汽轮机监控保护系统（精选9篇）
汽轮机监控保护系统 篇1
1 前 言
我国水力发电装机容量已经突破2亿千瓦, 水电站建设正向高水头、大容量发展, 机组安全稳定运行显得尤为重要, 目前大多数水轮机保护都设在计算机监控系统里, 由于设计保护信号取点和回路设计不合理, 就地元器件不可靠, 以及建设调试质量问题, 导致现在很多水电站水机保护经常误动作, 严重影响了机组安全稳定运行和电厂经济效益。
2 水机保护项目及存在问题
水机保护是当机组在启停和运行过程中发生危及设备和人身安全的故障时, 自动采取保护或联锁措施, 防止事故产生和避免事故扩大, 从而保证人和设备的安全不受损害或将损害降到最低限度。水机保护分为事故停机保护和紧急事故停机保护, 事故停机保护又分为水力机械事故停机和电气事故停机, 由现地控制单元 (LCU) 逻辑实现, 保护动作跳机组出口断路器、灭磁开关, 给调速器停机令, 投事故停机电磁阀;紧急事故停机保护由现地LCU和继电器硬接线冗余实现, 有的电站取消水机保护硬接线回路, 设置专用独立后备保护PLC, 既提高可靠性, 又便于维护和修改, 保护出口关快速门或关蝶阀、投事故停机电磁阀、投事故配压阀、跳机组出口断路器和投过速限制器。
2.1 事故停机保护
1) 电发变组保护A柜动作, 或者电发变组保护B柜动作。
以上两项都是发电机发生故障时, 即发电机发生纵联差动、横联差动、单相接地、过负荷、低励、失磁等故障时由发电机保护A、B屏发出跳闸信号给监控系统联跳水轮机, 一般只要保护装置正常, 装置定期检定, 不会发生误动作。目前很多电厂设计都有双回路, 一路是跳闸信号进监控系统由LCU逻辑实现跳闸, 另一路是由继电器硬接线实现跳闸。
2) 后备水机保护动作:
本项考虑后备水机保护 (继电器硬接线) 跳闸动作后, 触发一个信号送监控系统LCU再次实现逻辑跳闸, 起到后备保护作用, 另外此信号动作后送入监控系统用于机组启动闭锁和提示运行人员后备回路动作, 机组启动前必须复归。
3) 主轴密封水断流且转速大于20%延时N秒:
主轴密封主要是机组运行时阻挡尾水管中的水从主轴与顶盖之间的间隙上溢, 防止水轮机导轴承及顶盖被淹, 而密封水断流会直接影响主轴密封正常运行, 目前大多数水电站本项保护是由密封水示流器断流信号与转速测量装置大于20%转速接点同时开出动作。在机组运行时, 由于密封水示流器示流信号误动导致机组停机较多, 主要原因是保护信号取自示流器常闭接点, 示流器通电后流量正常接点打开, 但是由于示流器多为主机厂自带, 质量较差, 长时间带电运行后容易烧坏或者突然失电, 接点复位闭合, 引起机组误动。
4) 手动停机 (画面)
画面手动停机, 通过操作员站一定的权限下, 监控画面上启动停机操作。
5) 上导轴瓦温度高、推力轴瓦温度高、下导轴瓦温度高、水导轴瓦温度高、各轴承温度保护, 主要防止冷却水中断或者冷却水压力低, 致使机组冷却效果不良引起水轮机烧瓦事故。
目前主要三种方式实现, 第一由监控系统采集相邻瓦温度高于定值动作停机;第二由现地测温屏上一个温度控制仪测量轴瓦温高于定值动作停机。
6)
发电机定子线圈温度高、发电机定子铁心温度高、发电机定子线圈和铁心温度升高后影响发电机绝缘性能, 使得发电机不能够安全可靠的运行, 此项保护大部分由监控系统实现, 温度点较多, 基本全部接入监控系统, 逻辑大多采用相邻两点温度高或者对侧温度高动作触发停机保护。
7)
其他保护, 有的电厂为了有效保证机组安全稳定运行, 设置一些特殊保护, 如拦污栅前后压差过大及压力钢管压力过低事故停机保护等。
2.2 紧急事故停机保护
1) 机械过速保护:
水轮机的最后一级保护, 当机组事故时由于不能及时关闭导叶或者筒阀等原因, 引起机组超过设计的转速, 在电超速不动作情况下的一种后备保护, 通过机械装置飞锤在离心率作用下动作, 直接切断油路, 到达紧急停机的目的。本项保护一般为单点保护, 回路简单, 不存在误动的可能, 但是由于很多水电厂只是投产时做了试验, 后期机械过速装置也无法检验, 故存在一定误动和拒动的风险。
2) 电气超速保护:
一般情况, 水电厂都配置电气超速测量控制装置, 主要完成机组事故情况下机组过速保护, 一般配置齿盘和残压测速, 停机保护一般取齿盘测速信号判断出口跳闸, 转速设定值根据厂家要求设定。
3) 手动紧急停 (发电机层硬手动) :
紧急情况使用, 特别是机组故障时, 计算机监控系统失灵或者无法在监控系统中停机时按下此按钮, 直接动作机组事故紧急停机和事故配压阀紧急停机, 另外有的还动作事故快速闸门 (筒阀等) , 切断水流。保证机组安全, 此项配置比较重要, 但是由于目前配置在现地LCU上, 有的水电站中控室离发电机层较远, 不利于紧急事故的运行人员操作。
4)
转速>115%+空载开度以上+主配拒动延时N秒, 调速系统设计要求, 水轮机事故或甩负荷时, 机组转速飞升, 如果此时调速器故障主配拒动, 无法调节导叶, 会引起机组过速。所以设置此项保护, 保护直接动作事故配压阀和紧急停机阀, 切断压力油, 使导叶关闭。
5) 事故停机时剪断销剪断:
事故停机时, 由于各种原因, 如水中有硬物导致导叶卡死不会动, 导叶受力到一定程度时, 装在导叶和接力器之间的剪断销剪断发信引发紧急停机, 保证机组安全停机。
6) 操作员紧急停机:
大部份电厂, 紧急停机都是在现地LCU实现 , 但是由于现在电厂大多是少人值班, 一般都是在中控室监盘, 如果遇到紧急情况需要停机, 来不及到现地LCU操作紧急停机按钮, 所以在监控系统中设置此项保护。
7) 调速器事故低油压:
调速系统压力油灌失压保护, 主要是保护压油罐油压低, 接力器不会动作导致导叶不能开关, 甚至在停机时关不了导叶, 造成机组过速事故。
8) 水淹厂房保护:
