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改善火電廠保護控制系統(tǒng)的安全性和可靠性

作者:鄒金昌  
評論: 更新日期:2011年05月26日


??? 另外,可編程控器(PLC)生產(chǎn)廠也推出了安全型的PLC系列,在產(chǎn)品設計中引入了表決和診斷功能,例如:
??? ·Siemens?????? SIMATIC S7-400F/FH
??? ·GE Fanuc???? HBR30 Hot backup system
??? TMR30 Triple Modular Redundant systems
??? GMR Genius Modular Redundant systems
??? ·Allen-Bradley? Guard PLC Safety control systems
??? 世界上各知名的DCS生產(chǎn)廠,如FoxBoRo、ABB、Honeywell,為了提高自己的競爭能力,保持在工業(yè)控制領域中的份額,通過購買安全產(chǎn)品的專業(yè)生產(chǎn)廠家或者同專業(yè)生產(chǎn)廠結成聯(lián)盟,把DCS同安全型控制器緊密的綜合在一起,實現(xiàn)了無縫連接。為過程工業(yè)領域中有關安全的控制系統(tǒng)采用獨立的安全型控制器,而采用統(tǒng)一的DCS人機接口創(chuàng)造了條件。
??? 在石油工業(yè)和化學工業(yè)中,基于對防火、防爆和防止化學藥品對人身安全和環(huán)境影響的考慮,有關功能安全的標準和安全系統(tǒng)的應用,一直受到人們的特別關注,安全相關的保護系統(tǒng),緊急停機系統(tǒng)(ESD)均采用獨立的,與基本的分散控制系統(tǒng)(BDCS)分離的專用的安全型控制器(參見文獻4)。
??? 根據(jù)制造廠(ABB、TRICONEX、GE Fanuc)提供的初步資料,安全型控制系統(tǒng)和安全型可編程序控制器在國外火力發(fā)電廠中,90年代已經(jīng)有了許多應用業(yè)績,主要用于鍋爐燃燒器管理系統(tǒng)(BMS)和蒸汽/燃氣輪機控制和保護系統(tǒng)。
??? 4. 在我國火力發(fā)電廠應用DCS和PLC的初期,人們對采用可編程序軟邏輯實現(xiàn)保護功能,在動作速度和可靠性上存在疑慮,因此與機組安全有關的功能(如汽機緊急跳閘系統(tǒng)ETS,主燃料跳閘MFT、汽機防進水保護、主要輔機的聯(lián)鎖保護等)大多數(shù)情況下采用電磁繼電器或固態(tài)集成電路組成的硬接線邏輯。
??? 上個世紀80年代未國內(nèi),火力發(fā)電廠DCS應用范圍開始擴大到爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)FSSS和SCS(包括了輔機聯(lián)鎖保護和汽機防進水保護), 于是形成了DCS完成四大功能(DAS, MCS,SCS,FSSS) 的模式.
??? 國內(nèi)少數(shù)工程采用了由DCS制造廠提供故障安全型控制系統(tǒng),例如:
??? ·七臺河電廠300MW機組DCS系統(tǒng)為Honeywell TDC3000系統(tǒng),F(xiàn)SSS功能采用 Honeywell公司的故障安全型控制器FSC。
??? ·沙嶺子電廠2×300MW,TDC2000升級為TDC3000時也采用了FSC用于FSSS功能。
??? ·嘉興電廠一期2×300MW機組DCS為Siemens公司Teleperm-ME系統(tǒng),F(xiàn)SSS中也采用了AS200 EHF三冗余故障安全自動化系統(tǒng)用于FSS邏輯。
??? 國內(nèi)個別工程也曾仿照歐州國家的作法,規(guī)定微處理器軟邏輯完成保護功能時,須經(jīng)過安全認證. 但未得到共識和形成氣侯.
??? 由于我國火電廠所用的DCS系統(tǒng)是以美國技術為主導的,它并沒有專門用于安全保護功能的專用控制器,提高可靠性的辦法是采用冗余控制器。DCS中的控制和保護功能均由相同的通用控制器來完成的,因此,當1994年修訂的《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》將機組順序控制系統(tǒng)和爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)等納入分散控制系統(tǒng)時,也并未對安全相關的保護聯(lián)鎖功能采用的控制器型式作出專門規(guī)定。
??? 進入新世紀,給予DCS在電廠應用經(jīng)驗的積累和DCS性能和可靠性的提高,人們期望進一步擴大DCS的應用范圍,賦予DCS更多的功能,實現(xiàn)所謂的一體化,發(fā)電機-主變組和廠用電源系統(tǒng)的控制、汽輪機電液控制系統(tǒng)(DEH和MEH),都將納入DCS。2000年修訂的《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》已明確規(guī)定"對于300MW及以上機組,當響應速度允許并有成功的應用經(jīng)驗時,也可將汽輪機保護納入DCS",但對采用何種類型的控制器并未做出規(guī)定。
??? 由于DCS一體化可以統(tǒng)一和簡化了操作員接口,減少備品備件品種,降低儀表控制的維修費用和總投資,對電廠來說極具吸引力。但許多安全相關的系統(tǒng)和功能由DCS軟邏輯實現(xiàn)是否存在著某種隱患?是否應當對系統(tǒng)的故障模式和影響進行分析,采取些必要的措施?值得深思。
??? 5. 近期,筆者有機會閱讀了國外有關安全相關系統(tǒng)功能安全的標準,又對國外安全系統(tǒng)的產(chǎn)品和應用情況作了粗淺的了解,深切地感到我們在這方面存在著明顯的差距。近十年來,由于對設備安全、人身安全以及環(huán)境影響的關注,工業(yè)企業(yè)對安全相關系統(tǒng)的開發(fā)和應用加大了投入,開發(fā)了許多故障安全和容錯的安全系統(tǒng)。隨著微電子技術的迅速發(fā)展,雙重冗余、三重冗余的帶診斷功能的控制器的價格逐漸下降,為安全系統(tǒng)產(chǎn)品的推廣應用創(chuàng)造了條件。
??? 由于安全系統(tǒng)產(chǎn)品的價格畢竟高于普通的DCS控制器或標準型PLC,而且目前完全依賴進口,在我國火力發(fā)電廠全面推廣采用是不適宜的。筆者認為,可以先在大型機組(例如600MW機組)的某些重要保護系統(tǒng)上(如ETS和FSSS)進行試用。
??? 我們不能滿足于發(fā)電廠DCS應用所取得的成績,應當與時俱進,緊跟技術的發(fā)展,努力學習和研究有關國際標準,深入了解目前火電廠可能存在的問題,探索設計安全相關的控制/保護系統(tǒng)和對其進行評價的方法,為改善電廠運行的安全可靠性作出貢獻。

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