Ｚｈｕａｎｇｂｅｉｙｉｎｇｙｏｎｇ ｙｕ Ｙａｎｊｉｕ ４１，装备应用与研究● ！！！！！！！目！！！ ！！！！！！！！！！！！！！！ ！！！ ＰＬＣ在电厂给水泵汽轮机控制中的应用分析 姚立坤 （华北电力大学，河北保定０７１０００） 摘要：基于对ＰＬＣ、给水泵汽轮机的理论认识，结合某电厂由传统控制模式向美国Ａ—Ｂ公司ＰＬＣ－５／Ｌ２０控制系统转变的实际情况，对这 一系统及相应的操作员终端设备在各类型电厂给水泵汽轮控制中有关控制系统结构、系统控制以及程序设计等方面内容进行详细分析与阐述， 并据此论证了ＰＬＣ一５／Ｌ２０控制系统在电厂给水泵汽轮机中有效控制、稳定运行的重要作用与意义。 关键词：ＰＬＣ；电厂；给水泵汽轮机；控制；操作员终端 Ｏ引言 为逻辑控制系统，在电厂内部负责包括气泵复位、跳闸控制、信号 从理论上来说，ＰＬＣ是指一种数字运算操作电子系统的可编 检测以及断偶保护等在内的任务。这一套控制系统自投入使用开 程逻辑控制器，应用于机械化生产控制的过程。将其运用于电厂给 始，一直受到设备材质、安装位置、工艺技术等方面的制约，导致运 水泵汽轮机的运作过程，不仅使其操作模式较为简便、可塑性较 行失误率较高，常常引发水泵主闸的误动。再加上整个控制系统中 强，同时也可实现对多种类型设备的良好适应性。笔者现以某电厂 每台机组仅配置一台给水泵汽轮机，一旦水泵主闸误动就会直接 给水泵汽轮机为着眼点，从以下几个方面对ＰＬＣ的控制性能进行 导致整个机组的停运，并且频繁的跳闸动作也会在一定程度上加 了深入分析与研究。 大控制系统的负载程度，降低其使用寿命。 基于这一实际情况，某电厂自２０００年以来开始对给水泵汽轮 １ ＰＬＣ实例基本概况与改进必要性分析 机控制系统进行了全面更新与改造，摒弃了传统的ＤＺ型号直流 现阶段我国在电力行业领域中始终推行着“珍惜生命，安全第 继电器设备硬接线逻辑控制系统，转变为美国 Ｂ公司研发的 一”的基本作业方针。电厂在整个电力电网中担负着保障各种发电 ＰＬＣ一５／Ｌ２Ｏ型号可编程逻辑控制系统。自这一系统投入电厂运行 机组的安全、稳定运行的任务，为此，相关工作人员需要利用各种先 １０余年来，不仅有效缓解与避免了主机的误动跳闸，简便了操作 进设备与技术手段，促使机组保护系统针对各种机组开展的措施动 程序，同时也使整套设备的使用寿命得到了较大提升，值得进一步 作具有及时性、准确性、可靠性等特点。本文研究的给水泵汽轮机控 研究与推广。 制系统就是电厂整体机组保护系统中的关键构成部分，利用这一控 ２控制系统结构分析 制系统可以有效防止水泵误动，从而合理地规避控制中心主机系统 依据电厂给水泵汽轮机控制系统中有关输出输入点数、机组 频繁跳闸，为发电机组的安全稳定运行提供可靠性保障。 保护系统安全性能方面的综合考量，当前该厂选用了Ａ—Ｂ公司 本文所选取的某电厂一期工程共配置有２台３００ Ｍｗ的发电 的２个ＰＬＣ一５／Ｌ２Ｏ型号处理器共同构成给水泵汽轮机控制中的 机组，每台机组内各含有１台给水泵汽轮机，其控制系统一直以来 中央ＰＬＣ处理器，两大处理器虽然型号、性能均一致，但在系统运 都是采用原厂标配系统，选用ＤＺ型号直流继电器设备硬接线作 行中所肩负的职责有所不同，一个为主，一个为从。 ３．