plc汽轮机中的控制与保护作用

山东鲁南化肥厂热电分厂4#汽轮机系02年安装、运行的由武汉汽轮机厂生产的25MW汽轮机；使用锅炉产出的3.8MPa饱和蒸汽驱动汽轮机做功，同时提供两级不同压力的蒸汽抽汽作为工业用汽和冬季采暖蒸汽。该汽轮机使用江阴众和的汽轮机控制测量装置作为汽轮机保护的测量装置和发讯元件；经实践证明作为国产装置该装置还是比较可靠的；此汽轮机保护装置由山东省化工设计院设计，汽轮机保护装置由继电器接受现场一次发讯元件信号控制现场线圈驱动液压元件关闭主汽门等设备实现汽轮机的安全停车。由于参与汽轮机保护的控制信号有19个，设计使用的继电器较多；由于设计原因，在审查图纸的过程中即发现该设计控制原理错误，实现不了应有的保护功能，后联系设计院修改设计实现了基本的跳车保护功能，使汽轮机具备了运行条件。

自02年11月开始，汽轮机进行试运行，由于存在较多的安装质量问题，在整改过程中汽轮机开停频繁。在频繁的开停车过程中，汽轮机保护装置暴露出很多设计缺陷，总结后主要有以下几点：

1:没有设计第一故障报警：虽然设计了继电器自锁电路，但是在汽轮机停车过程中触发的停车信号 较 多，无法确定真正的停车原因，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:汽轮机测量装置安装在现场，由于环境温度较高，电子元器件时有损坏现象发生对正常测量影响较为明显，无法保证测量装置的稳定、正常工作。

4: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。

针对以上问题采取了相应措施：

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，但是仍无法解决第2、第4项问题，且随着继电器数量的增加有增加问题的突出性的可能，并且现场控制柜内部空间无增加硬件设施的余地；同时继电器使用过多，系统的可靠性将会降低。基于以上考虑，同时参考实际对PLC的应用经验，决定使用三菱PLC对汽轮机的保护装置结合实际应用进行重新设计；对所有参与汽轮机跳车控制信号做第一故障锁定。

决定采用PLC进行控制，主要是考虑PLC控制与常规继电器控制相比有以下优点：

1:PLC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。

2:PLC执行程序响应时间快，已达到ms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。

4:PLC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。

5:PLC的平均无故障运行时间已达到十万个小时，系统的可靠性大大提高。
针对第一故障锁定问题在PLC程序上进行了重新设计;

M1～M2为现场发讯元件进入PLC后定义的内部线圈驱动的内部接点；M100～M108为现场发讯元件发出信号后PLC内部锁定定义的线圈；Y4～Y6为PLC输出的定义故障报警接点；M27为为进行复位而设置的PLC外部开关，以便PLC解除锁定状态，进入下一轮等待锁定状态。当现场信号动作驱动PLC内部接点M0动作此时由于其它没有动作信号M100～M108除M100外都处于等待状态常闭接点闭合，M0驱动M100动作，M100驱动Y4输出第一故障报警；现场处理完毕后复位M27,M27断开，M100动作，Y4报警消除，M27闭合后系统处于新的一轮等待工作状态。

通过梯形图原理可以看出，只要PLC的输入、输出点数容许，第一故障报警可以同时做多个现场输入信号，对于查找故障原因非常方便，简化手续缩短查找时间；至关重要的是非常可靠，不会同时出现两个或多个故障报警。

设计完成后于04年5月对汽轮机保护装置进行了安装PLC改造，在汽轮机保护装置进行PLC改造的同时，我们对现场的汽轮机测量装置安装位置进行了移位安装，将测量装置移位至环境相对较好的中央控制室，在移位至现今的两年时间里，测量装置运行良好，以前经常发生的故障再也没有发生。同时PLC改造的效果非常明显，在改造后汽轮机经历数次跳车，每一次PLC都能准确的锁定故障原因，为进行相对的设备检修和处理提供了可靠的技术保证；同时再也没有因为保护装置本身出现任何问题，得到了相关专业人员较高评价。

由于改造效果较好，在05年7月借鉴改造4#汽机的经验，又对3#汽机进行了PLC改造，并且一次开车成功，取得了良好的改造效果。