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)，它能在汽機正常工作、啟動和停止運行方式下，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，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，以保證汽輪機的安全。

關(guān)鍵詞 保護；PLC；可靠

中圖分類號 TK32 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0176-01

汽機保護系統(tǒng)常規(guī)的保護是用繼電器用硬接線連接，信號的改動比較麻煩，可靠性也比較低。PLC是采用積木式結(jié)構(gòu)，以及模塊化的軟件設(shè)計，是的系統(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。

某煤礦矸石熱電廠三期工程為一臺25 MW抽汽式汽輪發(fā)電機組配一臺1*130 t/h高溫循環(huán)流化床鍋爐。其中，汽輪機保護系統(tǒng)采用PLC控制，該控制技術(shù)先進，安全可靠，為現(xiàn)在大型汽輪發(fā)電機組常采用的一種保護方法。該廠一期、二期工程汽輪機保護系統(tǒng)均采用常規(guī)繼電器保護方式，接線復(fù)雜，維修復(fù)雜，故障率高。在三期工程中，采用了PLC技術(shù)，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要的作用。

1 實施過程

在25 MW機組安裝過程中，對的汽輪機危急跳閘系統(tǒng)進行了改造，淘汰了以往的危急跳閘聯(lián)鎖保護柜，采用了以可編程邏輯控制器（PLC）為核心的系統(tǒng)。PLC是采用積木式結(jié)構(gòu)，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，并可按積木方式擴充和刪減其系統(tǒng)規(guī)模。由于它的邏輯、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)”。

25 MW機組的汽輪機保護系統(tǒng)的設(shè)計完全性可以達到大機組（300 MW以上）的安全水平，應(yīng)當說是很完善的安全系統(tǒng)設(shè)計。現(xiàn)在該系統(tǒng)已經(jīng)安全運行一年半了，從未出現(xiàn)過任何問題，效果非常好。

保護系統(tǒng)控制柜里主要有雙PLC、報警繼電器、跳閘繼電器、保護投切盤等。每一路輸入、輸出通道都有與之相對應(yīng)的指示燈，可以檢查某一通道的動作情況。且系統(tǒng)具有在線試驗功能。把汽輪機跳閘的首出原因送進了事故追憶系統(tǒng)（SOE），可以方便的查找汽輪機跳閘原因。這樣豐富和完善了對保護系統(tǒng)的檢修、維護手段，提高了自動化水平。

保護系統(tǒng)選用了西門子公司的S7系列PLC，選用了電源模塊、CPU模塊、DI模塊和DO模塊。整個控制柜由PLC、信號投切旋鈕和跳閘電磁閥組成。

PLC是系統(tǒng)的核心部分，完成整個系統(tǒng)的控制和監(jiān)視。它是由邏輯組件、電源組件及端子排組成。電源組件提供220VAC、220VDC和24VDC三種規(guī)格的電源，每種規(guī)格的電源都采用雙路提供，電源組件能進行無擾切換?？刂乒穹旁陔娮娱g，系統(tǒng)機柜中采用兩套PLC并聯(lián)運行，定義為A機和B機。

由PLC的中央處理單元CPU完成所有輸入信號的邏輯處理和輸出信號的邏輯控制。由于系統(tǒng)對該裝置的可靠性要求特別高，即保證在任何可能發(fā)生的緊急情況下，都能準確無誤地使汽輪機組停機，所以該套裝置設(shè)置為雙PLC運行方式。由于雙PLC是并列運行，互不干擾，并具有“或”的關(guān)系，不需要在線熱切換，所以不存在切換擾動的問題。若其中任意一套發(fā)生故障，另一套可編程控制器還是正常運行，此時，汽機運行的保護功能仍是完

整的。

2 應(yīng)用PLC的保護系統(tǒng)具有如下性能特點

2.1 功能全面

由于可編程邏輯控制器體積小，集成化程度高，運算速度快，邏輯控制容量大，所以整套程序具有狀態(tài)報警、遮斷停機等常規(guī)功能外，還增加汽機跳閘首出原因記憶功能，幫助運行人員在第一時間知道停機的第一起因，避免了以往或者顯示面板上有多項報警指示，分析不出第一起因。同時，該功能同時接入DCS系統(tǒng)的事故追憶系統(tǒng)（SOE），為事故的分析提供了驗證手段。該功能完全通過程序編寫完成，不需要增加任何硬件設(shè)備，而且完全應(yīng)用編程技巧。在沒有發(fā)生停機條件時，該功能不需要執(zhí)行，不占用系統(tǒng)監(jiān)測的時間，使系統(tǒng)的監(jiān)測、停機功能得到最大程度的實現(xiàn)。

2.2 動作迅速、可靠性高

在PLC選型方面，選用了最具有實力的西門子公司的S7系列PLC，這在硬件上保證了系統(tǒng)的高可靠性。本系統(tǒng)采用了雙PLC運行方式，確保整套裝置在任何情況下，都能正確可靠地實現(xiàn)汽輪機跳閘功能。以往裝置中重點關(guān)注的汽機“拒跳”或“誤跳”的情況，在設(shè)計過程中得到充分合理的處理，這在技術(shù)上保證了系統(tǒng)的高可靠性。

2.3 自動化程度高

本套系統(tǒng)的自動化程度極高，避免了人為操作帶來的操作故障。編程邏輯控制器中DI、DO卡件面板上的狀態(tài)指示燈上，各種狀態(tài)一目了然，故障排查簡便易行。在汽輪機發(fā)生保護故障時，能在毫秒的時間內(nèi)迅速動作，發(fā)出跳閘指令，同時發(fā)出聲光報警信號，提醒運行人員。故障信號同時送入DCS系統(tǒng)的SOE，為日后的事故查找分析提供依據(jù)，故障記錄時間達到毫秒級，可以清楚的分析出動作的先后順序。

2.4 接線簡單、維護量小

整套裝置的硬接線部分只涉及到確定所需輸入和輸出可編程控制器的信號，而控制邏輯部分完全固化在EPROM中，失電永久保存。該套系統(tǒng)在日常生產(chǎn)中幾乎不用維護，降低了維護人員的勞動強度，提高了汽輪機系統(tǒng)的安全性。

3 結(jié)束語

通過使用plc控制器對汽輪機保護系統(tǒng)進行控制，避免了以往線路復(fù)雜、體積龐大，功能有限；可靠性低，常出現(xiàn)“拒動”或“誤動”；穩(wěn)定性和靈活性差的缺點，通過軟件系統(tǒng)對汽機保護參數(shù)進行實時監(jiān)控，使其安全可靠生產(chǎn)。實時快速、準確報警，捕捉事故前兆，減少直至消除重大事故，有效的確保了汽輪機的安全運行。

參考文獻

[1]SIEMENS SIMATIC S7-300可編程控制器硬件和安裝手冊[M].西門子(中國)有限公司，2000.

[2]路林吉，王堅，江龍康.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社，2002.