２相关解决办法 不采取该措施，以防出现电网不稳定的情况，那将更容易导致故障 水轮机温度受到其作业环境温度影响，出现转子绕组、定子绕 发生。 组及定子铁芯温度升高，但经过试验未超过其绝缘等级和制造厂 ４结语 允许温度时，不一定要降低发电机的容量。但是，一旦这种情况下 温度超出了相关规定的额定值，那么就应该降低定子与转子的电 本文对水轮发电机温度异常故障进行了分析，并由此发现此 流，从而使温度保持在绕组、铁芯本身能承受的范围内。在进风温 类故障多数是由于电压不稳定、风道堵塞或者水轮机长期处于恶 度为额定值的情况下，转子和定子的电流都可以上升到其绕组额 劣环境下作业等外界因素引起的。本文列举了水轮发电机在作业 定温度的规定标准。要是在还没有测试温度的情况下，水轮机进风 中经常出现的故障实例并进行分析，从而更进一步地论证了文中 温度就高出或者低于额定值，那么定子电流可以按厂家标准来调 所述故障引发原因及其解决办法的正确性。 整，以保证温度在定子绕组或者铁芯能承受的范围内。可以对水电 站的水轮发电机定子绕组和铁芯测温，当进风温度低于额定值时， 【参考文献】 允许定子和转子电流升高，直至进风温度较额定值低ｌＯ℃时为 ［１］刘云．水轮发电机故障处理与检修．中国水利水电出版社，２００２ 止。如果水轮发电机在作业期间功率变动不定，则应该注意控制电 ［２］贺建军，赵蕊．基于信息融合技术的大型水轮发电机故障诊断．中 机定子和转子电流，以使进风温度不超出即时允许数值。对密闭式 南大学学报：自然科学版，２００７（２） 冷却的空冷发电机，其最低进风温度应以空气冷却器不凝结水珠 ［３］胡敏强，屠黎明，林鹤云，吴济安．水轮发电机定子绕组内部故障 为标准。若水电站水轮发电机进、出风温差显著增大，则应分析原 稳态电量仿真及其规律探讨．中国电机工程学报，１９９９（５） 因，并采取相应措施予以解决。空冷发电机的各空气冷却器上必须 ［４］蔡雯，王照雄．水轮发电机转子动态接地故障的检查与处理．水力 发电，２００６（１） 装有测温元件，以便值班人员对冷风温度进行调整。 在电机长时间作业的情况下，应该保持电机电压在厂家规定 的电压范围内运行。在作业运行期间，如果电压偏高，则需控制其 不超过厂家规定电压的ｌｌＯ％；如果电压偏低，同样应该遵守厂家 收稿日期：２０１卜１卜１７ 规定的电压，最低也应该调整到９０％以上。在必要的情况下，可以 作者简介：肖少洪（１９７５一），男，湖北丹江口市人，工程师，研究方 使用提高电压的方法以提高发电机的功率，但是非必要时应尽量 向：水轮发电机组安装及检修。 机电信息２０１２年第３期总第３２１期５９ ＿装备应用与研究ＯＺｈｕａｎｇｂｅｉｙｉｎｇｙｏｎｇ ｙｕ Ｙａｎｊｉｕ ！ ！！！！Ｅ！！！！！！！！！ ！！ ！！！ ！！！！！！！！！自一 当系统中的主处理器处于正常运行状态时，从处理器能够在 对热备装置切换控制的基础，需要软件装置与热备模块之间始终 ＢＣＭ型模块的作用控制下同主处理器保持数据、状态、结构方面 保持良好且稳定的信息传递功能，子程序中的运行参数需要与主 的一致，从而使两大处理器共同实现系统的热备份。反之，当系统 处理器随时保持～致。