6ES7221-1BH22-0XA8安装调试

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安全门动作（ｔ０）后，蒸汽忽然增加，锅炉汽包水位虚高，锅炉汽包水位变化如Ｈ所示。经大约２０秒（ｔ１），汽包水位开始下降，可以以为虚水位现象结束。则在程序中这样设计，只要安全门动作（用微分指令实现），以后的２０秒内，如到汽包水位高到了危险值，保护不动作，只发信号。２０秒后，恢复正常的保护功能。当汽机忽然甩负荷（ｔ０）后?熏蒸汽流量忽然减少，锅炉汽包水位变化同上图正好相反。只要发电机甩负荷，（用微分指令实现），以后的２０秒内，如到汽包水位低到了危险值，保护不动作，只发信号。２０秒后，恢复正常的保护功能。
（３）其它信号的输进
其它诸如炉膛压力信号、送引风机状态信号、给粉电源状态信号、排粉机状态信号、燃油电磁阀状态信号、自然气电磁阀状态信号、保护切投信号直接进进可编程控制器的输进模件。为防止炉膛压力保护误动作，对炉膛压力进行“三取二”逻辑处理。
（４）信号的输出
报警功能：无论是否投进保护，均能实现当锅炉出现不安全状态时，发出报警信号。
Ａ：当锅炉任一炉膛出现炉压高或低时，发炉压高一值或低一值信号。
Ｂ：汽包水位任一侧水位为高一值、高二值、高三值及低一值、低二值、低三值时发相应热工信号。
Ｃ：锅炉燃烧不稳信号。本设计对燃烧不稳信号有独到的考虑。燃烧不稳反映锅炉燃烧由好变差。有两种情况，锅炉会发出燃烧不稳信号。一是当锅炉开始投进燃料３０分钟后，如只有一层着火时（层着火：通常情况下，锅炉四个角每一个角的喷燃器均安装有火焰监视器，当四只火焰监视有二只以上发现着火时，则认定该层着火。每个炉膛有两层均灭火，为全炉膛灭火），发燃烧不稳信号。而在点火初期，没有必要发出燃烧不稳信号。由于，点火初期一般火焰状态不是很好。同时，这种情况也没有必要通知运行职员。如信号太多，会影响运行职员对运行状态的判定。二是点火后进度快全炉膛已着火，后因某种情况，只有一层着火，发燃烧不稳信号。即燃烧过程由好变差时发出燃烧不稳热工信号。再一个就是当锅炉发生灭火事故时，按照事物变化总是从质变到量变的道理，总是要先出现燃烧不稳，再出现灭火。对于分析事故的过程，也是非常有用的。为便于事故分析，相关信号送进事故记录仪（ＳＯＥ）便于事件的分析。
Ｄ：燃料全中断信号
如未加证实，当停炉时，会发相应热工信号。只有在炉膛有火焰时，才会发出燃料全中断信号。但对于用于保护的逻辑功能，却是只要没有投进燃料，而保护是处于投进状态时，保护就会动作并发出相应的信号。
Ｅ：炉灭火信号。
锅炉燃料全中断时，在保护投进或不投进时均能发出热工信号。锅炉投进燃料３０分钟未着火时，发炉灭火信号，任一炉失往一层火焰，发出炉燃烧不稳热工信号。
（５）保护动作的输出
常规的保护输出采用多个并联工作的继电器。继电器采用同一信号驱动。现采用不同卡件的多个不同输出驱动多个继电器。而且输出也并联在一起。保护拒动的可能性减到了*小。
根椐电厂双炉膛的特点，考虑到排粉机乏气管道存在交叉，当任一炉满足ＭＦＴ动作条件时，均同时停止进进两炉膛的所有燃料。
（６）吹扫功能的公道简化
锅炉灭火保护动作后的吹扫也是个具体的题目，要在保证安全的条件下尽量简化。
①炉内无火
②至少一送风机运行
③至少一引风机运行
④Ｉ组给粉电源停
⑤ＩＩ组给粉电源停
⑥甲排粉机停
⑦乙排粉机停
⑧风量不小于２５％
５锅炉保护的效果
