2#汽轮机保护系统PLC设计.pdf

江西煤炭科技 J I ANGXI COAL S CI E NC E TECHNOLOGY 2 0 1 0年第 4期 N O． 4 2 O1 0 2 汽轮机保护系统 P L C设计 宋德 涛 鹤矿集 团水 电热力公司 ， 黑龙江 鹤岗 1 5 4 1 0 0 摘 要 D C S和 P L C的广泛应用 ， 反映出传统 的由继 电器接触 器控制的保护系统存在可靠性差 、 操作复杂 、 故障率高 、 电能 浪费大 、 效率低等缺点。本文针对我厂 2 汽轮机的热工保护现状提 出将 可编程 序控制器应用于其保护系统 ， 可提高 系统 的稳定性 、 可靠性。 关键词 可编程序控制器 ； 热工保护 ； 稳定性 中图 分 类号 TR2 6 4 ． 2 文 献 标 识 码 B 文 章 编 号 1 0 0 6 --2 5 7 2 2 0 1 0 0 4一O O 7 9 一O 3 PLC De s i g n o f No ．2 S t e a m Tu r b i n e Pr o t e c t i o n S y s t e m S o n g De t a o Hy d r o p o we r Th e r ma l C o ． ，He g a n g Mi n i n g Gr o u p Co ．He g a n g ，He i L o n g j i a n g 1 5 4 1 0 0 Ab s t r a c t Ai mi n g a t t h e d i s a d v a n t a g e s o f t he t r a d i t i o n a l p r o t e c t i o n s y s t e m c o n t r o l l e d b y r e l a y c o n t a c t o r ，s u c h a s p o o r r e l i a b i l i t y，c o mp l i c a t e d o p e r a t i o n，h i g h f a i l u r e r a t e，e n e r g y wa s t e a n d l o w e f f i c i e nc y，t h e a u t h o r p r e s e n t s t h e a p p l i c a t i o n o f p r o g r a mma b l e l o g i c c o nt r o l l e r wh i c h c a n i mp r o v e t h e s t a b i l i t y a n d r e l i a b i l i t y o f i n t he p r o t e c t i o n s y s t e m o f No ． 2 s t e a m t u r b i n e ． Ke y wo r d s p r o g r a mma b l e l o g i c c o n t r o l l e r ；t h e r ma l p r o t e c t i o n；s t a b i l i t y 1 我厂 2 汽轮机 的保护现状 由武汉汽轮机厂生产 的 2 5 MW 汽轮机 ， 使用锅炉产 出 的 3 ． 8 MP a 饱和蒸汽驱动汽轮机做功 ， 同时提供抽 汽作为 冬季采暖蒸汽。汽轮机 保护 系统 由继 电器接受 现场 一次 发讯元件信号 ， 完成保护逻辑控制现场线圈驱动磁力 断路 油 门关闭 自动主汽 门等设 备实觋 汽轮机 的保护 。由于参 与汽轮机保护的控制 信号 有 1 4个 ， 所 以使用 的继 电器 数 量较多 。其存在 以下缺点 ①没有设计第一故障报警 虽 然设计 了继电器 自锁 电 路 ， 但是在汽轮机停 机过 程 中触 发的停机 信号较 多 ， 无法 确定真正的停机原因 ， 给分析 、 处理问题带来很大困难 。 ②因设计及使用继 电器较多等 问题造 成继电器误动 、 拒动现象时有发生 。 ③由于设计使用继 电器很多 ， 给发生故障查 找原因带 来 了一定难度。 ④由于设计原因， 抽汽保护回路 中采用 串接行 程开关 来给抽汽小压联 动装 置 电磁阀线 圈断 电， 可靠性非 常低 ， 并且行程开关经常出现接地现象 ， 抽汽保护 需要改造 。改 造要增加继电器 6块 。 由于原设 计没有考虑 第一 故障报警 ， 给实 际应用 、 现 场分析跳车原 因带来 了困难 。如果 考虑 使用继 电器实现 锁定第一故障原 因， 需要 增加继 电器数 量较 多， 虽然解决 了第一故障锁定问题 ， 但是 随着继 电器 数量的增加安装空 间就成了一大难点 ， 现场控制柜 内部空 间根本没有增加硬 件设施的余地 ； 同时继 电器使 用过 多 ， 系统 的可靠性 将会 大幅度降低 。基于以上考虑 ， 参考 P L C的应用 经验 ， 拟使 用 S P 7 2 0 0 P L C对汽 轮机 的保护 装置 进行 重新设计 ， 对 所有参 与关闭汽轮机 自动主汽 门 的控 制信 号做第一 故障 锁定。 2 P LC 的 优 点 7 9 P L C控制与常规继电器控制相 比具 有以下优点 ； ①P L C内部接点不同于继 电器逻辑 电路 的接点 ， 可靠 性高， 不会发生误动 、 拒动 、 接点粘 连等继 电器易发生 的故 障； 无机械动作时间 ， 响应时间快 ； 同继 电器相 比平均无故 障运行时间相对较长。 ②PL C执行程序响应 时间快 ， 已达 到毫秒数量 级 ， 对 引发第一故障锁定 及时、 有效 。 ③修改或变更程 序方便 。基 本上不要 考虑增 加外 围 硬件设备 ， 对于以后维护 、 修改、 增加执行程序控制带来 了 极大的方便。 ④P L C本身具 有输 入 、 输 出 指示 灯及 故 障 自诊 断 功 能 ， 现场判断处理问题 一 目了然 ， 大大减 少判 断问题 的时 间和判断问题 的难度 ， 提高了准确判断问题 的能力。 ⑤P L C的平均无故障运行时间 已达到 1 O 个小时 ， 系 统的可靠性大大提 高。 3 2 汽轮 机 保 护逻 辑 保护逻辑是 P L C程序设 计 的基础 条件。P L C使用 与 继电器 电路图极为相似 的梯形图语 言。如果 用 P L C改造 继 电器控制系统 ， 根据继 电器 电路 图来设计 梯形图是一条 捷径 。这是 因为原有 的继 电器控制 系统经过 长时 间的使 用和考验 ， 已经被证 明能完 成系统 要求 的控制功能 ， 而继 电器电路图又与梯形 图有很多相似之处 ， 因此 可以将 继电 器 电路图“ 翻译” 成梯形图 ， 即利用 P L C的外部硬件接线图 和梯形图有很多想 似之处这 一特 点。这种设计 方法一般 不需要改动控制面 板 ， 保持 了系统原 有的外 部特性 ， 操作 人员不用改变长期形成 的操作 习惯 。2 汽轮 机的保护逻 辑如图 1所示。 图 1 2 汽轮机的保护逻辑图 4 系统 硬件 设 计 继电器电路 图是 一个 纯粹 的硬件 电路 图 ， 将 它 改 为 P L C控制时 ， 需要用 P L C的外 部接线 图和梯形 图来 等效 继电器电路 图。可 以将 P L C本 身看成是一个 多功能控制 箱 ， 外部接线 图描 述 了这个 控制箱 的外部接 线 ， 梯形 图是 这个控制箱 的内部“ 线路 图” ， 梯形 图中的开关 量输入和开 关量输出就是这个控制箱与外部设备联 系的接 口， 这样就 可 以用分析继 电器 电路 图的 方法来 分析 P L C控制 系统 。 8 0 在分析梯形图时可 以将开 关量输 入对应 外部输入 器件 的 触点 ， 将开关量输 出对应的外 部负载 的线 圈。电气控制系 统原理 图主要包括主电路和 P L C外 围接线图、 主电路 电磁 线圈 1 4 个 P L C外围接线 电路 的 I ／ 0接线信号分别与表 l 中的 I ／ o名称相对应。确定 P L C各开关量输 入信 号与输 出负载对应的输入位和输 出位 的地址 ， 找出所有的纯输入 及输 出点 ， 排除所有的中间继 电器和时间继 电器。 表 1 S 7 2 0 0 I ／ O 分 配 S 7 2 0 0 输入点 S 7 2 0 0 输 出点 1 AN 手 动停机按钮 1 0 ． 0 1 1 T C 磁力断路油门 Q 0 ． 0 2 X K 主汽 门关闭行 程开关 I i ． 6 2 2 TC 启交 流油泵 Q 0 ． 1 3 Z B H 发 电机主保护 I O ． 4 3 3 T C 启直流油泵 Q 0 ． 2 4 F D T 发电机跳闸 I 1 ． 5 4 4 TC 停盘车 Q 0 ． 3 5 G J 1 ． 1 1 高加水位高 I 值 I 1 ． 1 5 5 T C 高加切除 Q 0 ． 4 6 1 ． 2 1 高加水位高 I I 值 I 1 ． 2 6 6 T C 1 抽汽阀切除 Q0 ． 5 7 G J 2 ． 1 2 高加水位高 I 值 I l _ 3 7 7 T C 2 抽汽阀切除 Q0 ． 6 8 G J 2 ． 2 2 高加水位高 I I 值 I 1 ． 4 8 8 T C 高加投入 Q0 ． 7 9 Z S 超 速 I O ． 2 9 Q1 ． 0 i 0 Z W 轴向位移 1 0 ． 1 1 O QI ． 1 1 1 R 唧 润滑油压低 I 值 I O ． 7 1 1 Q1 ． 2 1 2 R 帆 润滑油压低 I I 值 I i ． 0 1 2 Q1 ． 3 1 3 R H YY 3 润滑油压低 I l l 值 I 1 ． 1 1 3 QI ． 4 1 4 R H YY 4 润滑油压低 I V值 I 1 ． 2 1 4 Q I ． 5 5 系统 软件 设 计 限于篇 幅只给 出系统部分梯形 图 见图 2 。 6 结 论 一 ●●．．n 一性弗★ 鼍 t 翻； 1 曩鼍 I l I t 土 电帆 童 4 ■ 压 鼻 奎 ●t 手封停帆 翻着 庄tl t 朝j 膏 0压囊I l t 幽， l 压tWt 蠢 席住鼻 图 2 2 汽轮机保护 系统梯形图 [ 2 ]鲁远栋． P L C机 电控 制系统应用设计技术 [ J ] ． 北京 电子工 本文设计的 2 汽轮 机热工 保护 ， 采 用 了 当前 流行 的 业出版社， 0 0 。 3 1 3 。 可编程控制器 ， 可极大地 提高系统 的稳定 性 和可靠性 ， 并 且可 以降低维修成本 ， 具有 良好的应用价值 。 作者简介 宋德涛 1 9 7 4 一 黑龙江人 大学文化 工程师 现任龙 煤鹤岗集团公司热电厂热7 - 车间技术主管。 参考文献 e l i吴中俊 ， 黄永红 ． 可编程序控 制器原理及 应用 [ M] ． 北京 机 2 0 1 0 0 8 2 1 收稿 日期 一 一 械工业 出版社 ， 2 0 0 4 编辑 胡中祺 81