其次，热电偶断偶保护程序可以依据系统回 中的主处理器处于非正常运行（如：掉电、跳闸等故障）状态时，系 路的一般性规律，产生相应的跳变动作。例如：本文所研究的控制 统会在５０ ｍｓ内将主处理器的全部工作任务自动切换至处理器， 系统中给给水泵汽轮机所设立的正常跳闸温度为排气状态下的 据此实现不停运、不切断处理器而完成日常设备维护及程序更新 １５０℃。但在实际运行中常常会发生当用于测量排气温度的热电 检修工作的运行。与此同时，操作员终端将这一运行过程中的实时 偶断路或系统回路呈现开路状态时，排气温度同样会上升至１５０ 数据信息通过人机交互界面直观反映给相关系统工作人员，进而 ℃以上，从而造成给水泵汽轮机的跳闸误动的情况。为有效避免这 为流程控制、数据显示等功能的实现提供可靠性支持。 一问题发生，热电偶断偶保护程序在程序设计中可以加入“温度值 给水泵汽轮机控制系统中的中心支柱由上文所述的２个 跳变’’ｊ空制程序，对排气温度超过预设值的现象先警报、再排查、后 ２）辅助程序。这两大辅助程序是指高压与低压主汽阀试验逻 ＰＬＣ一５／Ｌ２０型号处理器、后备通信与电源模块共同构成。首先， 动作。ＰＬＣ一５／Ｌ２０型号处理器内部配置有梯形图控与结构文本２种编程 形式，并可以通过ＤＨ十网络信号接口，与系统各相应层级所属网 络之间达成较为紧密、良好的互通协议。其次，柜架内配置有Ｉ／Ｏ 接口，可以实现对相关数据信息的远程传递与控制。同时还具备了 时下最先进的ＲＳ一２３２型号接口，实现了与ＰＣ单机之间的实时通 信，并为完成控制系统编程指令与各职能动作提供了数据保障。 ３控制系统关键功能分析 针对上述有关ＰＬＣ在某电厂给水泵汽轮机控制系统的基本 构架的分析，结合ＰＬＣ的理论可实现功能，笔者认为其在实际控 制系统中能够得以实现的关键功能（ＵＰ为电厂给水泵汽轮机稳定 运行所提供的保障）主要有以下几点： （１）对电厂在正常运行状态下突发的油泵安全事故进行实施反 馈与处理，并及时在主油泵与事故油泵之间建立起一道连接线，将 事故油泵未处理完成的作业及时转移到主油泵上，以此维持电厂 所提供的油压值始终处于稳定区域内。 （２）当给水泵汽轮机的实际运行满足复位条件时，控制系统可 以通过ＰＬＣ逻辑控制器回路来操纵复位电磁阀，并远程遥控安全 油的复位与释放，使汽轮机能够及时复位。 （３）当主处理器或是从处理器发出跳闸信号时，控制系统同样 可以通过ＰＬＣ逻辑编程控制器输出相应频率信号来控制安全油 的电磁阀，对其发出紧急释放信号，实现全部发电机组自动、及时 地做出跳闸动作，维护整个电厂的安全运行。 （４）控制系统还可以根据实际轴承油压值与系统初始设定值之 间的差异程度，在手动盘车操作与自动盘车操作之间进行机制切 换，以满足机组运行对盘车装置的变化性需求。 （５）利用ＰＬＣ还能够实现对高低压主汽阀阀门的控制，并反 映该阀门的实际运行状态与动作情况的控制信号通过系统装置输 出到给水泵汽轮机的ＭＨＥ控制系统中加以储存。 （６）与此同时，控制系统还能够对有关油箱、油压等装置设备 的开关量信号进行实时监测，并结合系统的预设数值范围与制动 措施之间的对应关系，输出或报警、或联锁制动的控制信号。 ４控制系统关键程序的设计分析 程序设计是ＰＬＣ能够在电厂给水泵汽轮机控制系统中发挥上 文所述各具体职能的关键，也是最重要的软件支持。