旨在加强水电厂自动保护能力。
9) 水机振动大保护:
水轮机长期振动会导致机组连接部件松动和疲劳, 甚至造成断裂, 因此配置此项保护, 目前很多机组均未配置, 只是由水轮机振摆在线监测系统采集振动和摆度值进行监视和分析, 但是考虑到大容量、高水头机组安全性, 越来越多水电站开始改造增加相应保护功能, 配置一套完全独立于振摆在线监测系统振动保护装置, 实现机组振动大时紧急停机保护。
3 水机保护优化
1)
主轴密封水中断保护, 除增加电源可靠性和水流正常采用常开接点外, 一般在密封水管道上设计有一个压力测点, 可以引入该接点, 逻辑中流量中断和压力低信号同时动作跳闸出口才动作, 或者在排水侧直接增加一个流量变送器, 一个流量中断接点和压力模拟量信号判断同时动作停机, 两种方式都可行。
2) 轴承瓦温高保护, 原常规设计大部分为现场温度控制仪温度越限单点开出, 送监控系统执行跳闸逻辑, 如图1所示:
但是由于RTD温度断线、数显温度控制仪故障和电磁干扰接点跳变, 造成误停机较多。目前很多电厂改装为两块温度控制仪, 两个温度高高限送监控系统停机, 并且还可以增加时间继电器, 进行1-3秒滤波处理, 改进后逻辑如图2示:
或者采用新型自带速率限制温度控制仪, 有效杜绝温度跳变误停机事故。另外最佳方案是把温度全部引入后备保护PLC, 在PLC中可以很方便实现速率限制功能, 逻辑如图3示:
3) 调速器事故低油压保护, 由于压力油罐补气气压控制不好, 造成压力油波动或者调速器调节时, 油压波动造成事故低油压保护误动作。
可以增加一个调速器压力油罐压力开关, 两个压力开关同时动作才动作停机, 另外有的电厂采用一个压力开关和一个模拟量压力信号送监控系统判断后同时动作停机, 有效避免了油压波动造成误停机事故。
(4)
操作员紧急停机保护, 建议在中控室增加紧急停机硬接线按钮, 与机组LCU机柜上紧急停机按钮并联, 此设置主要考虑到目前很多水电站机组LCU离中控室较远, 机组紧急事故时, 如果计算机监控系统失灵后, 运行人员能第一时间停机, 保证机组安全。
4 结 论
为确保水轮机组安全稳定运行, 对保护测量回路、逻辑运算回路、出口跳闸回路可靠性进行分析, 并进行大量调研和论证, 提出了水轮机保护的改进意见和建议。通过技改, 水轮机保护可靠性和稳定性得到较大提高, 保证了机组安全稳定运行。
摘要：介绍水电站计算机监控系统水轮机保护项目设置和实现方式, 以及水轮机保护在机组实际运行中存在问题, 并提出一些优化和改进方案。
关键词：监控系统,水轮机保护,停机,改进,优化
参考文献
[1]程国清, 曹一凡, 刁东海.云南小湾水电站计算机监控系统设计[J].水电厂自动化.2010.2 (1) .
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汽轮机监控保护系统 篇2
摘要：采用生物接触氧化技术预处理微污染原水，并和水厂常规处理工艺进行了对比。中试结果表明，原水浊度为50～200NTU、氨氮浓度为1～10mg/L、水温为18～30℃时，生化池对氨氮的去除率为60%～80%，CODMn去除率为0.5%～25%，UV254的去除率为1%～15%；正常运行时，较高浊度(200～800NTU)的冲击不会明显影响生化池对氨氮和CODMn的去除；生化池的亚硝酸盐氮去除率为20%～50%，在原水氨氮浓度较高时亚硝酸盐氮积累增多；增加生物接触氧化预处理工艺，显著提高了后续混凝沉淀池和砂滤池的除污染效果。关键词：微污染原水 预处理 生物接触氧化
一、专题概况
“污水处理与水工业关键技术研究”是我国“九五”期间设立的国家重点科技攻关项目。该项目由5个课题、21个专题组成，分别由建设部、国家环保总局、中国科学院等6个部委组织实施。“城市供水系统监控和自动化技术设备”（96-909-03-04）是专题之一，由哈尔滨工业大学（原哈尔滨建筑大学）主持。专题下设4个子专题，即
1、安全饮用水的监测仪表；
2、已建水厂集散型计算机监控系统；3新建水厂集散型计算机监控系统；
4、城市供水系统监控技术设备与优化调度研究，分别由哈尔滨工业大学、中国市政工程中南设计研究院、深圳自来水集团公司承担，有广东开平供水集团公司、厦门飞华环保器材有限公司、三门峡市自来水公司等单位参加。该专题工作自1996年至2000年进行，历时5年，参加攻关人员总计约40人，投入经费2374万元。
二、专题设立的指导思想
1、研究的目的和意义
随着社会经济的发展，水对人民生活与生产的影响日益加强，对供水的质量与安全可靠性的要求不断提高，人们也更加重视降低供水系统的能耗，为此，一项重要而有效的措施就是加强供水系统工况的监测，尤其是加强水处理厂各个工艺环节的自动监测与控制。
研究城市供水系统的监控与水厂自动化技术装备，必须考虑中国供水行业的技术特点与经济力量。我国水厂的基本现状是：水工业整体技术水平低，特别缺乏供水系统监控技术与人才；水工业仪表与装备基础薄弱，国产的专用水质在线检测仪表及主要装备性能难以满足供水企业的需要；受社会经济发展水平限制，供水企业经济实力不足，除了少数较大型企业有能力通过贷款等方式引进国外的先进技术与设备、发展供水监控系统外，多数的中水水厂面临的是缺资金、少技术、进口设备买不起、国产设备质量不过关的局面。这些情况决定了发展中国供水行业的现代化不能全盘照搬西方发达国家的经验，要形成有中国特色的技术路线。
为此，本专题的研究目的就是在“八五”攻关成果的基础上，继续发挥已有研究优势，开发出一批适全中国国情的特点的、关键的水质专用检测仪表与装备；总结我国供水系统监控技术经济，参考借鉴国外的先进经济，建成若干有代表性的水厂集散型计算机监控系统示范工程。这一专题的研究将有效地提高供水系统的工作质量及供水的安全可靠性，降低供水成本，推进我国供水系统监控现代化的进程，具有很显著的社会效益与经济效益。
