熱電廠汽機(jī)部分順序控制系統(tǒng)探析

摘 要：汽機(jī)部分順序控制系統(tǒng)是電廠DCS的重要組成部分，文章以青海鹽湖100萬噸鉀肥產(chǎn)品綜合利用項(xiàng)目供熱中心為例，介紹汽機(jī)部分的控制要求、聯(lián)鎖控制方式以及控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：熱電廠；汽機(jī)；控制

青海鹽湖100萬噸鉀肥產(chǎn)品綜合利用項(xiàng)目供熱中心項(xiàng)目采用西門子PCS7控制系統(tǒng)，該項(xiàng)目已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行，作者親身參與了該項(xiàng)目的建設(shè)過程，下面以該項(xiàng)目為例，介紹汽機(jī)部分的控制要求、聯(lián)鎖控制方式以及控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。

1 汽機(jī)部分的主機(jī)和基本子系統(tǒng)

汽機(jī)：武漢汽機(jī)廠制造，雙抽凝汽式 CC50-8.83/4.12/0.98，額定功率：50MW，加熱器數(shù)：2GJ+1CY+3DJ。發(fā)電機(jī)：武漢電機(jī)廠制造，型號(hào)：QF-60-2型，銘牌功率：60MW，冷卻方式：密閉自循環(huán)空氣冷卻，勵(lì)磁方式：同軸交流無刷勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁。

主要子系統(tǒng)：汽機(jī)本體及蒸汽；抽汽系統(tǒng)；給水及凝結(jié)水系統(tǒng)；抽真空系統(tǒng)；油系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)/變壓器本體檢測系統(tǒng)。

2 控制系統(tǒng)的硬件組成

對于本套DCS控制系統(tǒng)，上位機(jī)系統(tǒng)采用客戶機(jī)/服務(wù)器的結(jié)構(gòu)。整套DCS實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)可以分為五套相對獨(dú)立的DCS實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)，分別用于鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)、電氣輔機(jī)及低壓常用電、化水以及公共裝置。各DCS實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)之間的通訊由實(shí)時(shí)系統(tǒng)總線來實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)總線采用西門子公司生產(chǎn)的100M工業(yè)以太網(wǎng)（光纖冗余環(huán)網(wǎng)）。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用SCALANCE X204-2。網(wǎng)絡(luò)的冗余管理由SCALANCE X202-2IRT來實(shí)現(xiàn)。DCS系統(tǒng)的操作終端總線采用西門子公司生產(chǎn)的100M工業(yè)以太網(wǎng)（光纖冗余環(huán)網(wǎng)）。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用SCALANCE X204-2。網(wǎng)絡(luò)的冗余管理由SCALANCE X202-2IRT來實(shí)現(xiàn)。采用西門子高可靠性的工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品作為DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組件，從根本上確保了整套DCS系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

整套DCS系統(tǒng)的上位機(jī)系統(tǒng)由以下主要設(shè)備組成：

臺(tái)式工程師站1臺(tái)，移動(dòng)工程師站1臺(tái)，安裝在工程師室，用于整套DCS的組態(tài)；操作員服務(wù)器2臺(tái)，主機(jī)安裝在中央操作室中的系統(tǒng)服務(wù)器機(jī)柜內(nèi)；顯示器和鍵盤安裝在工程師室；操作員站客戶機(jī)7臺(tái)，安裝在中央操作室；操作員站1臺(tái)，安裝在化水操作室；值長機(jī)1臺(tái)，安裝在中央操作室；通訊機(jī)1臺(tái)，主機(jī)安裝在中央操作室中的系統(tǒng)服務(wù)器機(jī)柜內(nèi)，顯示器和鍵盤安裝在工程師室；西門子S400高性能冗余控制器8套，三爐3套，兩機(jī)2套，公共1套，電氣 1套，化水1套。其中化水系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程控制站，系統(tǒng)將采用光纜實(shí)時(shí)系統(tǒng)總線（最大150公里）連接各控制站；西門子S400高性能控制器1套作為三爐兩機(jī)的SOE站，事件分辨率達(dá)1ms，并配置SICLOCK西門子GPS時(shí)鐘接收解碼器，時(shí)鐘分辨率達(dá)0.1ms。

汽機(jī)部分測點(diǎn)配置如下：

3 汽機(jī)部分幾種重要的順序控制系統(tǒng)

3.1 高加功能組

高加子功能組主要完成以下功能：（1）完成以下設(shè)備的邏輯控制：高加入口電動(dòng)門；高加出口電動(dòng)；高加聯(lián)絡(luò)電動(dòng)閥；#1/#2高加疏水門#1高加進(jìn)汽電動(dòng)門。（2）高加解列動(dòng)作的產(chǎn)生及動(dòng)作。a.高加解列條件：手動(dòng)解列；#1高加水位高三值；#2高加水位高三值。b.高加解列動(dòng)作：輸出報(bào)警信號(hào)，輸出高加解列信號(hào)；自動(dòng)關(guān)閉#1、#2高加進(jìn)汽電動(dòng)門；自動(dòng)關(guān)閉高加入口電動(dòng)門；自動(dòng)關(guān)閉高加出口電動(dòng)門；自動(dòng)打開高加聯(lián)絡(luò)閥；高加解列時(shí)，先打開聯(lián)絡(luò)閥，確認(rèn)在全開狀態(tài)后，再聯(lián)關(guān)入口門和出口門。c.高加水位等信號(hào)的報(bào)警產(chǎn)生。高加水位高三值由模擬量判斷獲取（四取二）