在实际运行中，锅炉保护投进不久，就有一次炉灭火事件。由于在设计中考虑了燃烧不稳信号，所以在事故记录中清楚的记录了炉灭火的过程。记录为：“炉膛压力大一值，炉燃烧不稳，炉灭火，锅炉保护动作”。分析应是燃烧不稳定进而造成炉膛压力变化，然后炉灭火保护动作。经证实是给粉不稳定，造成炉燃烧不稳，炉膛压力波动。进而炉灭火。由于在设计中有了燃烧不稳的信号，在反应炉膛燃烧工况变化时，就能有完整的记录。给事故分析提供了方便。
还有一次是安全门误动作，造成汽包水位虚高，但是锅炉保护并没有动作，因此没有停炉，更没有停机，也没有发生甩负荷的情况，在电力市场要进行电量考核的今天，防止保护误动就更有意义了。这就表明保护逻辑设计得很恰当。
６本锅炉安全监视系统的评价
对现代大容量高参数锅炉来讲，热工保护显得更为重要，防止保护系统的拒动和误动有着同等的重要性。在锅炉安全监视系统上，用国外的系统价格在１００万元左右。而本系统只要不到二十万。就我国的现状来讲，本系统有重要的实用价值和现实意义。如在本文摘要中所说的一样，本安全保护系统有较高的可靠性。此种类型的保护系统在国内还未见报道。    1．前言         

漾头水电站’>水电站位于贵州省铜仁市四周，装机容量为2x8000kw，水轮机为轴流转桨式，设计水头为18m。原调速器为某厂生产的模拟电液调速器，机械控制部分采用电液转换器，放大部分采用主配压阀，接力器与主配压阀开环无反馈；在电气上采用模拟电子调节器，抗干扰性能差；自动运行时，常误动作。自投进运行以来，随着长时间的运行，机械的磨损，电气分立元件的老化严重地影响机组的安全运行。
原调速器存在的主要题目是：
1)抗卡阻效果差。调速器对油质要求较高，常卡阻，不能保长期自动运行。
2)运行操纵不方便。由于机械磨损主配压阀渗漏造成接力器漂移，且手动运行时无反馈，运行职员总要不断的调整，劳动强度较大。
3)抗干扰能力差。任何电磁干扰都可能造成调速器误动作。
4)检验维护不方便。调整环节太多，每次检验后，仅调整各个节流阀就需要几天时间。
2．改造方案
针对漾头水电站’>水电站的具体情况，拟定如下改造方案：
方案一.用zfst－100型数字阀pcc可编程智能调速器整机替换原调速器。采用机电合柜形式。
方案二.保存原调速器主配压阀，往掉原调速器中除主配压阀以外的其他部分，采用步进电机替换电液转换器，采用pcc可编程智能调节器替换原模拟电子调节器。采用机电合柜形式。
由于主配压阀的结构形式为滑阀，主配压阀活塞与衬套之间的间隙所造成的渗漏就不可避免，为了减少主配压阀活塞与衬套之间的渗漏，就要在主配压阀活塞阀盘与衬套与窗口之间加大搭叠量，而搭叠量加大了调速器机械死区。由于主配压阀活塞与衬套之间的间隙所造成的渗漏不可避免，因此在手动运行时就需要机械反馈来补偿，否则，接力器就要漂移。
由于漾头水电站原调速系统没有采用机械反馈。因此，在设备改造时，必须采用无钢丝绳反馈（或杠杆反馈）结构，只采用电气反馈。如采用方案二即保存原调速器主配压阀，手动运行时溜负荷。由于溜负荷，增加了运行职员的劳动强度。而采用方案一数字阀调速器则能解决这一困难。
综上所述采用方案一*为理想。
为了适应机组安全稳定运行要求，实现水电站“无人值班”（少人值守），铜仁市地方电力公司漾头水电站经过调查研究，选用天津市科音自控设备有限公司研制的新一代调速器：zfst-100型数字阀pcc可编程智能调速器，对原调速器进行了整机更换改造，实现了在轴流转浆式水轮发电机组上应用数字阀 可编程计算机控制器的智能调速器。
3．数字阀pcc可编程智能调速器