2、国内外技术发展概况及国内需求
国外自60-70年代起开始了供水系统自动监控的研究与应用工作。尤其是自80年代以来，微电子等现代科技高速发展，水工业专用检测仪表与装备不断发展，水工业专用检测仪表与装备不断发展与完善，相应地推动供水系统的自动监控技术有了质的飞跃。加之西方发达国家雄厚经济实力与技术基础，供水系统的自动监控已得到普遍应用。一些水厂已实现全自运行，能对生产工艺的各个环节连续自动地监测、调节、记录、报警等等。这种高度自动化运行的模式是符合西方国情特点的。西方许多国家人力资源紧张，人工费用往往占生产成本构成的比重较大，而仪表设备费相对较低，加之设备质量可靠，高度自动化节省了人力资源也就是获取了较高的经济效益。西方也有相当多的水厂仅对一些影响处理水质及费用关键工艺环节实施自动控制，而对各个工艺阶段的主要水质与运行参数进行自动监测。这是一种经济高效的自动监控方案，值得借鉴。国外的水厂监控普遍采用集散式系统。对各个工艺单元进行分散控制减小了各控制环节之间的干扰，提高了工作的可靠性；对全厂的集中监控，又保证了统一指挥、调度的灵活性。
我国自80年代中后期起，陆续有一些较大型的水厂利用外资建设，同时引进了成套的水厂现代化监控仪表与设备。我国在水厂关键环节——混凝投药控制技术与设备方面实现了流动电流及透光率脉动两种凝控制设备的国产化，并在水厂获得推广应用，取得显著效果，在此方面已居于国际领先水平。水工业的一些专用检测仪表与设备，如在线检测浊度仪、计量投加泵等，也有一些厂家开始生产，但是质量水平与国外产品相对仍有距离，难以满足国内市场需要。我国大多数水厂的监控技术仍是很落后的，基本以人工方式为主，很难适应现代化的要求，一些水厂（包括有些引进设备的水厂）的自动监控基本照搬西方的模式，虽然采用了庞大的自动化系统、投资很大，然而在一些关键环节上的调近代功能并不强。如混凝投药是按原水流量比例控制，不能跟踪响应原水水质等因素变化对药耗的需求；沉淀池排泥用水；传统的处理效果以浊度为指标，存在检测可靠性等问题等等。这种模式并不适应我国相当多的水厂原水水质变化大而快的情况，而谈不上保证水处理系统运行优化，结果水质保证率低，而运行费用高。这些自动监控系统并不完全符合提高水厂技术经济效益这一根本目的。
针对我国的技术经济条件，不同规模水厂迫切需要解决的问题有所不同。近年来建设的较大型的、自动监控水平较高的水厂需要认真总结应用经验，并向优化运行方面发展，为这类水厂自动监控技术的进步提供借鉴与指导。对于众多的中小水厂，经济条件有限，应在坚持国产化、实用化的原则下，着重发展那些对供水质量、运行费用有重要影响的工艺环节的自动监控技术与设备，建立规模适宜的集散型计算机监控系统。
三、专题执行情况
1、安全饮用水的监测仪表
针对现有浊度仪的检测原理、结构形式、以及辅助功能等方面与国外进口产品的差距和实际生产应用的需要，着重在以下几个方面进行了改进与完善。
采用CPU微处理器，可实现各种参数的设置、储存、备份，具有上下限报警、声光批示、线性校正功能，同时可实现时间设定、RS-232通讯接口、信号平滑电子密码锁等多项智能化功能。
采用悬挂式连续采样系统，垂直安装的大直径取样器，具有黑体吸收结构，并实现了产品模具化。通过采用高稳定度的光源与高精度、低漂移的光电转换器，高稳度电源、光学透镜等器件，配备了机械消气泡装置，设置了电路滤波、计算机软件消泡功能。这些措施提高了信号接收的稳定性，解决清洁维护问题。
在技术性、稳定性、线性度及抗干扰性等四个主要方面与美国进口的同类产品进行对比，表明其质量和参数的可靠性均达到满意的水平。
准确度实验表明，表面散射光浊度仪定位准确稳定，线性较好，回收率在98%——102%之间，可见其测定准确度较高。精密度实验表明：同台仪器测定的相对偏差不大于2.5%，不同仪器间的最大偏差不大于1.5%，相对标准偏差（RSD）小于2.0%，均满足浊度测定国家标准方法的要求，同时也表示该种仪器具有很高的精密度，已达到国际先进水平。浊度仪的稳定性、准确性、重要性、绝缘性等主要指标均符合技术要求。
浊度脉动检测仪采用光透射式检测方式，根据光束内颗粒物质数量浓度的变化情况进行检测。有效检测信号输出值为比值的形式，由于电子元器件的老化漂移及透光表面的粘污所
千万的检测信号改变，在两个计算值上产生相同程度影响，其比值R则消除了这些影响，避免了许多光电仪器存在的严重问题，因此具有抗污染性能，在检测过程中不需要进行常规的标定和清洗，具有免清洁、免维护的特点。这是该检测方法的一种独特的性质，也弥补了浊度测定法存在的电子漂移和检测器表面粘污等弊端。R值能够更有效地表达出悬浮液中颗粒物质含量相对数量及其变化情况，弥补了浊度测定方法受颗粒粒径影响大的缺陷。
从以上结果和分析可看出，浊度法更适用于小于1μm的悬浮颗粒。这两种检测方法实现了优势互补，从而使得在整个颗粒粒径范围内都有了有效的颗粒检测方法。
当颗粒大于1.5μm时，浊度脉动法可直接检测ppb级至10个/cm以上范围的颗粒，而
63常规颗粒计数方法在大于10个cm时就必须进行稀释；浊度检测也会因重叠效应产生较大
偏差。浊度脉动检测技术有极大的适用性，一般不需稀释或预处理可直接检测，拓宽了应用范围，大幅度简化了操作程序，更具实用性。
在仪表设计及测试中，采用高性能的远红外激光发射二级管，大幅度稳定光源强度，同时配置高性能光敏二极管，以及高精度电子处理电路，使检测信号的处理精度进一步提高，而且不易受到干扰，信号的波动和飘移程度均低于±2%。对待检测水进行取样时，考虑到流速过低会使絮凝体或悬浮颗粒产生沉淀，而且检滞后时间加大，不利于控制过程；但流速过高会使絮凝体颗粒破碎；一般取样流速应大于100ml/min为宜。
