1引言

汽輪機(jī)危急跳閘系統(tǒng)（ets）是汽輪機(jī)保護(hù)最重要的一環(huán)，它是汽輪機(jī)電跳閘的出口，其運(yùn)行安全與否直接影響到汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。ets監(jiān)測汽輪機(jī)的一些重要參數(shù)，如：潤滑油壓力、凝汽器真空、汽機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子振動、軸向位移等，當(dāng)這些參數(shù)越限時，輸出跳閘信號到跳閘電磁閥，跳閘電磁閥卸掉保安系統(tǒng)的保安油，使汽輪機(jī)的主汽閥和調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)閉，完成汽輪機(jī)跳閘的功能，使汽輪機(jī)緊急停機(jī)，處于安全狀態(tài)，以避免發(fā)生嚴(yán)重的后果。

過去的汽輪機(jī)危急跳閘系統(tǒng)是由繼電器、觸發(fā)器等獨(dú)立電氣元件組成簡單的邏輯回路，由分離電子元件組成電子線路板接收模擬量輸入（轉(zhuǎn)速）等來實現(xiàn)系統(tǒng)控制功能，其特點(diǎn)是：線路復(fù)雜、體積龐大，功能有限;可靠性低，常出現(xiàn)“拒動”或“誤動”;穩(wěn)定性和靈活性差，極不利于系統(tǒng)維護(hù)工作。因此，必須對其進(jìn)行改造。

以耒陽電廠為例，在2號機(jī)組（200mw）dcs改造過程中，對的汽輪機(jī)危急跳閘系統(tǒng)也進(jìn)行了改造，淘汰了以往的危急跳閘聯(lián)鎖保護(hù)柜，采用了以可編程邏輯控制器（plc）為核心的ets。此次ets改造是由筆者負(fù)責(zé)安裝、編程、調(diào)試的，現(xiàn)在介紹plc在汽輪機(jī)ets中的應(yīng)用情況。

2系統(tǒng)組成

耒陽電廠的2號機(jī)組（200mw）的ets系統(tǒng)是以可編程邏輯控制器plc為核心的控制柜、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、聲光報警和一次、二次外圍元件組成，系統(tǒng)裝置如圖1所示。ets控制柜里主要有雙plc、報警繼電器、跳閘繼電器、保護(hù)投切盤等。每一路輸入、輸出通道都有與之相對應(yīng)的指示燈，可以檢查某一通道的動作情況。且系統(tǒng)具有在線試驗功能。

借助dcs系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，使ets系統(tǒng)的人機(jī)界面成為dcs系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。可以方便地對整個ets系統(tǒng)進(jìn)行直觀的狀態(tài)監(jiān)視分析，對系統(tǒng)狀態(tài)和眾多過程量設(shè)置聲光報警。并且把汽輪機(jī)跳閘的首出原因送進(jìn)了事故追憶系統(tǒng)（soe），可以方便的查找汽輪機(jī)跳閘原因。這樣豐富和完善了對ets系統(tǒng)的檢修、維護(hù)手段，提高了自動化水平。

ets選用了西門子公司的s7系列plc，選用了電源模塊、cpu模塊、di模塊和do模塊。由plc的中央處理單元cpu完成所有輸入信號的邏輯處理和輸出信號的邏輯控制。由于系統(tǒng)對該裝置的可靠性要求特別高，即保證在任何可能發(fā)生的緊急情況下，都能準(zhǔn)確無誤地使汽輪機(jī)組停機(jī)，所以該套裝置設(shè)置為雙plc運(yùn)行方式。由于雙plc是并列運(yùn)行，互不干擾，并具有“或”的關(guān)系，不需要在線熱切換，所以不存在切換擾動的問題。若其中任意一套發(fā)生故障，另一套可編程控制器還是正常運(yùn)行，此時，汽機(jī)運(yùn)行的保護(hù)功能仍是完整的。這種雙plc控制方案比通常所講的雙冗余控制方案的可靠性更高一些。

3程序設(shè)計

輸入信號要求設(shè)定并組合，如三選二（確保消除誤停機(jī)現(xiàn)象）、四選二（適用于需要在線試驗的情況），編程過程中可編程邏輯控制器的特點(diǎn)盡最大可能的發(fā)揮。通過編寫功能“子程序”、“中斷”程序等，達(dá)到控制功能完整，運(yùn)行快捷的目的。傳統(tǒng)控制方式中某一功能的觸點(diǎn)的可靠性受器件的限制，而改用可編程控制器后，該功能的觸點(diǎn)就變成控制器的一個內(nèi)在虛擬的地址，它的使用完全可以根據(jù)需求來確定。

