汽轮发电机组远程紧急停机系统

詹守权，张元华，郑振海

（鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁 营口115007）

近年来，钢铁、石化、电力等能源领域越来越多的工厂采用远程集中监控多台汽轮发电机组，提高了生产效率。但是，采用这种控制方式汽轮发电机组现场无人值守，存在紧急情况时能否可靠停机的问题。鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司（以下简称“鲅鱼圈分公司”）对其汽轮发电机组远程集中监控改造后，原有的多台机组如干熄焦1、2机组，75 t高炉煤气 1、2机组，TRT 1、2机组及烧结余热机组等集中到5 km外的集控大楼进行控制，机组现场无人值守，发生紧急情况时会出现机组无法可靠迅速地停机，将对相关机组工作人员的人身和设备安全造成重大损害。

同时，由于各机组的汽轮机厂家不同，机组油路系统结构各异，液压管路改造方案均不同，要求每个机组有各自独立的双冗余停机液压阀组。由于通讯距离较远，电子控制部分必须为双冗余控制。据此，鲅鱼圈分公司经过多次论证，研究开发了一套兼顾电子和液压两个方面、安全可靠的远程紧急停机系统，实现了汽轮发电机组远程紧急安全停机，提高了动力机组的安全可靠性。本文对此做一介绍。

1 系统组成

该系统主要包括电子控制和液压控制两部分。电子控制部分为双冗余方式，一种为PLC控制方式，另外一种为开关量光纤中继器控制方式。集控室侧将紧急停机按钮连接到PLC控制器及光纤中继器上，通过光电通讯的方式同机组现场的紧急停机控制机柜进行通讯，机柜接收来自远程集控室的控制指令，对机组现场的紧急停机阀组进行控制，实现远程集控室对现场机组紧急停机装置的控制。电子部分每个控制器均采用完全独立的两路直流24 V供电，系统供电完全冗余，任何部件发生故障都不会影响控制系统紧急停机的功能。

液压控制部分采用专门设计集成的双冗余停机电磁阀组，并且针对不同机组设计不同的油路改造方案。各机组停机电磁阀组的供电、电子控制信号、液压驱动都独立于现有的机组停机装置，双冗余停机阀组中任意一路电磁阀动作，机组均会停机，确保关键时刻可靠停机。远程紧急停机系统示意图见图1。

图1 远程紧急停机系统示意图Fig.1 Schematic Diagram for Remote Emergency Stop System

1.1 电子控制装置

远程紧急停机系统电子控制装置的主要部件为PLC控制器及光纤中继器。远程紧急停机系统控制器通讯连接方式如图2所示。

图2 远程紧急停机系统控制器通讯连接方式Fig.2 Communication Mode of Controller for Remote Emergency Stop System

PLC控制器通过以太网通讯，远程集控室侧控制器设为主站，机组现场侧控制器设为从站，接收来自远程集控室紧急停机按钮的停机信号，控制现场液压停机电磁阀组。参考PLC说明数据通过专用软件进行编程，增加光电转换器实现以太网和光纤的信号转换，实现长距离的通讯。光纤中继器是将开关量信号进行远距离传输的控制器，远程集控室侧接收紧急停机按钮的停机信号，机组现场侧控制液压停机电磁阀组。

1.2 液压控制装置

远程紧急停机系统液压控制装置采用专门定制的双冗余停机电磁阀组，阀组中的停机电磁阀组件和放大滑阀组件型号分别为SDHE-D751/2和LIDA-3；单向隔离阀组件型号为CKEB-XCN；其他相关组件均按对各机组实际测绘和液压后定制。液压电磁阀组停机时间在200 ms以内。

停机电磁阀互为冗余配置，任意一个电磁阀动作均可停机，电磁阀动作时间不超过50 ms，流量不小于每个机组液力计算流量（不小于60 L/min），最高压力35 MPa。电磁阀电压等级为直流24 V,采用双冗余供电且带锁存功能。停机电磁阀动作后，需现场确认具备启机条件且按下电磁阀复位按钮后方可使电磁阀复位，提高了机组的安全性。

放大滑阀本身流通能力不小于每个机组液力计算流量（不小于60 L/min），最高压力35 MPa。

其他液压停机阀组件对外所有接口均采用不锈钢材料，阀块采用45#碳钢电镀材料，管道接口为不锈钢材料。远程紧急停机系统液压部分工作原理如图3所示。

图3 远程紧急停机系统液压部分工作原理图Fig.3 Working Principle Diagram for Hydraulic Part to Remote Emergency Stop System

2 系统的安装

远程紧急停机系统须控制多台汽轮机组，由于各汽轮机厂家不同，汽轮机安全油路和液压接口均不相同，且结构复杂，有些机组属于煤气现场，需特殊定制防爆电磁阀。另外，紧急停机系统为远程控制，必须保证控制信号稳定传输。因此，从液压设备安装、油路管道改造和光纤敷设等方面采取了如下措施。

（1）液压设备安装方面：考虑到远程紧急停机系统的重要性以及机组在长时间运行时振动较大，将液压装置安装在汽轮机一侧，并定制专门支架同地面固定，提高装置的可靠性及稳定性。

（2）油路管道改造方面：远程紧急停机系统需要改造不同汽轮机的安全油路，依据现有的液压管路，通过对每台机组进行实际测绘和液压计算后，制定专门的改造方案，并合理布局，精确设计改造后油路。TRT机组只需关闭快切阀即可使机组安全停机，75 t高炉煤气机组和烧结余热机组需关闭机组主汽门和调速汽门才可使机组安全关闭。

（3）光纤敷设方面：将紧急停机按钮集中安装在远程集控室操作台上，便于操作。选用单模双芯光纤来保证长距离通讯信号传递的稳定性。

3 系统测试结果

对远程紧急停机系统进行了静态测试和动态测试，均能够可靠、迅速地卸压安全油，实现了汽轮发电机组安全停机；并进行了PLC控制器和光纤中继器冗余停机方式切换试验，这两种停机方式下也都实现了可靠而迅速地停机；进行的冗余电源切换试验能够保证在任何部件发生故障时，该系统都可以发出停机信号，且停机反应时间均在设计范围内。各机组测试结果见表1。

表1 各机组测试结果Table 1 Test Results of Each Generating Unit

机组停机后，进行了远程紧急停机系统复位功能试验。现场确认机组安全停机情况下，按动复位按钮后再次启动机组，复位功能正常。

4 结语

鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司针对汽轮机组远程集中监控后现场无人值守问题，研究开发了一套可靠的远程紧急停机系统，包括电子控制部分和液压部分，并成功实施了安装。该系统实现了供电冗余、控制回路冗余及现场液压停机电磁阀组冗余，能够在液压装置电磁阀、控制回路装置及供电系统任何部件发生故障时安全停机，提高了动力机组的安全可靠性。该远程紧急停机系统对钢铁、石化和电力领域动力机组远程集中控制、保证机组的安全性方面有很大的借鉴意义。