配备进口的智能化功能微电脑控制器，具有自动诊断、自动校准、自动量程转换，误操作及传感器故障自动对策。报警方式有误操作及传感器故障数字显示、声光报警；过投药、欠投药、断药报警；变频器停机及故障报警。整机的关键部件均采用高质量器件，可充分保证仪表的使用寿命。传感器部分为不锈钢材质，采用分体式远传信号传感器，具有密封、防水、耐温等功能，可适用与各种条件恶劣的现场，保证长时间正常使用。
对于低浓度悬浮液，仪器的信号将主要由通过光束的单个颗粒产生，此时浊度脉动检测仪器的运行方式 与基于光阻塞理论的颗粒分析计数仪器的非常相似，可以对清洁水质中的浓度极低的悬浮颗粒物质进行检测。与常规颗粒计数检测仪器进行的平行对比结果表明，浊度脉动检测仪器的检测值与实际颗粒计数值的变化趋势完全相同，而价格要低于常规颗粒计数检测仪器数倍。
由于常规颗粒计数仪器在运行时只能检测某个粒径范围的颗粒，而浊度脉动检测仪可以有效地检测出大于1μm粒粒物质，并且颗粒浓度及粒径都不受限制，所以后者应该更具代表性，更能真实地反映水中颗粒物质相对含量。因而，该检测技术有可能作为一种全新的颗粒物质总体含量的有效检测方法。
浊度脉动检测方法同样可检测颗粒浓度高的悬浮液，此时光束可有数以千计的颗粒，但检测过程不受颗粒浓度的限制，避免了浊度检测法和常规颗粒计数检测法存在的严重重叠效应问题。这是该方法的一个主要优点。
对于水处理工艺的水质来说，颗粒物质只要低于一定的整体水平即可满足，一般不需要知道颗粒数量和粒径的具体数据。因此使用浊度脉动检测方法会更方便、更快捷，而且具有仪器投资少，运行费用低，维护简单等诸多优点。
通过与显微照相和常规颗粒计数检测仪器相结合的检测和对比运行，表明浊度脉动监测仪的确可真实地反映出水中絮凝体和悬浮颗粒物质的相对尺寸及其变化情况，检测结果可以作为一种相对检测指标，提供出水质或混凝状况。932、已建水厂集散型计算机监控系统
本子专题建立了以广东开平供水集团公司振华水厂为基地的示范工程。针对各单元控制系统的可靠性、集散型系统的可扩展性等方面进行了从理论到实际生产实用的多方位、多层次的研究，为已建成水厂集散型计算机监控系统的推广应用奠定了坚实的基础，完成了合同
中要求的各部分内容。
在振华水厂的应用示范表明，开发的这一集成系统稳定可靠，而且操作简单，颇受水厂技术人员的欢迎。
该部分内容已经在本次会议上进行了鉴定，不再详述。
3、新建水厂集散型计算机监控系统
由中国市政工程西南设计院主持完成的这部分任务，对计算机监控进行开发，在河南省三门峡第三水厂是比较典型的应用实例，所以选择这个工程为本研究的示范工程。
水厂计算机监控系统的主要功能为监视，控制和管理。其中控制直接作用于生产过程。为把因计算机监控系统故障造成的对生产过程的影响减小到最低程度，把提高计算机监控系统的安全性和可靠性放在重要的位置上加以考虑。在计算机监控系统结构设计上，采用多台计算机同时工作，各自完成其特定功能的方式，把风险分散。当某一台出现故障时，不影响系统其它功能的完成。同时监视和管理是集中的，以便于生产管理人员及时了解生产全过程的情况，对全厂的生产进行管理。通过现代通讯技术，将多台计算机连接起来形成一个局域计算机网络，从而形成水厂计算机监控系统。系统中有一台核心主控机，它不直接与生产过程中的各种设备连接，而是通过网络收集其它计算机采集的信息，协调其它计算机之间的关系，为集中监视和管理提供界面。它是整个计算机监控系统信息的交汇点。其它计算机则分布在生产过程的各环节，负责相应工艺环节的监视和控制功能的实现。
在功能满足要求的情况下，计算机监控系统能够投入实行运行的关键是能够适应工业现场恶劣的环境。在研制开发计算机监控系统时，对其防尘、抗震、防电压工业现场恶劣的环境。在研制开发计算机监控系统时，对其防尘、抗震、防电压冲击和电磁干扰方面作了充分的考虑。在器件选择面、板布置、连接方式等方面，也都使其尽量满足工业现场平均无故障时间长，易于操作，易于维护更换等要求。通过不断的完善，终于使开发的这套计算机监控系统从实验室走向工业现场，在实际项目中取得成功的应用。
通过示范工程的应用，证明这套计算机控制系统在用于中小规模的水厂中时，仅滤池反冲洗水量就可节约10%，取得较为明显的社会效益和经济效益。
4、城市供水系统监控技术设备与优化调度研究
该部分内容由深圳自来水公司完成。开发了可靠性高、开放性好、适应性强的城市供水监控调度系统。三年多来的运行实践表明，系统的可靠性高：所有软件平台稳定正确运行；室内安装的各类计算机、通信网络设备均一直正常运行；配水管上安装的硬设备除少量压力变送器因元件受损进行过维修外，数据采集器和电台无一故障。所有这些都保证了系统很高的可靠性与可用性。
基于地理信息系统（DIS）平台，进行了优化调度研究。选择了Autodesk作为GIS平台，除价格因素外，主要还由于它具有（相对）较强的管网分析能力、最擅长于进行我们原有的管网基础资料的输入与整饰。已完成了市区配水管网全部图形文件的整饰，二次开发的管网维护、爆管抢修关阀的应用功能已投入使用，包括停水施工方案的决策，效果良好。提交了先进实用的城市供水监控调度系统的集成技术。城市供水监控调度系统的可靠性、开放性、适应性，很大程度上取决于安装在城市供水调度中心这一层次上的软、硬件平台，整个系统的集成就是调度中心的监控系统与水厂、原水泵站、配水管网各分系统间的通信（即，数据交换）集成。本系统采用的、调度中心这一层次上的SCADA平台为澳洲MITS公司的产品——MOSAIC。这是一个开放性很强的SCADA平台。它支持多种操作系统和监控通信协议，有利于用户的硬件平台选择，和对其它监控平台的集成。
