PLC实现的火电厂小汽机保护控制系统探讨

谭正义

上海鹏宇科技发展有限公司，上海 200235

在火电厂的发电机组中，小汽轮机系统是其重要组成，影响着小汽机运行安全的保护地位，当前我国火电厂的小汽机控制系统主要是继电器的逻辑控制，这种逻辑控制在长期应用下，会出现打火放电、节点粘连与线圈烧毁等问题，易造成继电器接点的拒动及误动，使得逻辑控制无法正常运行，保护控制系统存在可靠安全性差的缺陷，为了有效提高火电厂小汽机控制系统的安全水平，实现PLC 控制器对保护控制系统的设计是必要的。

1 PLC 保护控制系统的构成

基于PLC 控制器的小汽机保护系统主要包含硬件与输入/输出信号的配置两部分，其中，小汽机保护控制系统采取的是CSID 系列的模件，有2 个32 点的DO 模件，3 个32 点的DI 模件，并应用了PLC 主机，采用双CPU 冗余进行热备运行，双电源模件进行供电，以提高PLC 控制系统的安全可靠性。系统的输入/输出信号主要包含开关量的输入DI 信号与输出的DO 信号，而DO 信号为26 点，DI 信号为36 点。

2 火电厂小汽机PLC 保护控制系统的软件设计

2.1 火电厂小汽机润滑油的PLC 控制系统设计

在小汽机轴承系统与调节系统中，所应用的润滑油是同一种，小汽机与主机应用同一套供油系统，保安系统的用油与小汽机的给水泵轴承用油是由独立电动的油泵供油系统所提供的，在此润滑油系统当中，主要为YX65-65-25O 型号的交流泵，一台用于工作，另一台备用，每台小汽机还配备油箱、冷油器与双筒网片的滤油器，并每台油箱均独立配备一套油净化的装置，主油泵输出的压力油通过单向阀及滤油器之后，可分成2条路，一条路经过2 个并联节流孔，向保安有系统供给，其保安油压的正常值是0.55MPa。另一条路则通过减压阀、冷油器及单向阀等系统，对小汽机与给水泵的轴承进行润滑，其润滑正常值是0.12MPa 当润滑油系统的油压在0.065MPa 以下时，直流油泵与小汽机会跳闸停机，单向阀会避免直流油泵输出油向保安油系统流入，让油压保持稳定，以保证小汽机与给水泵轴承的润滑作用。在PLC 保护系统中，通过小汽机润滑油的压力监测与油位检测，其压力信号会送到控制器，与底限信号进行对比，以做出反应。当压力信号太低时，就会跳闸，对被用泵进行启动，并记录事故信号，完成小汽机保护，避免轴承损坏及爆瓦等现象出现。当1.2 交流的润滑油泵压力比较低时，其延时5s 后，发出润滑主油泵的切换失败信号，供油母管的油压低II 值为ABC 三个测点，实施三取二控制时，只要满足2 个条件，就会发出跳闸信号，并联启直流泵EOP 与排烟风机，出现事故追忆。油箱油位比较低时，可禁止投入加热器，油泵出口的母管油压较低时，将会联启1#与2#泵，并启动直流油泵，油泵出口的油压过低时，就会启动排烟风机，出现报警信号。

2.2 排气系统的PLC 设计

小汽机的排气系统监测可反映小汽机的内部真空情况，发电机组的真空高低影响着整个机组的运行经济性与稳定性，也影响着发电机组振动轴的位移情况，所以，加强小汽机的排气监测，可有效保护火电厂小汽机的真空不超限。小汽机的排气压力II 值为ABC 三测点，也实施三取二控制，把报警信号输送至DCS 上，会出现排气压力II 值的中间点W0.02，排气压力高则会报警，当小汽机的排气压力发出高超指令，则会产生跳闸的超驰指令，信号自锁，其13 步～16 步的控制当中，所对应的是高低压的气门截止阀的控制开关，证明小汽机跳闸的条件一定要有，不然没条件操作，会对带来损害。小汽机高低压的主气门截止阀能关到位，会出小汽机高低压关到位的信号，此信号的作用是为闭锁挂闸，一定要有的。

2.3 火电厂小汽机轴振监控保护系统的PLC 设计

在监控保护系统设计当中，主要检测主轴偏心信号与轴动信号，这两监测信号具有主导作用，并对小汽机跳闸停机与否进行决定，在这两信号中，主轴偏心信号比较重要，可以无条件跳闸。位移信号采取去三选二方式来实施，可确定小汽机主轴到位与否，轴振信号处理上，可选择互相为来决定。小汽机的轴向位移信号ABC 进行处理，位移跳闸值ABC 三测点，也采取三取二方式进行控制，对于振动跳闸值与偏心跳闸值产生的跳闸信号与偏心跳闸信号，分别进入跳闸逻辑中，并决定跳闸，其轴振较重要信号，不论何种信号作用均可启动相关的跳闸命令，让机组在最短时间当中实施安全跳闸停机。

3 加强小汽机保护系统的安全可靠措施

在火电厂运行中，保护控制系统不仅确保小汽机正常可靠的运行，还要确保小汽机保护系统能对突发情况做出及时合理的反应，避免事故发生，所以，小汽机保护控制系统需要一直稳定可靠运行，以确保火电厂发电机组的正常运行。要切实提高控制系统的安全可靠性，需要采取下列措施。一是采取双路电源的供电系统。为确保控制系统供电的稳定性，可采取UPS系统，加强系统供电稳定性，UPS 系统含有恒压恒频储能的稳定电源，对电力供应进行有力保证。对于电力线的布局方面，可加大一路的保安电源，通过两交流接触器，有效实现切换作用，并运用声光系统对电源分配状况进行明确；二是采取两台PLC 控制器进行并列运行。在PLC 并列运行中，可采用冗余运行的方式，PLC 故障进行自动诊断切换，一台PLC 控制器出现故障时，可自动清除PLC 输出信号，用互锁结构对PLC 进行自动启动，以切断设备电源；三是采取存储器。对于PLC 控制器来说，尽管有自身存储结构，但最好应用外挂存储器，以确保程序备份，避免意外断电丢失了程序与记录数据。

4 结论

在火电厂小汽机工作中，保护控制系统是其重要构成，关系着整个火电厂发电机组的正常可靠运行，运用PLC 逻辑控制器替代继电器的控制逻辑，可有效提高我国火电厂机组运行的安全可靠性，该保护控制系统已在一些火电厂中得到应用，并获得了良好的控制效果。

[1]齐丽君，梁彬.基于PLC的发电厂小汽轮机保护控制系统设计[J].工业控制计算机，2013(2).

[2]邹晓昕.PLC背景下火电厂汽轮机热工保护系统的设计与实现分析[J].中外企业家，2012(18).