汽輪發電機組遠程緊急停機系統

詹守權，張元華，鄭振海

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口115007）

近年來，鋼鐵、石化、電力等能源領域越來越多的工廠采用遠程集中監控多臺汽輪發電機組，提高了生產效率。但是，采用這種控制方式汽輪發電機組現場無人值守，存在緊急情況時能否可靠停機的問題。鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司（以下簡稱“鲅魚圈分公司”）對其汽輪發電機組遠程集中監控改造后，原有的多臺機組如干熄焦1、2機組，75 t高爐煤氣 1、2機組，TRT 1、2機組及燒結余熱機組等集中到5 km外的集控大樓進行控制，機組現場無人值守，發生緊急情況時會出現機組無法可靠迅速地停機，將對相關機組工作人員的人身和設備安全造成重大損害。

同時，由于各機組的汽輪機廠家不同，機組油路系統結構各異，液壓管路改造方案均不同，要求每個機組有各自獨立的雙冗余停機液壓閥組。由于通訊距離較遠，電子控制部分必須為雙冗余控制。據此，鲅魚圈分公司經過多次論證，研究開發了一套兼顧電子和液壓兩個方面、安全可靠的遠程緊急停機系統，實現了汽輪發電機組遠程緊急安全停機，提高了動力機組的安全可靠性。本文對此做一介紹。

1 系統組成

該系統主要包括電子控制和液壓控制兩部分。電子控制部分為雙冗余方式，一種為PLC控制方式，另外一種為開關量光纖中繼器控制方式。集控室側將緊急停機按鈕連接到PLC控制器及光纖中繼器上，通過光電通訊的方式同機組現場的緊急停機控制機柜進行通訊，機柜接收來自遠程集控室的控制指令，對機組現場的緊急停機閥組進行控制，實現遠程集控室對現場機組緊急停機裝置的控制。電子部分每個控制器均采用完全獨立的兩路直流24 V供電，系統供電完全冗余，任何部件發生故障都不會影響控制系統緊急停機的功能。

液壓控制部分采用專門設計集成的雙冗余停機電磁閥組，并且針對不同機組設計不同的油路改造方案。各機組停機電磁閥組的供電、電子控制信號、液壓驅動都獨立于現有的機組停機裝置，雙冗余停機閥組中任意一路電磁閥動作，機組均會停機，確保關鍵時刻可靠停機。遠程緊急停機系統示意圖見圖1。

圖1 遠程緊急停機系統示意圖Fig.1 Schematic Diagram for Remote Emergency Stop System

1.1 電子控制裝置

遠程緊急停機系統電子控制裝置的主要部件為PLC控制器及光纖中繼器。遠程緊急停機系統控制器通訊連接方式如圖2所示。

圖2 遠程緊急停機系統控制器通訊連接方式Fig.2 Communication Mode of Controller for Remote Emergency Stop System

PLC控制器通過以太網通訊，遠程集控室側控制器設為主站，機組現場側控制器設為從站，接收來自遠程集控室緊急停機按鈕的停機信號，控制現場液壓停機電磁閥組。參考PLC說明數據通過專用軟件進行編程，增加光電轉換器實現以太網和光纖的信號轉換，實現長距離的通訊。光纖中繼器是將開關量信號進行遠距離傳輸的控制器，遠程集控室側接收緊急停機按鈕的停機信號，機組現場側控制液壓停機電磁閥組。

1.2 液壓控制裝置

遠程緊急停機系統液壓控制裝置采用專門定制的雙冗余停機電磁閥組，閥組中的停機電磁閥組件和放大滑閥組件型號分別為SDHE-D751/2和LIDA-3；單向隔離閥組件型號為CKEB-XCN；其他相關組件均按對各機組實際測繪和液壓后定制。液壓電磁閥組停機時間在200 ms以內。

停機電磁閥互為冗余配置，任意一個電磁閥動作均可停機，電磁閥動作時間不超過50 ms，流量不小于每個機組液力計算流量（不小于60 L/min），最高壓力35 MPa。電磁閥電壓等級為直流24 V,采用雙冗余供電且帶鎖存功能。停機電磁閥動作后，需現場確認具備啟機條件且按下電磁閥復位按鈕后方可使電磁閥復位，提高了機組的安全性。

放大滑閥本身流通能力不小于每個機組液力計算流量（不小于60 L/min），最高壓力35 MPa。

其他液壓停機閥組件對外所有接口均采用不銹鋼材料，閥塊采用45#碳鋼電鍍材料，管道接口為不銹鋼材料。遠程緊急停機系統液壓部分工作原理如圖3所示。

圖3 遠程緊急停機系統液壓部分工作原理圖Fig.3 Working Principle Diagram for Hydraulic Part to Remote Emergency Stop System

2 系統的安裝

遠程緊急停機系統須控制多臺汽輪機組，由于各汽輪機廠家不同，汽輪機安全油路和液壓接口均不相同，且結構復雜，有些機組屬于煤氣現場，需特殊定制防爆電磁閥。另外，緊急停機系統為遠程控制，必須保證控制信號穩定傳輸。因此，從液壓設備安裝、油路管道改造和光纖敷設等方面采取了如下措施。

（1）液壓設備安裝方面：考慮到遠程緊急停機系統的重要性以及機組在長時間運行時振動較大，將液壓裝置安裝在汽輪機一側，并定制專門支架同地面固定，提高裝置的可靠性及穩定性。

（2）油路管道改造方面：遠程緊急停機系統需要改造不同汽輪機的安全油路，依據現有的液壓管路，通過對每臺機組進行實際測繪和液壓計算后，制定專門的改造方案，并合理布局，精確設計改造后油路。TRT機組只需關閉快切閥即可使機組安全停機，75 t高爐煤氣機組和燒結余熱機組需關閉機組主汽門和調速汽門才可使機組安全關閉。

（3）光纖敷設方面：將緊急停機按鈕集中安裝在遠程集控室操作臺上，便于操作。選用單模雙芯光纖來保證長距離通訊信號傳遞的穩定性。

3 系統測試結果

對遠程緊急停機系統進行了靜態測試和動態測試，均能夠可靠、迅速地卸壓安全油，實現了汽輪發電機組安全停機；并進行了PLC控制器和光纖中繼器冗余停機方式切換試驗，這兩種停機方式下也都實現了可靠而迅速地停機；進行的冗余電源切換試驗能夠保證在任何部件發生故障時，該系統都可以發出停機信號，且停機反應時間均在設計范圍內。各機組測試結果見表1。

表1 各機組測試結果Table 1 Test Results of Each Generating Unit

機組停機后，進行了遠程緊急停機系統復位功能試驗。現場確認機組安全停機情況下，按動復位按鈕后再次啟動機組，復位功能正常。

4 結語

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司針對汽輪機組遠程集中監控后現場無人值守問題，研究開發了一套可靠的遠程緊急停機系統，包括電子控制部分和液壓部分，并成功實施了安裝。該系統實現了供電冗余、控制回路冗余及現場液壓停機電磁閥組冗余，能夠在液壓裝置電磁閥、控制回路裝置及供電系統任何部件發生故障時安全停機，提高了動力機組的安全可靠性。該遠程緊急停機系統對鋼鐵、石化和電力領域動力機組遠程集中控制、保證機組的安全性方面有很大的借鑒意義。