调度管理系统工程已具规模，并获得初期效益。选好调度中心这一层次的系统软件平台与相应的计算机、通信等硬设备，实现对一片配水管网、一个水厂和一个泵站监控系统（已建或新建）的集成，形成一定的系统规模并获取初期效益；同时解决对其它片匹配水管网、其它水厂和泵站的全部集成的技术问题，视其监控系统建设的进度，逐一加入调度管理系统。先期建成的调度管理系统在辅助实时调度决策方面发挥了显著作用，为保证安全可靠供水、实现集团公司对社会作出的供水服务承诺，发挥了积极促进作用，取得了显著的社会效益。借助于已具规模的调度管理系统，集团公司调度中心的调度人员方便地进行了对泵站生产状况的远程（约20公里）实时监视，及时作出原水调度决策，始终保证了对宝安水司的正常原水供应。
四、成果转化、产业化情况以及所取得的直接效益和间接效益
课题对高性能浊度检测仪法和浊度脉动检测仪的检测理论、设备研制及应用技术进行了深入研究，研制出了适合中国国情的、从一般浊度到高浊度水的水中颗粒物质检测仪表系统，并实现了设备的工业产品化。浊度仪的产销已形成规模化，浊度脉动检测仪及相关配厌控制系统已多种水质的实际工程中应用，能满足生产中各种苛刻要求，使技术理论、生产应用、技术服务实现了有机结合。在价格方面要比同类进口设备低40--50%。
以浊度脉动监测仪为核心，开发出可靠、实用、精度高的高浊度水和含油污水投药自控系统，首次解决了高浊度水药剂准确投加这一国内外均未解决的难题，是特种工业污水处理系统浊凝投药自动控制技术的一次重大突破。目前已有多套浊度脉动监测仪表用于实际生产的水质检测和处理工艺过程控制中，取得良好的经济效益和社会效益。
水厂集散型计算机监控系统的研究，结合我国国情，发展适合水厂实际管理和操作水平系统和设备，使得在造价上有较为明显的优势，较国外同等条件的PLC控制设备节约投资40——50%，电耗节约40%，滤池节省水量10%，水厂总运行费用节约5--10%，社会效益和经济效益显著。
汽轮机监控保护系统 篇3
关键词：电力系统 继电保护 隐性故障
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（c）-0097-01
随着我国电力事业的不断发展，电力系统的不断扩大，对电力系统继电保护的要求也越来越高，然而继电保护中存在着不可避免的隐性故障，对电力系统造成很大影响，甚至导致系统发生重大事故。
1 隐性故障的概念
所谓电力系统继电保护的隐性故障，是指在系统正常运行时对系统没有影响且无法发现，而当电力系统异常或发生故障时，才会对电力系统产生危害的故障。这种故障往往现象不明显，却具有很大的危害。在继电保护系统中，电压互感器、电流互感器、接线片、连接器、各种继电器、通信通道等元件，都有可能存在隐性故障。它的存在并不是意味着继电器本身的设计有问题、所选用的继电器不适当或者校准有错误。隐性故障不会使继电器立刻动作，而是当系统由于某些干扰而引起继电器或控制元件误动作时，才可以被监测到。例如在故障发生时或者故障发生后瞬间、低电压、过负荷以及其他开关事件发生后等情况时，电力系统处于压力状态，隐形故障将显现出对系统的影响，这是隐性故障的最大特征，也是它最危险的方面。
2 隐性故障的危害
隐性故障的触发，往往发生在电力系统发生故障而继电器正确切除故障之后，因为此时电力系统潮流会重新分配，从而使带有隐性故障的继电器误操作或拒动，而别的保护系统也可能存在隐性故障，系统就会更加不稳定，造成大面积故障的发生，这种大面积故障会导致恶劣的后果。
隐性故障引起电力系统大面积故障都要经历一定的发展过程。在初始阶段，电力系统因为一些无法预知的事件而处于非正常状态下，此时系统中许多设备可能都处于运行极限，由于实时监测不完备，或者值班人员对系统运行状况估计不准确等原因，可能对于目前的非正常状态毫无察觉。在这种情况下，一旦某处发生故障，就有可能引起连锁反应，最终电力网有可能被分割成独立的过负荷区和过发电区，过负荷区最后崩溃导致大面积的停电，而过发电区则有可能导致发电设备损坏。
从上述隐性故障的危害可见，对电力系统继电保护的隐性故障进行分析和研究，实现对它的监测和控制具有十分重要的意义。
3 隐性故障的评价分析
对于整个电力系统继电保护而言，不同的隐性故障所引起的危害程度有可能是不同的。隐性故障对于系统的危害程度通常用两个指标来衡量，即易损区域和易损指数。根据易损区域所在位置和影响的严重程度，来决定对哪些隐性故障采取相应的监测和控制。
3.1 易损区域及其确定
3.1.1 易损区域的概念
每一种隐性故障都有其相应的易损区域。如果故障发生的地点距离存在隐性故障的继电器很近的区域，该区域中含有隐性故障的继电器则会受到故障的影响，这个区域就是易损区域。如果电力系统在易损区域出现异常，该区域的隐性故障将引起继电器误动，进而引起新的异常，这样下去，会引发一系列的隐性故障。
3.1.2 易损区域的确定
确定易损区域是非常重要的，因为它是解决电力系统整个故障的关键，更是消除隐性故障的根本。由于继电器存在隐性故障，在继电器或继电器组所保护的某区域内，只要电力系统发生故障，该继电器或继电器组就会产生误操作，则可确定该区域为易损区域。检测易损区域中继电保护方案的输入信号有两类：即距离阻抗和电流幅值。例如电流继电器易损区域的确定，可以在对其输入故障电流的情况下，找出继电器不动作的区域，这些不动作区域之外的部分即为电流继电器的易损区域。
3.2 易损指数
3.2.1 易损指数的概念
衡量隐性故障对电力系统的危害程度的另一个指标是易损指数。根据每个区域的相对重要性，给它们分配优先权或者受损等级，通常用易损指数来表示。易损指数反映的是电力系统发生故障时的稳定性，易损指数高，则表明系统的稳定性差；反之，易损指数低，则表明系统的稳定性好。
3.2.2 易损指数的确定