结合水轮机调速器的特殊性，zfst-100型数字阀pcc可编程智能调速器，选用不同于常规plc的新一代可编程控制产品－pcc，即从贝加莱公司（b&r）进口的可编程计算机控制器b&r2003。它面向自动化过程，而不是面向继电器逻辑电路，这就是b&r2003的理念。pcc代表着一个全新的控制概念，它集成了可编程逻辑控制器(plc)的标准控制功能和产业计算机的分时多任务操纵系统功能。它能方便地处理开关量，模拟量，进行回路调节。并能用高级语言编程，具备大型机的分析运算能力。其硬件具有独特新奇的插拔式模块结构，可使系统得到灵活多样的扩展和组合。软件也具备模块结构，系统扩展时只需在原有基础上叠加运用软件模块。cpu运行效率高，用户存储器容量大。这些优越性都为智能式水轮机调速器提供了强有力的资源保证。
在电气机械转换方面，采用电磁球阀替换电液转换器；在放大级采用二通插装阀替换主配压阀。调速器从总体上降低了对油质的要求，从根本上避免了电液转换器发卡的弊病。由于数字阀技术是采用高速电磁球阀为先导阀，以二通插装阀为主阀，而且插装阀的密封形式为锥阀，因此数字阀又具有液压锁的功能，有效地避免了接力器的漂移，因此主接力器无需机械反馈。所以数字阀调速器在漾头水电站的应用，可以以*小的改动，达到整机改造的目的。由于该系统的先导电磁球阀又具有手动阀及事故阀的功能，减化了调速器内部结构，从结构上减化了整个调速系统。所以该型调速器实现了真正意义上的无杠杆，无管路；在结构上采用集成块的形式，外形简洁明快，可靠性极高，性能优良。由于无需机械反馈，该型调速器在机组的布置上可不受任何限制，厂房整洁，美观。
3.1主要特点
1)全新的控制理念。采用不同于常规plc的新一代可编程计算机控制器--pcc，面向控制过程，能采用高级语言，分析运算能力强，在同一cpu中能同时运行不同程序。程序运行时仅扫描部分程序，效率很高。
2)全pcc化，具有极高的可靠性。从输进到输出,从测频到控制脉冲等各环节均实现了pcc化。pcc的均匀无故障时间mtbf高达50万小时，即57年。常规plc的均匀无故障时间mtbf为30万小时。
3）多任务的优点。在传统plc中，并行处理是靠程序扫描来完成的。但事实上多任务才是并行处理的逻辑表达式，更简单直接的方法就是采用多任务技术。pcc恰恰可以满足这种需求，当某一任务在等待时，其他任务仍可继续执行，非其他常规plc可以相比。
4）智能型调速器。采用自适应式变结构，变参数并联pid调节。自动识别电网的性质，并自动适应电站的各种特殊运行方式，如孤网运行，及由大电网解列为小电网运行的突变负荷等特殊情况，均可保证机组稳定运行。人性化设计，具有很强的自诊断、防错、纠错及容错功能。
5）采用pcc高速计数模块(hsc)测频。pcc高达6.3mhz的计数频率，具有很高的测频精度和可靠性，从而使调速器的输进通道－测频环节的可靠性有了根本的保证。
6）由pcc实现信号综合及控制脉冲的输出。调节器的电气开度（数字信号），和转换为数字信号的接力器实际位移由pcc内部进行综合比较，输出控制脉冲信号，经功率放大后，直接驱动先导电磁阀。充分发挥了pcc多任务的功能。
7）联网方便。具有rs232或rs485通讯接口，可以方便地实现人机对话，及与上位机通讯，进步电站的自动化水平。
8）调节模式灵活。可实现频率调节，开度调节，功率调节，并可实现调节模式间的无扰动切换。
9）pcc的大内存，为智能型调速器提供了资源保。用户内存：1.5mbflashprom，远大于常规plc10kb左右的内存。
10)采用电磁球阀做为电液转换元件。彻底解决了常规调速器电液转换元件油污发卡的题目，使电站可以实现完全可靠的自动运行。
11)可以适应电站的各种特殊运行方式。如孤网运行，及由大电网解列为小
电网运行的突变负荷等特殊情况，均可保证机组稳定运行。