本文所研究的电 厂在控制系统有关程序设计这一板块上划分为主处理器程序设计 与操作员终端程序设计两大方面。具体而言，可以做出如下分析： （１）ＰＬＣ一５／Ｌ２０型号主处理器的程序设计。这一主处理器最大 特点在于将笔记本电脑专属的１７８４－ＣＭＫ以太网接口卡与 ＲＳＬＯＧＩＸ５编程程序连接起来，并利用ＰＬＣ独有的梯形图控编程 技术进行逻辑编程与控制。整个处理器程序由两大主程序与两大 辅助程序共同构成：１）主程序。主程序由热备系统程序与热电偶断 偶保护程序两大部分共同构成。首先，热备系统程序作为系统实现 ６０ 辑程序，其关键任务在于完成高低压主汽阀的动作测试，与传统的 控制系统之间没有明显差异。 （２）操作员终端的程序设计。本文所研究的控制系统在操作员 终端程序显示上主要采用的是ＰａｎｅｌＶｉｅｗ型号的显示画面，其逻 辑编程与程序设计主要采用与之相匹配的Ｐａｎｅｍｕｉｌｄｅｒ型号操作 软件来完成。最大的特点在于结构关系清晰、层次感重且画面性较 强。具体而言，可分为以下几个方面：１）主控制画面。主控制画面是 操作员终端所有显示画面的控制中心，每一个按钮都对应不同的 控制画面。与此同时在主控制画面中具有相应权限的操作人员还 可以通过点击“进组态画面”按钮实现对整个显示画面的系统设 置。２）主画面。这一画面主要负责显示与分析电厂给水泵汽轮机在 实际运行中的相关安全参数及设备结构状态等。３）润滑油控制画 面。这一画面专门负责对油箱润滑油的液位及压力参数进行反应， 并且当润滑油值过低时，处于待机状态下的终端画面会及时启动 应急报警信号灯，据此应提醒终端操作人员及时对相应油箱进行 质量检查与安全维修。４）控制域面。控制画面由４大触摸式按钮与 ８大状态指示灯构成，共同为控制系统的各种运行状态进行描述 与控制。５）报警记录画面。这一画面负责对整个操作员终端所采取 的报警动作及信息监控，并对报警处理情况进行后续跟踪调查，整 理分析后的数据可以自动储存在系统数据库中，便于查阅。 ５结语 随着现代科学技术的发展与经济社会不断进步，人民日益增长 的物质文化与精神文化需求都对电力系统的安全与可靠运行提出 了更为严格的要求。ＰＬＣ在电厂给水泵汽轮机控制系统中显现出的 诸多优势表明，这种控制系统是值得广泛研究与推广的，其不断地 更新与完善势必也会为电厂安全与稳定的运行提供有力保障。 ［参考文献］ Ｉ－１］ 李昌风，贾官臣．基于ＰＬＣ的热电厂水循环汽轮机控制系统设计 ［Ｊ］．山东理工大学学报（自然科学版），２００７（６） ［２］ 徐国彬，燕同升，王君．华能日照电厂给水泵汽轮机控制程序优化 ［３］ 研究［Ｊ］．山东庖力技术，２００６（６） 钟艳春，邵俊鹏，王渝，韩立光．基于ＰＬＣ的小型工业汽轮机控制 系统衄．哈尔滨理工大学学报，２００７（２） ［４］ 刘红晶．ＰＬＣ在三相异步电动机Ｙ一△起动、能耗制动中的应用［Ｊ］． 浙江国际海运职业技术学院学报，２００７（３） ［５３ 杨大鹏．ＰＬＣ控制系统在起重机上的应用及使用中需注意的问题 ［Ｊ］．重工与起重技术，２００６（４） 收稿日期：２０１１－１０—２５ 作者简介：姚立坤（１９８ ），男，吉林松原人，工程师，研究方向 电厂运行管理、设备管理及控制。