在电力系统发生故障时，如果能够对这些故障进行实时分析，就可以确定它们所在区域的易损指数。但是，电力系统的故障是很复杂的，而模拟小概率事件又相当困难，它涉及到非常大量的计算工作，因此，很难对大型电力系统中的故障进行系统的分析。为了克服这一困难，可采用重要性采样技术，对故障概率进行变换，模拟小概率事件频繁地发生，以便对其产生的影响进行分析。通过这样的方法，列出隐性故障影响的严重性，按顺序划分隐性故障的级别，就可以得出易损指数。对易损指数的衡量，通常可用负载﹑暂态稳定性或者电压崩溃等指标来描述。
通过以上易损区域和易损指数的确定，可以找出易损指数高的区域，通过检查其隐性故障状态，推导出隐性故障导致大规模严重故障的可能性，从而确定对它实施监控。
4 隐性故障的监控
隐性故障监控系统，可以应用于变电站，控制易损指数高的继电器。隐性故障监控系统接收到的信号输入与具有易损指数高的继电器所接受的信号相同，即复制该继电器的算法和功能。隐性故障监控系统的输出信号和传统的继电器的输出以某种适当的逻辑方式关联起来，用来监督传统继电器的输出。当监控系统的决策和传统继电器的决策不同时，不允许跳闸。例如分析过电流继电器，考虑其隐性故障的可能性就是考虑它的方向性。其原理是监控系统接收来自传统继电器的运行和极化信号，进行方向计算，其输出与传统继电器的输出串联，只有两者方向相同时，保护才可以动作。通常继电保护的隐性故障，均与故障检测、方向判断、距离测量、计时功能等继电器性能相关，以及与电流互感器和电压互感器的输入相关，但是没有必要监测系统中所有的继电器，可以事先鉴别出对系统可靠性有最严重危害的线路和母线，在其上增加适当的数字式设备，提供必要的监测和控制。
目前我国所使用的比较先进的保護设备，主保护装置均具有自诊断功能，对于装置的一些异常情况都能进行在线监测。更关键的问题是必须加强设备管理，严格执行规章制度，做到设备维护、检修到位，维修人员工作到位，详细记录设备的所有细微变化，对运行设备的变化情况进行比对分析，及时找出存在的隐性故障，有针对性的进行处理，尽量降低隐性故障带来的危害。
随着计算机技术和人工智能的发展，在许多继电保护系统中，可通过自我检测和自我监控的能力，加上具有改变整定值、或是修正控制逻辑、或是修正跳闸逻辑的自适应特性，对隐性故障进行监测和控制，避免电力系统和电气设备的大规模故障或事故。
汽轮机监控保护系统 篇4
关键词：测量原理,检测器,故障现象
1 转速测量原理
3500本特利系统测量转速采用的8mm的电涡流探头, 转速测量回路的配置是:探头、前置器、延长线、监测器模块。测量原理:利用电涡流探头采集大轴旋转产生的脉冲数, 3500/50/53转速、超速监测器模块通过单片机芯片程序测出单位时间 (s) 的脉冲频率, 然后通过公式 (1) 算出实时转速, 这里有必要解释一下这个公式的推算道理, 首先我们定义每分钟转数为n, 1分钟有60s, 1转z个脉冲, 那么单位时间计数脉冲比上齿数得出单位时间重复旋转次数, 也就是f (频率) , 一分钟有多少转就为:n=60f。下面以我厂的设备做简要引述:我厂使用的本特利3500/50/53转速、超速监测器模块, 配3300xl-8mm proximitor电涡流传感器, 电涡流传感器:根据法拉第电磁感应原理, 金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时, 导体内将呈涡旋状的感应电流, 此电流叫电涡流。以上现象称为电涡流, 而根据这个效应制成的传感器为电涡流传感器。
转速undefined
由于传感器反馈回的电感电压是有一定频率的调幅信号, 需检波后, 才能得到间隙随时间变化的电压波形, 由此得知, 要测量位移必须有一个专用的测量线路, 这一测量线路 (称为前置器) 应包括一定频率的稳定的震荡器和一个检波电路, 涡流小传感器加上一测量线路, 从前置器输出的电压Vd是正比于间隙d的电压, 它分为两部分:一为直流电压Vde, 对应于平均间隙 (初始间隙) ;一为交流电压Vac, 对应于变化间隙。
到这有人要问:测量转速和位移有什么关系?其实电涡流传感器主要用来侧间隙位移的, 测量转速其实采的一个变化间隙位移所对应的变化的脉冲电压值 (Vac) , 通过检波器后, 把电压信号送到检测器 (3500/50/53) 上, 它测算出脉冲频率, 最后计算出转速。
对于维护人员主要重视调试和故障处理的这一块工作, 上述引入一些工作原理, 目的为了让维护人员处理问题时理解问题本质。
2 安装调试注意事项
在探头安装时, 为了防止机械损坏, 应断开探头引线与延伸电缆的连接, 并且不能采用握住传感器引线旋入的方法进行安装, 正确的方法及要求见下所述:
(1) 用工具夹住探头上的扳手平台进行传感器的旋入, 并保证探头引线随之旋转。
(2) 每个传感器头端面对于被测面都要求垂直, 最大偏移角度小于1°。
(3) 按要求紧固探头后, 接好探头引线与延伸电缆接头, 再捆扎好固定在箱体内, 防止运行时损坏电缆。
(4) 把各测速传感器, 牢固装在相应的测速传感器支架上, 间隙约为0.8～1.0mm。
传感器系统在现场的连接有以下几点需要注意, 以保证测量系统的正常工作:
(1) 接地。严格按图样和资料的要求, 对装置和信号输入单端接地, 接地电阻应小于4Ω。
(2) 电缆的铺设应按有关要求进行, 信号输入电缆的铺设应与强电电缆分开, 强弱电交汇处应相互垂直。传感器测点应采用单独的屏蔽电缆进行连接, 不允许几个信号混入一根多芯屏蔽电缆中。针对转速和超速的传感器系统最好采用对绞电缆进行连接。
(3) 探头电缆与延伸电缆之间的接插件连接好后, 应用热缩套管封装, 使之与外部铠装电缆绝缘;此处禁止采用绝缘胶布等易腐材料进行封装, 否则会影响传感器的阻抗, 导致测量误差。
所有接线应在断电情况下进行, 并且通电前应仔细比照相关图纸, 认真核对, 确认无误后方可通电。特别是对于带前置器的接线, 更应正确区分电源、地与信号端, 切忌接反, 以免产生不良后果。
