PLC在汽轮机保护系统中的实施应用

摘要 汽机保护系统是一个汽轮机安全监控及辅机联锁系统，它能在汽机正常工作、启动和停止运行方式下，连续监视汽机的运行参数及状态，并且进行逻辑运算和判断，通过联锁装置使设备按照既定的合理程序完成必要的操作或未遂事故，以保证汽轮机的安全。

关键词 保护；plc；可靠

中图分类号 TK32 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0176-01

汽机保护系统常规的保护是用继电器用硬接线连接，信号的改动比较麻烦，可靠性也比较低。PLC是采用积木式结构，以及模块化的软件设计，是的系统安装和现场接线简便，并可按积木方式扩充和删减其系统规模。

某煤矿矸石热电厂三期工程为一台25 MW抽汽式汽轮发电机组配一台1*130 t/h高温循环流化床锅炉。其中，汽轮机保护系统采用PLC控制，该控制技术先进，安全可靠，为现在大型汽轮发电机组常采用的一种保护方法。该厂一期、二期工程汽轮机保护系统均采用常规继电器保护方式，接线复杂，维修复杂，故障率高。在三期工程中，采用了PLC技术，它在防止运行人员操作事故及系统故障情况下引起的安全事故方面起着非常要的作用。

1 实施过程

在25 MW机组安装过程中，对的汽轮机危急跳闸系统进行了改造，淘汰了以往的危急跳闸联锁保护柜，采用了以可编程逻辑控制器（PLC）为核心的系统。PLC是采用积木式结构，以及模块化的软件设计，使得系统安装和现场接线简便，并可按积木方式扩充和删减其系统规模。由于它的逻辑、控制功能是通过软件完成的，因此允许设计人员在没有硬件的情况下进行“软设”。

25 MW机组的汽轮机保护系统的设计完全性可以达到大机组（300 MW以上）的安全水平，应当说是很完善的安全系统设计。现在该系统已经安全运行一年半了，从未出现过任何问题，效果非常好。

保护系统控制柜里主要有双PLC、报警继电器、跳闸继电器、保护投切盘等。每一路输入、输出通道都有与之相对应的指示灯，可以检查某一通道的动作情况。且系统具有在线试验功能。把汽轮机跳闸的首出原因送进了事故追忆系统（SOE），可以方便的查找汽轮机跳闸原因。这样丰富和完善了对保护系统的检修、维护手段，提高了自动化水平。

保护系统选用了西门子公司的S7系列PLC，选用了电源模块、CPU模块、DI模块和DO模块。整个控制柜由PLC、信号投切旋钮和跳闸电磁阀组成。

PLC是系统的核心部分，完成整个系统的控制和监视。它是由逻辑组件、电源组件及端子排组成。电源组件提供220VAC、220VDC和24VDC三种规格的电源，每种规格的电源都采用双路提供，电源组件能进行无扰切换。控制柜放在电子间，系统机柜中采用两套PLC并联运行，定义为A机和B机。

由PLC的中央处理单元CPU完成所有输入信号的逻辑处理和输出信号的逻辑控制。由于系统对该装置的可靠性要求特别高，即保证在任何可能发生的紧急情况下，都能准确无误地使汽轮机组停机，所以该套装置设置为双PLC运行方式。由于双PLC是并列运行，互不干扰，并具有“或”的关系，不需要在线热切换，所以不存在切换扰动的问题。若其中任意一套发生故障，另一套可编程控制器还是正常运行，此时，汽机运行的保护功能仍是完

整的。

2 应用PLC的保护系统具有如下性能特点

2.1 功能全面

由于可编程逻辑控制器体积小，集成化程度高，运算速度快，逻辑控制容量大，所以整套程序具有状态报警、遮断停机等常规功能外，还增加汽机跳闸首出原因记忆功能，帮助运行人员在第一时间知道停机的第一起因，避免了以往或者显示面板上有多项报警指示，分析不出第一起因。同时，该功能同时接入DCS系统的事故追忆系统（SOE），为事故的分析提供了验证手段。该功能完全通过程序编写完成，不需要增加任何硬件设备，而且完全应用编程技巧。在没有发生停机条件时，该功能不需要执行，不占用系统监测的时间，使系统的监测、停机功能得到最大程度的实现。

2.2 动作迅速、可靠性高

在PLC选型方面，选用了最具有实力的西门子公司的S7系列PLC，这在硬件上保证了系统的高可靠性。本系统采用了双PLC运行方式，确保整套装置在任何情况下，都能正确可靠地实现汽轮机跳闸功能。以往装置中重点关注的汽机“拒跳”或“误跳”的情况，在设计过程中得到充分合理的处理，这在技术上保证了系统的高可靠性。

2.3 自动化程度高

本套系统的自动化程度极高，避免了人为操作带来的操作故障。编程逻辑控制器中DI、DO卡件面板上的状态指示灯上，各种状态一目了然，故障排查简便易行。在汽轮机发生保护故障时，能在毫秒的时间内迅速动作，发出跳闸指令，同时发出声光报警信号，提醒运行人员。故障信号同时送入DCS系统的SOE，为日后的事故查找分析提供依据，故障记录时间达到毫秒级，可以清楚的分析出动作的先后顺序。

2.4 接线简单、维护量小

整套装置的硬接线部分只涉及到确定所需输入和输出可编程控制器的信号，而控制逻辑部分完全固化在EPROM中，失电永久保存。该套系统在日常生产中几乎不用维护，降低了维护人员的劳动强度，提高了汽轮机系统的安全性。

3 结束语

通过使用plc控制器对汽轮机保护系统进行控制，避免了以往线路复杂、体积庞大，功能有限；可靠性低，常出现“拒动”或“误动”；稳定性和灵活性差的缺点，通过软件系统对汽机保护参数进行实时监控，使其安全可靠生产。实时快速、准确报警，捕捉事故前兆，减少直至消除重大事故，有效的确保了汽轮机的安全运行。

参考文献

[1]SIEMENS SIMATIC S7-300可编程控制器硬件和安装手册[M].西门子(中国)有限公司,2000.

[2]路林吉,王坚,江龙康.可编程控制器原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2002.