火电厂汽机热工保护改造成PLC微机保护系统的设计

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【摘 要】本文从PLC的基本内涵出发,对火电厂汽机热工保护过程中,PLC微机保护系统的应用价值进行了分析,同时分析了火电厂汽机热工保护中PLC微机保护系统的设计和实现方法.

【关 键 词 】火电厂；汽机热工保护；PLC微机；保护系统

1.火电厂汽轮机热工保护系统中PLC的应用价值

1.1 PLC的基本内涵

PLC也可称为编程逻辑控制器,它属于一类以数字操作为基础,为应对工业化环境而逐渐产生和发展起来的电子应用程序.PLC微机保护系统是可编译存储器的一种,有助于数据逻辑运算和编译内部模式程序等基本功能.在完成内部程序编译过程后,该系统能够利用外模式发出各种指令,并传输给用户,而用户则能够根据各类命令的不同,实施针对性的输入操作.PLC是一种新型的触控与计算机系统升级、融合技术,该技术能够在实现系统操作灵活性提高与资源节约的基础上,实现系统内部结构安全性和不断简化的目标.

1.2 火电厂汽机热工保护中PLC系统的应用价值

在整个火电厂的生产和设备运行过程中,汽轮机系统是一项核心内容,所以,汽轮机系统的安全运行具有非常重要的意义.现阶段,我国的火电厂汽轮机保护控制系统整体继电器逻辑控制系统仍然较为落后,如果这一情况得不到有效的改善,则继电器节点必然会出现放点和粘连等问题,严重者还会发生励磁线圈稍后等恶性事故和问题,最终导致逻辑控制系统不能有效实施.受到这一因素的影响,在整个火电厂的系统运行过程中应用轮机热工保护系统具有十分重要的影响作用,同时,PLC微机保护系统具有十分明显的优势,在火电厂汽机热工保护系统中应用PLC系统,必然会实现其稳定性和效率的进一步提高.

2.火电厂汽机热工保护改造为PLC微机保护系统的设计

2.1 系统硬件设计

火电厂汽轮机热工保护系统改造为PLC微机保护系统的硬件系统设计,见图1.PLC微机保护系统使用的是Omron CS1D系列模件.其中包括三个32 点DI 模件和两个32 点 DO 模件,整个硬件系统通过一个 PLC 主机架进行控制,为了实现PLC微机保护系统运行安全性与可靠性的进一步提高,这一系统还设置了双电源模件供电模式和双 CPU 冗余热备运行功能,也就是300MW 机组的水泵小汽机保护系统硬件设计图.需要注意的是,在这种硬件设计结构下,I/O 信号也就是开关量输出信号和输入信号需要实施下述调整,即开关量输出信号DO设置为26点,开关量输入信号 DI设置为36点.

2.2 软件设计

第一,集控室的信号设计.在发出任何一个电超速和请求跳闸指令信号后,系统都会形成一个MEH 跳闸请求信号,并控制DCS集控室发送就地手动停机按钮信号、集控室手动停机按钮信号和MCS请求跳闸信号,最终产生跳闸的条件.

第二,汽轮机机轴振系统的设计.按照火电厂汽轮机轴向A、B、C三个达跳闸值位移信号,通过三取二的逻辑形式形成汽轮机振动大跳闸信号与汽轮机轴向位移大跳闸信号,另一方面,汽轮机偏心达跳闸值信号会通常形成汽轮机偏心达跳闸值跳闸信号与振动达跳闸值跳闸信号.上述三种信号中的任何一个出现了异常运行状态,则整个系统都发会发生汽轮机跳闸现象.

第三,汽轮机排气压力设计.同时选择三个测定,利用三取二的逻辑模式,则能够即时向DCS系统发生报警信号,这种情况下,汽轮机的排汽压力值会处于中间状态,如果汽轮机排汽压力处于高超指令状态,则汽轮机会出现排汽压力跳闸现象,并自动锁定信号.

第四,润滑油系统设计.通过三取二的逻辑模式,润滑油系统仅仅需要满足两个条件,即能够产生跳闸信号,另一方面,将直流油泵与排烟风机相互连接,则会形成相应的事故追忆.如果润滑油的箱油位过低,则投加热器运行会受到阻碍.如果交流润滑油泵出口母管油压过低,则两泵同时联启,并激发直流油泵.如果直流油泵出口油压过低,则将排烟风机相互连接,同时能够产生报警信号.

3.火电厂汽机热工保护改造为PLC微机保护系统的实现

3.1 硬件初始化

硬件初始化主要包括下述四个基本程序：第一,同时设定双机模式与单机模式开关为DPL 双机模式；第二,从实际情况出发设定CPU 单元开关,通常情况下,设定右边CPU 运行状态为ACT RIGHT,左边CPU 运行状态为ACT LEFT,也即是对ACT进行适当调整；第三,设置NO USE与CPU USE两个开关为USE,同时,将CPU 供电状态调整至ON；第四,对双机单元的通信开关进行适当调整,如果所用的是SYAC.WAY网络,则设定COMM开关为OFF；如果所用的是ToolBus网络,则将运行过程中的CPU RS 一 232C端与CX—Programmer相互连接,设定双机模块COMM 开关为ON.

3.2 初始化检查

初始化检查主要包括下述三个基本程序：第一,对电压与供电配线情况是否正常进行检查,如果未出现异常,则可以给电源模块供电；第二,对双机单元DPL STATUS 指示灯的颜色进行检查；第三,对CPU单元ACTIVE 指示器运行颜色进行检查,正常状态下应为绿色.

3.3 程序下装

在PLC微机保护系统处于PROGRAM运行模式时,利用计算机或是专用编程器中的CX—Programmer 软件,将控制软件下装为PLC微机保护系统的CPU单元之中.在运行中的CPU单元接收到数据后,对双机单元的DPL STATUS 指示灯颜色进行检查,如果为绿色,则证实双机系统为初始化运行状态；如果两个 CPU 单元之间存在不同的传输,则会产生双机确认问题,这种情况下,DPL STATUS 指示灯应显示为红色,需要按下初始化开关排除故障.

3.4 程序运行

程序下装程序完成后,PLC微机保护系统即处于 PROGRAM 状态,此时需要对各种数字量实施强制开关,并保证各种输出运行过程完全正确.

4.总结

综上所述,PLC微机保护系统与常规的控制系统相比,能够最大限度地减少火电厂汽机热工保护系统的外部线路和外部继电器,同时,受到其控制程序特性的影响,其系统的可拓展性、易维护性和稳定性实现了明显的提升,因此,在火电厂汽机热工保护改造系统中应用PLC微机保护系统,具有较高的价值和意义,有待于其应用范围的进一步扩大.