3 转速检测器工作介绍
实际工作中3500/50转速模块主要用来检测零转速比例值 (小于99r/min) , 当超出组态值报警并把报警接点信号送给盘车装置, 另外还可以把比例值传送到DCS上;用于转速的指示, 3500/53 (3块逻辑三取二) 超速模块主要用来检测超速比例值 (大于3300r/min) , 当超出组态值报警并把报警接点信号送给ETS装置, 这里需要简单介绍一下这两块模块。
3500/50转速表模块是一个双通道模块, 它可接受来自涡流探头或磁探头的速度脉冲输入信号, 并用此输入信号驱动报警输出。下面介绍一下模块上部件的功用
(1) 通道状态“OK”:
它标识是否已经有故障被相应模块的通道检测到。在下列任何条件下, 一个非OK状态将被返回:
·传感器故障
·探头间隙OK检测失败
·通道特定硬件故障
触发Not OK的条件包括:
·输入信号的频率高于20kHz
·输入信号频率低于规定的传感器的最小频率值。
·输入转速高于99999r/min。
·在一个旋转周期中, 输入信号的变化等于或高于50%。
·零转速的比较百分比 (%Comparison) 检测失败。
(2) 旁路:
它标识通道已经旁路了它的一个或多个比例值的报警。下列条件将导致通道处于旁路状态:
·转速表模块从未组态
·转速表模块处于组态模式
·转速表通道组态中有错误
·转速表模块处于上电自检状态
·在自检时发现致命错误
·通道按零转速组态, 但零转速使能触点开路 (未激活)
·报警通过软件开关被旁路
·框架报警抑制被使能
(3) I/O模块:
转速表I/O模块从探头接收信号, 并将信号经由它送到转速表模块。I/O模块还为传感器提供电源, 并为每个传感器输入通道提供4至20mA记录仪输出及传感器缓冲输出。每个监测器模块需要安装一块I/O模块。I/O模块安装在机柜式或控制台式框架中监测器的背面,
3500/53超速保护模块, 其设计是一个通道模块。它适用于两模块或三模块组的超速保护应用。模块接收来自趋近式传感器或磁电式传感器的转速脉冲输入信号, 并使用这个输入信号驱动报警。为了实现机器保护目的, 模块提供四种快速响应报警继电器输出。3500超速保护系统组态成两模块二选一表决或三模块三选二表决设置。本说明书只叙述三模块组。
3通道超速保护系统:作为3500机器管理和保护系统的一部分, 三通道3500/53超速保护系统可提供高可靠性超速保护。三通道超速保护系统要求三个独立的传感器输入, 三个模块组, 必须相邻安装。每个3500框架中只能安装一组超速保护系统。3500/53超速保护系统可安装在具有其它3500监测功能的3500框架中, 三通道超速保护系统提供3个独立的转速监测通道。在报警时, 三通道超速保护系统可组态成能提供3选2的表决功能。具有这种功能时, 来自每个模块的报警输出进行比较, 在继电器被驱动前, 两个模块必须一致。使用在系统背板上的一高速内部模块通讯网络来实现模块间的通讯。下面介绍一下模块上部件的功用。
(1) 通道状态OK:
这表示在通道中是否已检测到错误。在下列任何情况下, 将返回到非OK状态:
·传感器故障
·探头间隙OK检查故障
·通道特殊硬件故障
触发非OK条件——包括:
·输入信号频率大于20kHz
·输入信号频率低于传感器特有频率最小值。
·输入速度大于99999rpm
·在一周期中, 输入信号有50%或大于50%的变化
·比较检查故障
(2) 警告/报警1:
这表示相应模块通道已进入警告/报警1。当通道提供的比例值超过它组态的警告/报警1设置点时, 通道将进入警告/报警l状态。
(3) 危险/报警2 (超速) :
这表示相应模块的通道已进入危险/报警2 (超速) 。当通道的比例值超过它组态的危险/报警2 (超速) 设置点时, 通道将进入危险/报警2状态。
(4) 旁路:
这表示通道已经旁路了比例值报警。下列情况可引起通道旁路状态:
·超速模块从未组态
·超速模块处于组态模式
·超速通道有一无效组态
·超速模块处于上电自检
·在自检期间, 发现致命错误
·通过软件开关设置报警为旁路
·框架报警抑制可以实现
(5) I/O模块描述:
超速保护I/O模块接收来自传感器的信号并发送该信号给超速保护模块。I/O模块也为趋近式传感器供电, 并为传感器输入通道提供4-20mA记录仪输出。超速保护I/O模块还提供四套继电器触点, 每个继电器能组态成常带电或常不带电形式。每个监测器都装有一I/O模块。在架装框架或盘装框架中, I/O模块安装在监测器的后部。
4 故障现象分析
上述资料引用本特利产品用户指导说明, 旨在说明工作中我们所见故障现象, 是源于何因。平时本产品一但调试好, 运行非常稳定, 常见问题: (1) 干扰问题, 安装时注意信号线接线屏蔽 (上述有介绍) , 探头安装尽量避免与带有磁性的探头 (磁电转速探头) 太靠近, 具体按照厂家设计图纸定位安装, 电涡流探头附近如受到外部电磁场干扰, 上传到模块的频率信号会失真, 有时模块“旁路”指示灯会亮, 此时测量比例值跳动很大, 处理的唯一办法, 就是摘掉此转速传感器信号线, 带停机后处理。 (2) 探头间隙调校不合适, 太大指示值会偏小, 或报通道故障, 太小容易在大轴运转时打坏探头。 (3) 3500/53危险报警开关选择当模块断电后, 报警开关触点 (去ETS装置的传送点) 闭合的那组, 这是特别提醒的, 其实理由很简单:所有的机组保护设置, 并不是保护机组稳定运行, 而是确保机组能在失控的情况下, 安全停下来。当3500系统已断电, 汽轮机安全监控系统已失控, 这时唯一的迫切的要求就是机组必须安全停下来。
5 结束语
浅谈舰船汽轮机组的保护系统设计 篇5
关键词：舰船动力装置,汽轮机组,保护系统设计
1 舰船汽轮机组的本地保护系统
