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水泥窑的安全连锁保护系统的dcs实现方法

汽机信号dcs采集方法

水泥与窑汽轮机组连锁保护系统根据采集到的汽机运行参数,判断是否高于或低于其规定的限值,决定是否采取相应的停机保护。

对于汽轮机组的润滑压力和推力瓦温等参数,其采集方法较为简单,可直接在相应的压力与温度检测开关上预先设定好限值,当其实际值超出设定的限值时,则输出相应开关量报警或跳机信号给dcs。

汽机的轴承振动、轴位移、胀差和转速信号的检测则相对复杂一些,对于dcs安全连锁保护系统来说,一方面需要读取对应的模拟值,以4~loma电流信号传送至dcs系统;另一方需要其报警值与跳机值,并以开关量形式送至dcs系统。在设计时,采用了目前行业内常见的8500b系列汽轮机监控组合式仪表(以下简称“8500b仪表”),通过8500b仪表可将现场传感器送来的信号转换为dcs系统可接收的4~20ma信号,同时可在8500b仪表上先设定好随汽轮机组资料中提供的报警值与跳机值,当现场检测到的信号值超出设定好的报警值与跳机值时,则发出相应的开关量信号给dcs系统,dcs系统则作出相应的反应动作。图1为8500b仪表对汽机胀差信号的预处理方法,在8500b系列仪表的胀差仪表模块中,根据汽机随机资料要求,将对应胀差的报警值预先设定为-2mm/+3mm,跳机值设定为-2.2mm/+3.3mm。投入运行后,仪表将从胀差传感器中采集数据并进行处理,将处理后的数值转换成对应的4—20ma电信号,输出至dcs,当数值超过报警或跳停的设定值时,则输出开关量信号,从而dcs进行相应的动作。汽轮机组的其他信号如轴承振动、轴位移和转速等信号均根据机组随机资料要求,采用相同的信号处理方法。

汽轮机组胀差信号的采集方法

                                         图1汽轮机组胀差信号的采集方法

汽机连锁保护的控制逻辑及问题处理

汽轮机组连锁保护由dcs系统实现,只要将上述采集到的信号接入到dcs系统,即可通过软件编程,使机组运行参数在dcs画面得以实时显示,并可实现相应的报警与安全连锁保护功能。

图2为9mw余热电站汽轮机组的dcs安全保护监控程序的一部分,当程序中任一的全连锁条件立即生效时,即机组出现严重故障,需要立即停机,则使该程序立即启动,输出汽机安全连锁跳停命令,关闭主气门及调节阀,迫使汽轮机停机,以确保汽轮机组的安全。

汽轮机组安全连锁功能dcs程序块

                                                               图2汽轮机组安全连锁功能dcs程序块

在公司的余热电站项目dcs程序调试过程中,为能在dcs中查找汽机跳停原因,及时提供解决跳停故障的线索,在程序中增加了rs触发器功能模块。当汽机安全连锁停机信号条件出现时,rs触发器立即置位,并一直保持输出的安全连锁跳停命令,以确保汽机安全连锁命令的输出保持。直到解决故障后,通过人工复位的方式,才能解除安全连锁跳停命令,因此可节省查找跳停故障原因的时间。在汽机进行静态试验时,发现到dcs程序不能发出安全连锁跳停命令,从图2的程序块中发现是冷凝器真空压力开关连锁信号没送至dcs。分析原因,是进行静态试验时汽轮机组未启动,不能满足冷凝器的真空条件。

所以要对冷凝器真空压力开关连锁信号作专门处理,即汽机进行静态试验时,要通过dcs程序以手动方式解除其连锁信号,即将图2中的调试解除信号设为0,待静态试验结束后再设为1,以恢复冷凝器真空压力开关连锁信号功能。

在项目的dcs程序编写时,我们采用了大量的自定义功能程序块,并且将所有余热电站的控制程序放在一个功能块中。在调试时,当操作员在dcs画面发了急停命令后,我们明显感觉到有一段延时后,汽轮机的主汽门才开始关闭,即在反应时间上没达到满意的效果。经咨询dcs供货厂商技术服务人员后,发现是dcs编程的原因,即在dcs编程的时候,大量的自定义功能块占了大量控制器cpu内存,使控制器中的用户程序运行周期变长,结果使其命令输出更新周期变长。dcs供货厂商技术人员建议将图2中的控制逻辑程序放在一个单独的dcs程序块中,在这个单狼的程序块中不采用任何自定义功能程序块,仅使用dcs系统自身提供的标准功能程序块。这个单独的程序块同其他程序块相比,有着最高的优先运行级别,且设定了dcs系统支持的最小的扫描周期。经修改处理后,下载到dcs控制器中运行,再进行dcs画面急停测试,结果发现汽轮机的主汽门立即作出关闭动作,完全满足汽轮机组所需的安全响应速度,即符合汽机安全连锁动作的实际需要。

在9mw余热电站项目调试期间,我们配合设备供货厂家现场调试人员顺利完成了机组的所有安全连锁测试工作,同时为确保机组运行的安全,项目组调试人员在发电前又对机组的安全连锁条件做了重复的测试,均能立即发出跳停命令,关闭主汽门与调节系统,及时实现停机。公司9mw余热电站自2010年10月份投运以来,安全连锁保护程序能有效地确保汽轮机组的安全运行,未曾出现过任何机组部件损坏的安全事故。因此,从实践上有力地证明上述方法是一种可行的汽机安全连锁保护方法。

通过dcs程序来实现汽机安全保护系统的各项功能,对水泥窑余热电站来说,既降低了机组电气控制复杂程度,使运行维护工作变得简单,又能用通用的dcs系统取代汽机安全连锁保护专用设备,可节省余热电站项目建设投资。

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