此可见,其误动和拒动都会带来重大损失。

  125MW火电机组多建于80年代,其热工保护装置采用继电器硬线逻辑,系统复杂,故障点多,发生故障时系统不易恢复,可维护性低,严重影响机组的安全运行。

  采用PLC改造热工保护系统,有如下优点:

  (1) 系统构成简单,可靠性大大提高;

  (2) 具有灵活的扩充能力,动作逻辑完善;

  (3) 系统可维护性提高;

  (4) 具有强大的事故分析能力。

  为提高老机组热工保护系统的可靠性,完善其功能,我们对湖南金竹山电厂的#6机组(125MW)进行了改造,系统通过一年多的运行考验,取得了圆满的成功。

2 总体设计

  2.1 热工保护系统原理

  热工保护系统通常由四个部分组成,参见图1,即运行人员控制盘、逻辑控制系统、执行机构和检测元件。

热工保护系统原理 

  (1) 操作控制盘:包括指令器件和信息反馈器件,如操作按钮和信号灯等。控制盘逐渐由CRT代替。

  (2) 逻辑控制盘:热工保护系统的核心。它根据操作命令和检测信号进行综合判断和逻辑运算,其结果用于驱动执行机构或送运行人员控制盘。

  (3) 执行机构:机组的驱动机构。包括:各种电磁阀、控制阀、变频器、接触器等。

  (4) 检测元件:热工保护系统的基础。其主要作用是将反映机组状态的各种参数变为系统可接受的开关量信号。检测元件包括:反映执行机构位置的限位开关;反映诸如压力、温度、流量、水位是否正常的传感器,如压力开关、温度开关、流量开关等等。

  2.2 检测信号处理

  为减少中间环节,充分利用PLC资源,将所有汽轮机跳闸、联锁回路,包括汽轮机后备超速保护、真空低保护、润滑油压低保护、轴向位移保护、高压缸胀差保护、低压缸胀差保护、发电机断水保护、发电机差动保护、汽轮机振动保护、电超速保护、润滑油压低联动、高加水位高保护、抽汽联锁、后汽缸喷水、给水泵联锁等信号直接接入PLC。

  对于重要参数,如汽包和高压加热器水位、汽轮机位移和差胀、真空等采用三选二逻辑。对于变化频繁的参数,加延时处理。因现场信号均为无源节点,不经过隔离直接输入到PLC摸件。本课题的输入点约80点。

2.3 输出信号处理

  执行机构包括:主汽门,电超速保护,发电机断水保护,1-5段抽汽门保护和信号,甲、乙给水泵,后汽缸喷水保护和信号,#5、#6高加水位高Ⅱ值信号,高加事故放水门动作,#5、#6高加水位高Ⅲ值信号,切除高加(1)、(2)、(3)磁力断路油门,中压调速汽门,油开关,#5、#6高加出水电动门,#5、#6高加进汽电动门,高加旁路门等等,共52点。

  综合考虑执行部分设备容量和系统可靠性,PLC输出全部采用中间继电器隔离。

  2.4 PLC配置

  在老机组热工保护的PLC改造中,相对于检测元件和执行机构而言,PLC的可靠性是最高的,故本课题未采用PLC整体冗余结构。仅对于极其重要的I/O点,采用PLC的模件冗余方式解决。

  对于PLC的输出模件的选择,考虑到现场的共摸干扰达200-300V,采用继电器方式的模件。根据上述原则,选择MODICON TSX Premium PLC。

  2.5 系统电源

  系统电源是PLC可靠运行的基本保证。系统供电的两路UPS电源分别来自不同的回路,减少了事故状态下UPS失电的可能,两路UPS互为备用,先投入者为工作电源,另一路为备用电源。

3 控制逻辑

  在热工保护PLC改造中,其逻辑功能如下:

  (1) 基本功能,完善并实现原继电器所有逻辑;

  (2) 保护系统投入、退出时间记录,用于保护系统投入情况考核;

  (3) 首发原因记录。

  当热工保护动作后,要指出引起动作的第一原因,以便处理和分析事故原因,首次跳闸记忆逻辑就是根据这一条原则制定的。对于保护动作时间记录,由于一些保护动作时互为因果的关系,其动作的先后次序的记录对运行事故分析有相当的参考价值,因此要求记录的最小分辨率达到10ms,每套保护记录系统复位后最先动作的那一次时间。对于某一套保护的逻辑梯形图如图2。

  图2中:%Mi为动作条件;MFT代表保护动作; MF↑表示上升沿有效。

梯形图 

  当动作条件出现,保护动作;在保护动作瞬间将首发原因写入状态字,同时记录动作时间。

4 结束语

  采用PLC改造火电机组的热工保护系统,具有可靠性高、功能较完善、投资少等特点,而且易于扩展。该系统投入运行后,未发生过误动和拒动情况,动作准确可靠,受到用户好评,正在该厂的其它机组上推广应用。


责任编辑:刘嘉宁