汽輪機由鍋爐產生的高溫高壓蒸汽帶動高速運轉,是火力發電廠的關鍵動力設備,汽輪機的本體保護系統(ETS)是發電廠對系統可靠性要求最高的子系統。傳統上,200MW以下機組的汽機本體保護都是用繼電器搭建的,可靠性差,保護邏輯修改麻煩,不能與主控制系統構成有效的通訊連接。若與電廠主DCS合并在一起控制,則因DCS處理周期較長等原因無法滿足快速保護要求,一般都不采用。近年來PLC因其可靠性高、處理速度快、邏輯修改方便等特點在汽機本體保護中得到了廣泛的應用。
下面介紹和利時公司承擔的幾個火電廠項目中采用FOPLC作為ETS應用的實例。
合肥發電廠#3機為125MW超高壓中間再熱凝汽式汽輪機,進汽壓力為13Mpa,進汽溫度535℃,轉速3000轉/分鐘。汽機本體保護采用和利時公司的FOPLC與繼電器模塊并存的方式,PLC獨立執行保護程序,同時通過Profibus-DP與主DCS控制器通訊,將保護過程狀態信息上傳DCS,使兩套系統實現無縫連接。此項目于2000年9月投運,經現場使用,用戶反映良好。
在耒陽電廠#1機(200MW)DCS改造中,出于對ETS可靠性的考慮,用戶要求必須實現雙機熱備控制,我們向用戶推薦了兩套PLC并存的汽機本體保護方案,從現場來的過程信號經信號分配器同時輸入到兩套PLC系統中,兩個CPU執行相同的程序,運算結果經處理后變成單一的輸出送到現場。在這種方案中,任何一臺PLC的故障都不會影響保護系統正常工作。此方案得到廠方認可,于2001年5月投運,運行穩定、可靠。
在以上兩個電廠ETS系統成功使用后,和利時公司相繼贏得了沈陽皇姑熱電廠、武漢晨鳴熱電廠等用戶的信任,FOPLC在一批中小汽機的本體保護中得到應用。
鍋爐吹灰系統是鍋爐控制系統的一個子系統,作用是定時用高壓蒸汽吹去附著在水冷壁、過熱器、尾部煙道上的煤灰,以避免煤灰影響熱效率。鎮海熱電廠#3 機是200MW機組,鍋爐額定蒸汽流量670噸/小時,按工藝要求應每周進行一次吹灰,并且其過程可在主DCS上操作和監視。為此用戶選擇FOPLC與主DCS構成通訊系統,FOPLC接受主DCS的指令啟動吹灰程序,過程狀態通過網絡傳送到主DCS,進而在DCS的操作站顯示,操作員也可以通過人機界面人工干預吹灰進程。
汽機本體保護、鍋爐吹灰等系統邏輯簡單,可靠性要求高。和利時FOPLC作為高性價比的PLC系統,在火力發電廠項目中與DCS系統配合,既有效地提高了控制水平,又為用戶節省了大量投資。同時FOPLC出色的通訊能力使得它可以通過Profibus、Interbus、CAN或Ethernet與多種DCS構成互補的、適用于火力發電廠的控制系統。