杭汽汽轮机安全联锁控制系统的基本构成

杭汽汽轮机安全联锁控制系统的基本构成

作者：陈玉芝高智强

来源：《科技资讯》2011年第15期

摘要:描述了我公司空压机使用的杭汽汽轮机的检测及联锁控制系统的组成、设计要点等内容,以及在试车及生产应用中出现的相关问题及解决方法。

关键词:汽轮机联锁设计安全可靠解决方法

中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)05(c)-0114-01

空压机是我公司大氮肥系统的龙头,在氮肥项目中采用杭州汽轮机厂的汽轮机作为空压机的驱动设备,汽轮机由于是高速运转的设备,且做工功率及自身体积均比较巨大,因此对于汽轮机的安全运行就需要很多检测元件和保护系统的参与。

系统的组成及特点如下。

艾默生DELTAV DCS系统是这个联锁控制系统的核心,大多数的联锁逻辑关系和联锁执行指令都是由它发出的。所有检测元件产生的联锁信号均要送至DCS卡件,由主处理器进行逻辑运算后把最终联锁跳车信号由DO卡件送至跳车电磁阀,引起汽轮机速关阀关闭完成联锁跳车。

轴瓦温度检测系统:汽轮机的轴瓦温度均带有高高联锁。温度检测的一次元件使用内埋式PT100铂热电阻,电阻信号送至DCS机柜内的温度变送器,由温度变送器将其转化为4mA～

20mA直流信号送至DCS AI卡件,经处理器运算后用于显示温度,并根据工艺要求设置相应的联锁报警值作为联锁报警的信号源。

振动位移检测系统:汽轮机振动探头在汽轮机的两端各有两个,安装角度是垂直于汽轮机轴向安装。位移探头安装于汽轮机的一侧,安装角度是平行于汽轮机轴向安装。振动和位移探头送出的信号由BENTLY公司的3500相应的卡件采集,通过通讯卡件和DCS通讯,在DCS上显示相应点的振动和位移数值。通过3500组态实现逻辑关系和开关量的输出,我公司就是将相应两个探头的高高联锁值做了二选二的逻辑运算通过开关量卡件的某一通道送出这一联锁信号给DCS触发联锁。

润滑油压低低联锁:润滑油压过低将会造成转动设备由于缺少足够的润滑对机器造成损害,润滑油压由变送器输出模拟信号至DCS用于显示润滑油压力并参与润滑油压的调节。润滑油压低低联锁则采用可靠性更高的压力开关来提供联锁所需的开关量信号,润滑油压有三个压力开关,这三个开关采用三选二的逻辑关系输出联锁信号。

控制油压低低联锁:控制油压过低会使调速阀无法正常工作。控制油压低低联锁采用压力开关提供联锁信号。

汽轮机排气压力高高联锁:汽轮机排气压力过高时,相当于真空度下降,会使蒸汽进入汽轮机受阻,同时使排气温度过高对汽轮机产生不利影响。抽气压力由变送器提供模拟量的显示。用于联锁的是三个压力开关,采用三选二的逻辑组态触发联锁。

505转速控制系统内部组态的联锁:首先505作为调速控制的系统的核心还兼有超速保护的功能,通过系统内部的设定,当转速检测值高于内部设定值时输出联锁信号。第二个联锁是转速失效联锁,505接受汽轮机转速发讯盘上固定的两个转速探头的信号,当某一个转速探头失效的时候它会报警,并按照正常的那个转速探头提供的转速数据继续提供转速控制,当两个转速探头均失效时,505输出跳车信号。第三个联锁使一个组合条件的联锁,叫做调速阀高阀位低转速跳车,具体描述是当调速阀阀位大于30%,而转速小于五百转时跳车,这是防止汽轮机开车时卡住或动作不畅,阀位开的过大,汽轮机可能会受到突然地冲击而造成损害,所以在这里高阀位和低转速是必须同时存在的条件,任何单独的条件都不会触发联锁。

203超速保护系统:汽轮机为了系统的安全,防止发生超速对机组及其他人身设备的损害,采用了WOODWARD公司的203超速保护系统对汽轮机实行超速保护。203接受来自汽轮机转速发讯盘上安装的三个转速探头的信号,分别接到独立的三个检测模块,经过组态设置超速保护数值,联锁输出在系统内部采用三选二的逻辑方式,当系统内三个模块中的两个及以上模块的转速值超过组态设定值时,系统输出联锁信号给DCS,引发跳车。

我公司联锁系统曾经出现过的问题及相应的修复方案如下。

轴瓦温度热电阻的损坏造成误跳车:空压机开车时间不长,就连续发生了几次由于热电阻损坏而造成的误跳车。后来我们首先通过对温度变送器的组态,是温度变送器在接收到断路、短路、接地等热电阻故障信号时,温度变送器输出最低值,由于我们的温度联锁是高高联锁,所以在热电阻故障时输出最低值不会触发联锁。同时我们又对同一瓦块上的两个热电阻的温度采用二选二的联锁方式输出,更大大减少了由于某一个热电阻本体损坏造成的系统误跳车的影响。

505和DCS间跳车联系信号断线造成系统误跳车:在空压机运转过程中曾经有一次是因为505给DCS的联锁信号电缆断线造成系统误跳车。后来我们将505跳车联锁的信号并联了一路出来,同时送给DCS,而DCS采用了两个独立的DI卡件分别就收这两个信号,同时把这两个信号按二选二的逻辑关系进行组态,这样如果有其中的一路由于断线或者虚接误送出联锁信号也不会触发跳车。

预防电源故障引起误跳车:原来的505是单电源供电,现采用两路独立的电源同时压接在505供电的端子排上同时供电,防止某一路断电引起跳车。3500原本是双路供电,但由于是一路电源通过端子排分接给两个电源模块,如果总电源发生供电故障同样影响系统安全,现在是使用两路总电源分别给两个供电模块供电,很大程度上提高了系统的安全和稳定。

预防3500失电后输出跳车信号:在3500组态上实现断电和带点状态下继电器的状态保持

一致不翻转。这样,当3500意外失电时,离散量输出的状态保持原样,不会触发跳车。而同时DCS上显示振动位移的数据会失灵,引起工艺操作人员的注意,及时通知仪表维护人员到场处理。但振动位移的数据一般没有直接参与调节模块的调节和输入,所以不会对系统调节直接造成影响。

汽轮机是空压机的驱动设备,它的安全稳定运行至关重要,按照以上设计的联锁控制系统一方面提供了汽轮机安全稳定运行的基本条件,同时根据设计经验和日常维护出现的问题,对系统进行必要的优化,使其更好的为系统运行提供保障。

参考文献

[1] 宋文军.甲醇空分装置压缩机安全联锁系统的构成及设计要点[M].煤化工总， 2008(136).

[2] WOODWORD调速器公司505数字式调速使用手册.

[3] 梁新峰.本利特TSI3500培训资料及总结.