3.2 凝結(jié)水泵

（1）啟動(dòng)允許條件。凝泵在遠(yuǎn)控位置；凝泵無本體故障信號(hào)（控制回路和綜保故障）。（2）跳閘保護(hù)條件。排氣裝置水位低三值。（3）互備聯(lián)鎖。運(yùn)行泵跳閘或凝結(jié)水母管壓力低，聯(lián)鎖啟動(dòng)備用泵；各凝結(jié)水泵分開設(shè)置聯(lián)鎖開關(guān)，凝結(jié)水泵運(yùn)行后自動(dòng)復(fù)位其聯(lián)鎖開關(guān)。

3.3 疏水泵

（1）聯(lián)鎖啟動(dòng)條件：以下任一條件滿足：疏水箱液位高；運(yùn)行泵跳閘。（2）聯(lián)鎖停止條件。疏水箱液位低

3.4 高壓啟動(dòng)油泵

聯(lián)鎖啟動(dòng)條件（聯(lián)鎖開關(guān)投入）；汽機(jī)轉(zhuǎn)速≤2800rpm；主油泵出口油壓<1.4MPa；汽機(jī)跳閘。

3.5 交流潤滑油泵

（1）聯(lián)鎖啟動(dòng)條件（聯(lián)鎖開關(guān)投入）。潤滑油壓低一值（<0.055MPa）；汽機(jī)跳閘。（2）聯(lián)鎖停止條件（聯(lián)鎖開關(guān)投入）。潤滑油壓高一值（<0.16MPa）。

3.6 直流潤滑油泵

聯(lián)鎖啟動(dòng)條件（聯(lián)鎖開關(guān)投入）；潤滑油壓低二值；交流潤滑油泵跳閘。

3.7 電動(dòng)給水泵

3.7.1 啟動(dòng)允許條件。給水泵遠(yuǎn)控控制；給水泵無本體故障報(bào)警信號(hào)（控制回路和綜保故障信號(hào)）；除氧器水位正常；給水泵軸承溫度正常（非驅(qū)動(dòng)端小于75，驅(qū)動(dòng)端小于80）；給水泵液偶軸承溫度正常（<75℃）；給水泵電機(jī)軸承溫度正常（<75℃）；給水泵冷卻水進(jìn)口溫度正常（<75℃）；給水泵冷卻水出口溫度正常（<75℃）給水泵液偶開度<5%給水泵出口電動(dòng)門已關(guān)或給水泵在備用投入給水泵稀油站輔助油泵運(yùn)行（補(bǔ)充另外2臺(tái)稀油站輔助油泵控制測點(diǎn)）；給水泵稀油站母管壓力正常（三取二）。

3.7.2 跳閘保護(hù)條件。除氧器水位低二（≤-800mm）；潤滑油壓力低二（≤0.08MPa）；給水泵運(yùn)行15秒，出口門已關(guān)；給水泵軸承溫度≥90℃（高二值）；給水泵電機(jī)軸承溫度≥90℃（高二值）；給水泵液偶軸承溫度≥90℃（高二值）

3.7.3 備用聯(lián)鎖。運(yùn)行泵跳閘或給水母管壓力低，聯(lián)鎖啟動(dòng)備用泵。備用條件：出口電動(dòng)門已開，輔助油泵運(yùn)行且潤滑油壓正常，備用泵停止，非備用泵運(yùn)行。備用條件具備后畫面顯示“備用條件具備”，此時(shí)允許投入聯(lián)鎖開關(guān)，備用條件不具備不允許投入聯(lián)鎖開關(guān)。各給水泵分開設(shè)置聯(lián)鎖開關(guān)，給水泵運(yùn)行后自動(dòng)復(fù)位其聯(lián)鎖開關(guān)

3.7.4 給水泵耦合器輔助油泵。聯(lián)啟條件：以下任一條件滿足。給水泵運(yùn)行且潤滑油壓力低一（<0.1MPa）；給水泵跳閘，延時(shí)5秒。

3.8 電動(dòng)給水泵出口電動(dòng)門

關(guān)允許條件：給水泵停止；聯(lián)開條件：給水泵啟動(dòng)10秒；聯(lián)關(guān)條件：給水泵停止。

3.9 除氧器溢流電動(dòng)門

聯(lián)開條件：除氧器水位高二值：聯(lián)關(guān)條件；除氧器水位高一值消失。

4 結(jié)束語

青海項(xiàng)目汽機(jī)部分工藝過程復(fù)雜，對于順序控制系統(tǒng)要求很高，經(jīng)過現(xiàn)場運(yùn)行和調(diào)試，汽機(jī)部分的各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]王學(xué)義.工業(yè)汽輪機(jī)技術(shù)[M].中國石化出版社.