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和利时汽轮机紧急跳闸系统ETS应用方案

  • 摘要:汽轮机的危急遮断系统(ETS),是保证汽轮发电机组正常运行的必不可少的安全保护装置。汽轮机运行中,当存在某种可能导致机组受损害的危险情况时,ETS装置可使汽轮机自动紧急遮断,保护机组的安全。

汽轮机的危急遮断系统(ETS),是保证汽轮发电机组正常运行的必不可少的安全保护装置。汽轮机运行中,当存在某种可能导致机组受损害的危险情况时,ETS装置可使汽轮机自动紧急遮断,保护机组的安全。

硬件介绍

由于ETS系统是确保机组安全运行的最后一道自动保护装置,因此,对系统的可靠性和快速性有非常高的要求。

目前,公司ETS系统使用和利时拥有自主知识产权的LM系列PLC模块。该系列模块已经先后为400多家用户提供产品和解决方案,包括北京地铁监控改造、核电安全报警监控、环保节能、污水处理无线监控等等。

下面以ETS通常选用的CPU模块LM3108为例,进行简要说明。

LM3108 CPU模块的主要特性:

1)      模块集成了24输入/16输出,共40个开关量I/O点;

2)      可连接7个扩展模块,最大扩展至264路数字量I/O点或者56路模拟量I/O点;

3)      3个独立的100KHz高速计数器,2路独立的20KHz高速脉冲输出;

4)      响应时间<1ms< span="">

5)      1RS232通讯口,1RS485通讯口,通讯协议有专有协议、MODBUS协议和自由协议等方式。

PLC需要作为从站连接到PROFIBUS-DP网络时,只要配上PROFIBUS-DP从站模块LM3401即可,该模块上可以设置波特率、模块地址等通讯参数。

同样,当PLC需要作为从站接入MODBUS/TCP网络时,只要配上MODBUS/TCP从站模块LM3403即可,该模块上可以设置IP地址。


图一CPU模块外观图

另外,当CPU集成的I/O通道不够用时,可以另配扩展模块。


图二扩展模块外观图

软件介绍

PLC的组态软件为PowerPro,该软件基于Windows环境,符合IEC61131-3国际标准,具有离线仿真功能,用户可在程序试运行之前测试逻辑正确与否,而无需下载到硬件设备,极大方便程序的调试,具有丰富高效的指令与功能块,众多的数据类型,灵活多样的编程实现方法,并且具有用户程序的密码保护功能。

下图为ETS监视画面图,绿灯为默认状态,当相应项开关投入或者来ETS保护动作条件时变成红灯。其中如凝汽器真空低、润滑油压低等有3路信号参与保护时,在逻辑里作32处理,当任何2路动作时,ETS遮断动作。


图三监视画面图1


图四监视画面图2

ETS设计要点

l  独立、冗余的电源系统

系统要连续可靠运行,电源是不可缺少的,电源的设计就尤为重要。我们采用冗余的电源系统,引两路220VAC电源至控制柜,其中一路来自UPS,一路来自厂用电,分别至24VDC电源转换模块,如果任何一路电源出现故障,系统仍可正常工作。

l  冗余的硬件配置

从原理图上可以看出,我们采用冗余的PLC配置,两套系统完全独立,同时工作,当任何一套PLC出现故障时系统仍可完成遮断任务。


图五ETS原理图

l  接入信号

要求各路保护信号由硬接线方式接入系统柜,以减少中间环节和延迟时间。通常参与保护的条件有:发电机主保护动作、凝汽器真空低、润滑油压低、轴向位移大、汽机超速、DEH开出打闸、轴承回油温度高及手动停机等。系统设置有备用通道,除了上述信号,当用户需要加入其他条件参与保护时,可以方便接入。

l  手动停机信号

一般,现场会设计一路手动停机信号进入ETS系统,通常设在监视及操作该台汽轮机的控制台上,并且为加盖双按钮串联设计。该信号进入ETS控制柜后,其中一副触点直接接入输出回路而不通过PLC,以实现快速停机,为实现监视及首出记录,另外接两副触点分别进PLC系统。

l  首出回路

ETS系统动作后,为尽快排除故障,要求迅速、准确地掌握机组跳闸的原因。因此,ETS逻辑上设计有首出回路,用以记录跳闸回路中首先出现的跳闸条件。

在重新开机前,务必将首出信号复位,否则下次停机时ETS系统无法判断首出信号。控制柜上设计有首出复位按钮,首出复位可以根据现场需要在画面做复位按钮,硬件复位按钮和软复位按钮操作其中一个即可。

l  ETS动作输出

ETS输出信号类型取决于现场设备。按照设计需要ETS提供有源输出信号,如果为有源信号,那么需要单独将一路电源送进ETS给现场设备供电。如果输出给停机电磁阀的信号为脉宽型,可以根据需要设置脉宽长度。

l  投切开关

系统设计有ETS总投切开关及各动作条件的分项投切开关。可以根据需要,配合组态使用。通常设计为,只有总投切开关投入时系统才会动作输出。对于各个分项可以选择性投入,当暂时不需要某个信号参与保护时可以将其切除。为安全可靠起见,投切开关不作软投切按钮。


图六投切开关及电源指示面板图

l  电源监视

对两路引入机柜的系统电源设有电源监视,当两路电源均消失时,提醒相应人员采取必要措施。并且在机柜内部设计有电源指示灯。

l  SOE信号输出端口预留

一些现场信号通常只有一副触点,为保证安全,将该信号接入ETS机柜,在ETS控制柜里通过扩展预留了SOE信号端口,以便送给SOE装置使用。

总结

安全生产是电厂工作的重中之重,ETS作为汽轮机保护中电子部分的最后一个环节,有着至关重要的地位。鉴于ETS系统的重要性,我们选取快速的PLC控制。从电源系统、信号输入、信号处理及动作输出各个环节考虑了系统的快速性和可靠性。

ETS机柜可以单独使用,也可以接入大型控制系统。

ETS系统是现场控制系统的一部分,必将涉及到与现场及其他系统的信号接口问题,因此在系统设计前必须对个环节作充分考虑及协商。

作为紧急跳闸系统,为了保证系统的独立性和安全性,ETS仅通过控制停机电磁阀来控制汽轮机保安系统,关闭汽轮机全部蒸汽进汽阀,紧急停机,因此,对与报警或者联动等其他功能建议不做在ETS柜。

发布时间:2017年3月15日 10:21  人气:   审核编辑(刘全乐)
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