12)具有故障锁锭的功能。由于数字阀只有通/断两个状态，且数字阀采用锥阀密封可以保证在31.5mpa下无泄漏，所以，数字阀又具有液压锁的功能，因此该系列调速器在测频信号消失及断电等情况下，具有故障锁锭的功能。
13)无杠杆结构。该系列调速器采用了数字阀液压随动系统，自动时有电气返馈，手动无需反馈，因此取消了杠杆，了由于杠杆造成的死区，进步了调速系统的精度，而且无管路，结构简单，美观。
14)友好的人机界面。采用触摸屏做为人机界面，画面美观逼真，全中文显示，操纵方便，可以同时显示很多信息。
15)维护简单调试方便。由于pcc的高度集成化和高可靠性，对于运行维护职员没有太高的特殊要求，调试只需设定有关数字，没有太多的电位器等可调元件。
16)采用数字协联方式。桨叶随动系统正确度高。
17)零扰动手/自动切换。由于自动运行时，电磁球阀每次动作后都处于失电状态；而切断电源即为手动运行。手动运行时，电子调节器跟踪接力器的实际开度。因此数字阀调速器实现了零扰动手/自动切换
3．2主要功能
zfst-100型数字阀pcc可编程智能调速器具有自动、电手动、手动三种操纵方式，且可无条件无扰动切换。具有很多功能，实用性智能性很强，除常规功能外具有如下主要功能。
1）空载运行时，能自动跟踪系统频率,实现快速并网。
2）具有频率调节、开度调节、功率调节三种模式，并可实现调节模式间的无扰动切换。功率调节模式下，可接受上位机控制指令，实现发电自动控制功能(agc)。
3）具有很强的自诊断、防错、纠错及容错功能，并可将有关故障信息显示在屏幕上，或发出报警信号。
4）与上位机通讯的功能，接受上位机的控制命令，给上位机传送有关信息。
5）开停机智能控制。
6）具有参数记忆功能。当电源失电时，pcc可保存数据存储器的内容，使运行职员可以方便地修改有关参数并被记忆。
7）具有水位调节功能。
8）多级密码保护功能。持有密码级别的高低，决定了对系统行使权利的大小。运行职员只能观察到常规显示画面并进行常规操纵，检验职员或治理职员可对调节参数等进行修改。
9)采用交直流双重供电，当交流电源故障时，直流电源自动投进，直流电源故障时，保持当前开度不变。
10)空载运行，当机频信号消失时，自动将开度保持在空载开度以下，以防过速。并网运行，当机频信号消失时，自动切换为网频丈量回路，保持正常发电运行，同时发出机频故障信号。
3.3调速器工作过程
数字阀pcc智能调速器的结构框图如图1所示。
调速器自动运行时，接收到开机令后，按照预先设定好的开机规律开机。当网频丈量正常时，调速器自动选择频率调节模式，pcc按照机频与网频的差值进行pid运算，为实现快速并网作好预备；当网频丈量故障时，自动切换为开度调节模式，pcc按照机频与频率给定的差值进行pid运算。pcc根据电气开度和实际开度的差值输出脉宽调制（pwm）信号，经功率放大后驱动电磁球阀，调节导叶开度，使机组自动运行于空载工况。
并网后，如为并大电网运行，自动切换为开度调节模式。如为孤网运行，自动选择频率调节模式。通过上位机或触摸屏改变功率给定值，调节器经pi运算后，实现负荷调节。接到停机令后，调速器自动将机组关机，完成停机过程。
4．现场试验结果
现场进行了静态，动态试验，第一台调速器现场试验如下：
1）转速死区：0.015
2)空载扰动试验
调速器自动运行，选择多组pid调节参数，选取频率摆动值和超调量较小，稳定快、调节次数少的一组调节参数，作为空载运行参数,即:bt=45，td=20，tn=0.5
上扰：48.00hz至52.00hz，下扰：52.00hz至48.00hz