淺談PLC在電廠汽輪機保護系統中的應用

張宏宇+楊志勇

摘 要：當今社會是一個信息技術高速發展的時代，各項先進的技術為國家的經濟發展貢獻了非常顯著的力量，比如汽機保護體系的發展應用就是一項非常典型的案例。它是一個汽輪機安全監控及輔機聯鎖系統，常規的保護是用繼電器用硬接線連接，有一些缺陷存在，比如不可靠，而且要想更改信號非常困難。PLC采用積木式結構，以及模塊化的軟件設計，它的出現確保了體系能夠合理的進行安裝工作，而且能夠依靠積木方法來對其進行大小的擴充或者是刪減工作。

關鍵詞：PLC；汽機保護；應用

汽機保護系統是一個汽輪機安全監控及輔機聯鎖系統，它可以在汽機合理運行以及停止的過程中，持續地對其運行數值以及模式進行檢測，而且還可以開展邏輯判斷工作，結合連鎖設備參照設定好的步驟完成相應的動作，以此來確保設備正常工作。它可以有效地避免工作者的工作失誤以及由于體系原因導致的潛在的危險。常規的保護是用繼電器用硬接線連接，有一些缺陷存在，比如不可靠，而且要想更改信號非常困難。PLC是采用積木式結構，以及模塊化的軟件設計，它的出現確保了體系能夠合理的進行安裝工作，而且能夠依靠積木方法來對其進行大小的擴充或者是刪減工作。因為它的控制活動是輔助軟件來進行操作的，所以許可設計者在不具備硬件的前提下開展軟設計活動，這樣就可以縮短設計以及其他活動的運行時間。

1 設計指導理念

首先，具有非常好的安穩性。使用的是西門子S7系列PLC為核心，而這些設備的特點是具有非常高的硬件集成特點，并且具有很好的安穩性特征。其次，電源冗余化。直流電源 24V DC電源采用雙套高頻開關型直流電源，其過流等保護功能齊全，對于輸入電波可以許可其具有較大范圍的波動，具有非常好的輸出穩定特點。每個單元之間可以實現獨立供電，這樣也可以確保供電安穩，如果電源發生問題了，其他的電源就會自行的進行工作，因而不會影響到正常活動。交流電源，系統允許輸入兩路交流電源，一路來自廠用UPS電源，一路來自廠用電（保安段）。第三，冗余化設計。系統采用冗余化設計，用戶可以在不更改系統任何配線的情況下增加功能：采用雙PLC配置，實現自動切換。第四，系統的基本功能 。開關量輸入/輸出、內部中間繼電器、鎖存繼電器、計時/計數器、移位寄存器、四則運算、比較運算、二進制與十進制轉換、跳轉和強制I/O等。第五，方便使用。由于其具有非常標準化的積木式構造和形成模塊的軟件，因此非常的方便進行體系安裝以及連接工作，而且能夠按照積木樣式來對其進行拓展或者是刪減活動。因為它的很多控制都能夠活動是由軟件開展的，所以許可設計者在不具備硬件的條件下開展軟設計活動，這樣就可以縮短設計以及其他活動的運行時間。第六，具有非產完備的外圍裝置。比如電腦以及打印設備等。 第七，便于開展活動，而且維護方便。它使用的是一種員工慣于使用的編程法，可以確保使用者能夠準確的分析程序，而工作人員只需要進行非常短暫的培訓活動就能夠實現整體的操作。第八，緩沖隔離。系統各種設備的I/O接口均采用光電隔離技術進行緩沖隔離。最后，具有高度開放的特征。

2 體系的構造要素

系統采用管理層—控制層—設備層的遞階控制網絡結構。設置有：一是管理層。工程師站；二是控制層。汽機控制站；三是設備層。汽機儀表檢測設備及執行機構。管理層是基于Windows環境下開發的開放式、模塊化、可擴展的系統，選用控制主機/服務器，提供管理軟、硬件平臺，通過接收來自控制層的信息，匯集和檢測汽機的各種實時數據，并對它們進行相應計算，實現專家控制策略，發布命令下達到控制層對現場設備進行控制。控制層主控設備采用西門子S7系列PLC，實現回路控制，通過I/O模塊獨立完成包括保護、監測、控制和事故紀錄等多項功能，在系統內按要求整理“情報”，實現系統的“上傳下達”。

3 體系的功效特點

首先是控制保護功能。一是當設備的轉速大于百分之十，并且操作板顯示設備速度過快的時候，會自動的發出預警，告知員工開展檢查活動。如果速度大于百分之十二的時候，面板會再一次的進行預警，而且會提醒操作者告知技術員開展檢查活動，此時技術負責人需要結合具體狀態來分析需不需要停機。如果速度超過百分之十五的時候，設備會自動持續的降低速度，而且會自動提示降低的原因，在一小時之后設備會停止工作，而且操作板上會提示以為超速額停止運行，此時打印設備會打印因為超速所以停止。二是當汽輪機軸向位移大于Ⅰ值（安全臨界值）時，會自行預警，而且能及時的提醒工作人員開展檢查工作。當汽輪機軸向位移大于Ⅱ值時，在運行一個小時之后會自動停止。而且面板上會出現具體的原因，打印設備也會進行與之對應的工作。三是當潤滑油壓低于Ⅰ值時，會自行預警，而且能及時的提醒工作人員開展檢查工作。當潤滑油壓低于Ⅱ值時，啟動交流油泵；當潤滑油壓低于Ⅲ值（絕對危險臨界值）時，自動停止。而且面板上會出現具體的原因。當潤滑油壓低于Ⅵ值（設備損壞臨界值）時，停盤車。四是當軸承油溫高于Ⅰ值時，報警并啟動油溫冷卻系統；當軸承油溫高于Ⅱ值時，1小時后停機；而且面板上會出現具體的原因，打印機打印停機原因：軸承回油溫度高停機。五是當軸承軸瓦溫度高于Ⅰ值時，報警并啟動油溫冷卻系統；當軸承軸瓦溫度高于Ⅱ值時警報連續提示，停機；而且面板上會出現具體的原因，打印機打印停機原因：軸承軸瓦溫度高停機。六是當電氣送來發電機故障信號時，停機；而且面板上會出現具體的原因，打印機打印停機原因：發電機故障停機。七是當主汽溫度低于Ⅰ值時，報警；當主汽溫度低于Ⅱ值時停機，而且面板上會出現具體的原因，打印機打印停機原因：主汽溫度低停機。其次是記憶功能。在自動主汽門跳閘后，由操作面板顯示出導致首次動作原因，以便于進行事故分析。最后是打印功能。系統能夠實時打印保護投退開關的投退時間及內容、所有保護動作的時間和內容。

總之，1#、2#汽輪機大修投產后，通過集中監控系統對汽機運行參數進行實時監控，確保設備運行合理有序。具有非常快的速度，并且可以進行自動報警程序，能夠發現潛在的危險，降低一直到將問題解決，而且可以降低勞動量。

參考文獻

[1]袁曉東，王利鋒，曲紅斌.基于PLC的汽輪機危急遮斷系統[J].寧夏電力，2011.

[2]劉建江.西門子PLC在電廠汽輪機保護系統中的應用 [J].石河子科技，2010.

[3]盧定興，余建斌.PLC在火電廠給煤機變頻控制系統中的應用[J].國內外機電一體化技術，2006（2）.

[4]馬玉順，張春暉.PLC在給煤機變頻控制系統中的應用[J].電氣時代，2010（7）.