輸出信號選用帶隔離、獨(dú)立回路的do輸出卡件，輸出觸點(diǎn)的帶負(fù)載的能力完全滿足系統(tǒng)中執(zhí)行元件的要求。

4系統(tǒng)性能特點(diǎn)

應(yīng)用plc的ets系統(tǒng)具有如下性能特點(diǎn)：

（1）正確性、可靠性高

正確性、可靠性是汽輪機(jī)ets系統(tǒng)的關(guān)鍵，本系統(tǒng)采用了雙plc運(yùn)行方式，確保整套裝置在任何情況下，都能正確可靠地實現(xiàn)汽輪機(jī)跳閘功能。以往裝置中重點(diǎn)關(guān)注的汽機(jī)“拒跳”或“誤跳”的情況，在設(shè)計過程中得到充分合理的處理，這在技術(shù)上保證了系統(tǒng)的高可靠性。在plc選型方面，充分利用質(zhì)量上乘的產(chǎn)品，選用了最具有實力的西門子公司的s7系列plc，這在硬件上保證了系統(tǒng)的高可靠性。

（2）系統(tǒng)功能強(qiáng)

由于可編程邏輯控制器體積小，集成化程度高，運(yùn)算速度快，邏輯控制容量大，所以整套程序中除了狀態(tài)報警、遮斷停機(jī)等常規(guī)功能外，還添加了在線試驗功能。該功能的作用在于：在機(jī)組正常運(yùn)行時，檢查壓力開關(guān)、電磁閥等外圍元器件的狀態(tài)，提高整套裝置的自身安全系數(shù)。

由于原控制系統(tǒng)具有精確、靈敏，但抗干擾性差的特性，部分強(qiáng)電輸出的控制部分無法直接完成，而可編程邏輯控制器在器件的選配方面已充分考慮到這一點(diǎn)，所以在ets系統(tǒng)中增加了這部分功能。

增加汽機(jī)跳閘首出原因記憶功能，幫助運(yùn)行人員在第一時間知道停機(jī)的第一起因，避免了以往或者顯示面板上有多項報警指示，分析不出第一起因，或者隨著現(xiàn)場情況的瞬息變換，指示燈的熄滅，也找不到第一起因。同時，該功能的存在也為事故追憶系統(tǒng)（soe）的記錄提供了驗證手段。該功能完全通過程序編寫完成，不需要增加任何硬件設(shè)備，而且完全應(yīng)用編程技巧。在沒有發(fā)生停機(jī)條件時，該功能不需要執(zhí)行，不占用系統(tǒng)監(jiān)測的時間，使系統(tǒng)的監(jiān)測、停機(jī)功能得到最大程度的實現(xiàn)。

（3）自動化程度高

對于信號處理，如“延時”等功能，原來要求運(yùn)行人員一直“按著”的按鈕，現(xiàn)變成“按一下”軟按鈕，蜂鳴器一響即可，原來需要持續(xù)若干秒的要求可在程序中通過“秒脈沖”邏輯完成。該功能可多處使用，編程時不存在“資源緊張”的問題。同樣的還有“定時器”、“rs觸發(fā)器”、“pid調(diào)節(jié)器”等分離元件所具有的器件功能。這些器件在plc中均成為虛擬器件，能充分完成這些功能的要求。對該系統(tǒng)而言它們的使用數(shù)量是微不足道的，完全可以盡情使用。編程邏輯控制器中di、do卡件面板上的狀態(tài)指示燈上，各種狀態(tài)一目了然，故障排查簡便易行。

（4）制作程序化

整套裝置的硬接線部分只涉及到確定所需輸入和輸出可編程控制器的信號，而控制邏輯部分完全固化在eprom中。對于功能增減的要求，通過修改程序后，下載程序，完成在eprom中的內(nèi)容修改即可。監(jiān)視整個裝置的工作情況，包括信號的狀態(tài)模擬、控制邏輯功能的“脫機(jī)”或在線調(diào)試等，均可在pc機(jī)上完成。

5結(jié)束語

經(jīng)過改造之后，耒陽電廠的2號機(jī)組（200mw）的ets系統(tǒng)的設(shè)計完全性可以達(dá)到大機(jī)組（300mw以上）的安全水平，應(yīng)當(dāng)說是很完善的安全系統(tǒng)設(shè)計?，F(xiàn)在該系統(tǒng)已經(jīng)安全運(yùn)行一年半了，從未出現(xiàn)過任何問題，效果非常好。