PLC實現的火電廠小汽機保護控制系統探討

譚正義

上海鵬宇科技發展有限公司，上海 200235

在火電廠的發電機組中，小汽輪機系統是其重要組成，影響著小汽機運行安全的保護地位，當前我國火電廠的小汽機控制系統主要是繼電器的邏輯控制，這種邏輯控制在長期應用下，會出現打火放電、節點粘連與線圈燒毀等問題，易造成繼電器接點的拒動及誤動，使得邏輯控制無法正常運行，保護控制系統存在可靠安全性差的缺陷，為了有效提高火電廠小汽機控制系統的安全水平，實現PLC 控制器對保護控制系統的設計是必要的。

1 PLC 保護控制系統的構成

基于PLC 控制器的小汽機保護系統主要包含硬件與輸入/輸出信號的配置兩部分，其中，小汽機保護控制系統采取的是CSID 系列的模件，有2 個32 點的DO 模件，3 個32 點的DI 模件，并應用了PLC 主機，采用雙CPU 冗余進行熱備運行，雙電源模件進行供電，以提高PLC 控制系統的安全可靠性。系統的輸入/輸出信號主要包含開關量的輸入DI 信號與輸出的DO 信號，而DO 信號為26 點，DI 信號為36 點。

2 火電廠小汽機PLC 保護控制系統的軟件設計

2.1 火電廠小汽機潤滑油的PLC 控制系統設計

在小汽機軸承系統與調節系統中，所應用的潤滑油是同一種，小汽機與主機應用同一套供油系統，保安系統的用油與小汽機的給水泵軸承用油是由獨立電動的油泵供油系統所提供的，在此潤滑油系統當中，主要為YX65-65-25O 型號的交流泵，一臺用于工作，另一臺備用，每臺小汽機還配備油箱、冷油器與雙筒網片的濾油器，并每臺油箱均獨立配備一套油凈化的裝置，主油泵輸出的壓力油通過單向閥及濾油器之后，可分成2條路，一條路經過2 個并聯節流孔，向保安有系統供給，其保安油壓的正常值是0.55MPa。另一條路則通過減壓閥、冷油器及單向閥等系統，對小汽機與給水泵的軸承進行潤滑，其潤滑正常值是0.12MPa 當潤滑油系統的油壓在0.065MPa 以下時，直流油泵與小汽機會跳閘停機，單向閥會避免直流油泵輸出油向保安油系統流入，讓油壓保持穩定，以保證小汽機與給水泵軸承的潤滑作用。在PLC 保護系統中，通過小汽機潤滑油的壓力監測與油位檢測，其壓力信號會送到控制器，與底限信號進行對比，以做出反應。當壓力信號太低時，就會跳閘，對被用泵進行啟動，并記錄事故信號，完成小汽機保護，避免軸承損壞及爆瓦等現象出現。當1.2 交流的潤滑油泵壓力比較低時，其延時5s 后，發出潤滑主油泵的切換失敗信號，供油母管的油壓低II 值為ABC 三個測點，實施三取二控制時，只要滿足2 個條件，就會發出跳閘信號，并聯啟直流泵EOP 與排煙風機，出現事故追憶。油箱油位比較低時，可禁止投入加熱器，油泵出口的母管油壓較低時，將會聯啟1#與2#泵，并啟動直流油泵，油泵出口的油壓過低時，就會啟動排煙風機，出現報警信號。

2.2 排氣系統的PLC 設計

小汽機的排氣系統監測可反映小汽機的內部真空情況，發電機組的真空高低影響著整個機組的運行經濟性與穩定性，也影響著發電機組振動軸的位移情況，所以，加強小汽機的排氣監測，可有效保護火電廠小汽機的真空不超限。小汽機的排氣壓力II 值為ABC 三測點，也實施三取二控制，把報警信號輸送至DCS 上，會出現排氣壓力II 值的中間點W0.02，排氣壓力高則會報警，當小汽機的排氣壓力發出高超指令，則會產生跳閘的超馳指令，信號自鎖，其13 步～16 步的控制當中，所對應的是高低壓的氣門截止閥的控制開關，證明小汽機跳閘的條件一定要有，不然沒條件操作，會對帶來損害。小汽機高低壓的主氣門截止閥能關到位，會出小汽機高低壓關到位的信號，此信號的作用是為閉鎖掛閘，一定要有的。

2.3 火電廠小汽機軸振監控保護系統的PLC 設計

在監控保護系統設計當中，主要檢測主軸偏心信號與軸動信號，這兩監測信號具有主導作用，并對小汽機跳閘停機與否進行決定，在這兩信號中，主軸偏心信號比較重要，可以無條件跳閘。位移信號采取去三選二方式來實施，可確定小汽機主軸到位與否，軸振信號處理上，可選擇互相為來決定。小汽機的軸向位移信號ABC 進行處理，位移跳閘值ABC 三測點，也采取三取二方式進行控制，對于振動跳閘值與偏心跳閘值產生的跳閘信號與偏心跳閘信號，分別進入跳閘邏輯中，并決定跳閘，其軸振較重要信號，不論何種信號作用均可啟動相關的跳閘命令，讓機組在最短時間當中實施安全跳閘停機。

3 加強小汽機保護系統的安全可靠措施

在火電廠運行中，保護控制系統不僅確保小汽機正常可靠的運行，還要確保小汽機保護系統能對突發情況做出及時合理的反應，避免事故發生，所以，小汽機保護控制系統需要一直穩定可靠運行，以確保火電廠發電機組的正常運行。要切實提高控制系統的安全可靠性，需要采取下列措施。一是采取雙路電源的供電系統。為確保控制系統供電的穩定性，可采取UPS系統，加強系統供電穩定性，UPS 系統含有恒壓恒頻儲能的穩定電源，對電力供應進行有力保證。對于電力線的布局方面，可加大一路的保安電源，通過兩交流接觸器，有效實現切換作用，并運用聲光系統對電源分配狀況進行明確；二是采取兩臺PLC 控制器進行并列運行。在PLC 并列運行中，可采用冗余運行的方式，PLC 故障進行自動診斷切換，一臺PLC 控制器出現故障時，可自動清除PLC 輸出信號，用互鎖結構對PLC 進行自動啟動，以切斷設備電源；三是采取存儲器。對于PLC 控制器來說，盡管有自身存儲結構，但最好應用外掛存儲器，以確保程序備份，避免意外斷電丟失了程序與記錄數據。

4 結論

在火電廠小汽機工作中，保護控制系統是其重要構成，關系著整個火電廠發電機組的正常可靠運行，運用PLC 邏輯控制器替代繼電器的控制邏輯，可有效提高我國火電廠機組運行的安全可靠性，該保護控制系統已在一些火電廠中得到應用，并獲得了良好的控制效果。

[1]齊麗君，梁彬.基于PLC的發電廠小汽輪機保護控制系統設計[J].工業控制計算機，2013(2).

[2]鄒曉昕.PLC背景下火電廠汽輪機熱工保護系統的設計與實現分析[J].中外企業家，2012(18).