舰船汽轮机组作为舰船装备的关键设备, 在设计时已经充分考虑到本地保护系统的需求。由于汽轮机组运行的特殊性, 保护系统设计、实施也就非常的繁杂。其中主要的是危急遮断系统 (ETS) 。从广义上来说, ETS系统包括了舰船汽轮机组的所有保护套件, 例如机械危急遮断系统、热工监视保护装置以及现场检测、执行机构等, 涵盖了诸如危急遮断器、电气柜以及主气阀、紧急停机电磁阀等汽轮机组的重要部件, 对汽轮超速、真空低、油压低、轴向位移大、机组振动大、差胀大等十几个关系汽轮安全运行的项目、指标进行监测。舰船汽轮机组ETS系统设计的原则主要有四个:一是简洁、直接、快速的原则。在设计时要尽量减少各种中间环节和时间延误, 避免不必要的转接、扩展和转换;二是独立系统的原则。ETS在设计时应该与汽轮机组的运行调节系统分开, 避免由于调节系统的动作导致保护系统误动作, 避免调节系统的故障影响到保护系统的运行;同时, 保护系统尽量使用独立的供电系统, 采用冗余直流电或者交流电源供电;三是失电跳机原则。在不能保证独立电源供电或者失电后保护逻辑不能被执行的情况下, 保护系统一定要设计成为失电跳机的方式, 同时系统中要具有在线电源监视以及在线报警功能;四是冗余配置的原则。在设计是要充分考虑当一套系统故障时, 另一套仍然具有关键的保护功能, 当一套系统进行维护、更换时, 不会对汽轮机组的安全运行产生任何影响。
2 舰船汽轮机组的远程保护系统
2.1 远程保护系统与本地保护系统的衔接
舰船汽轮机组本地保护系统的基本原理是依据弹簧力和油压力平衡来打开或者关闭速关阀, 主要的机电部件包括就地保安器 (相当于危机遮断系统) 、保安器错油门、速关阀 (制动) 、油管路等。在进行远程保护系统的设计时, 可以考虑在保安器错油门与速关阀之间的管线上增设电动执行机构 (电磁阀) 和回油管路, 在机组管路上增装转速测量传感器和滑油压力传感器, 系统设计启动的基本步骤如下:发生紧急情况→保护装置内部逻辑电路判断→远程控制电磁阀打开→主汽门的油直接回油箱→速关阀活塞油压降为0→速关阀关闭。
2.2 远程保护系统的原理
在新增的远程保护内容中, 最主要的是超速保护和滑油压力低保护。当汽轮机的转速超过额定的8%时, 汽轮机转子可能会发生松动, 从而引发严重的汽轮机飞车事故, 远程超速保护的作用就是当超速超过一定限度时, 对汽轮机实施紧急停机操作。而当机组滑油系统的压力降至规定的极限低位时, 会使得轴承滑油温度迅速升高, 导致机组轴承故障, 滑油压力低保护可以设置一定的滑油压力值, 当汽轮机组滑油系统的值低于设定值时, 保护动作启动, 关停汽轮机组。
2.3 远程保护系统的组成
远程保护系统主要由保护装置、测量传感器、电磁阀以及管路附件组成。安装在管路上的测量传感器主要用来检测滑油压力和汽轮机转速, 考虑到冗余配置的需要, 至少要安装三路转速传感器和滑油压力传感器。保护电磁阀是汽轮机保护系统的关键设备, 电磁阀质量的好坏直接决定了保护系统启动、关停的准确性, 对汽轮机组的安全运行起到重要的保护作用。
保护装置是远程保护系统的核心部件。其作用主要是当测量传感器检测到运行参数超过设定值时, 通过内部的功能插件进行处理和判断, 并通过输出保护信息指挥管路上电磁阀动作。保护装置内部的部件主要有:三通道逻辑判断插件 (具有参数采集功能) 、三通道电源插件、报警符合插件以及继电器、滤波器等。在保护装置的前面板上, 设置了一些电源开关、报警指示灯等, 后面板则主要安装一些信号传递、电源连接件。
2.4 远程保护装置的设计
保护装置在汽轮机组的远程保护系统中起着关键性的作用:一是报警功能, 前面板的灯光和蜂鸣器是主要的报警部件;二是保护动作信号输出功能, 控制电磁阀的保护动作执行;三是远程遥控和自动控制功能;四是与保护系统其它设备的通信功能。在进行保护装置的设计时要注意几点: (1) 要选择性能可靠、安装使用方便、接触优良的军用继电器, 继电器在保护系统中起着关键的联接和传送作用; (2) 要选择性能强大、功耗低、适合在高温环境使用的微处理器; (3) 选用抗干扰能力非常强的军用数字逻辑器件; (4) 采用由精密线绕电阻和优质金属膜制造的低噪音电阻器; (5) 采用的系统软件应设有自检功能, 采用先进编码技术提高串口通信的可靠性, 保证信号接收的准确、完整、无误。同时也要注意软件的抗干扰能力, 避免舰船机密数据从系统泄露。
2.5 远程保护系统的可靠性设计
可靠性工程管理是舰船装备管理的一个重要方面, 在进行汽轮机组的远程保护系统设计时, 一定要做好可靠性的设计。可靠性工程中有几项非常典型的技术, 例如降额技术、冗余技术、潜在通路分析技术等, 其中在远程保护系统设计中要特别注意以下四点:一是冗余设计, 至少要设计三路或以上的测量传感器、逻辑判断插件、冗余直流电源以及两路报警逻辑仲裁并联供电电路;二是信号通路和电气设备的独立原则。保护系统的保护参数设置、输入信号、信号逻辑处理、保护动作输出以及供电电源均应采用独立的通路, 避免任一单路故障影响其他通路的保护动作执行, 在电气设备的隔离上, 各冗余通道的参数通道、逻辑判断插件等在电气上相互隔离、输入/输出电源相互独立, 不存在公共端, 避免相互之间的影响;三是多级局部仲裁技术。首先是三个逻辑插件分别对保护参数进行局部仲裁, 结果再送至报警仲裁插件仲裁处理, 处理结果再经过继电器插件进行逻辑仲裁才输出报警信号, 通过多次局部仲裁, 有效提高信号处理、定值比较的可靠性, 提升保护动作的精准率。
3 结束语
保护系统是舰船汽轮机组安全运行的可靠保障, 保护系统必须要最大限度的消除可能出线的误动作并杜绝可能出现的拒动作, 在做好本地保护系统的设计同时, 做好远程保护系统的规划与设计, 能够在紧急情况下或是本地保护系统失灵的情况下, 通过控制室内的保护装置进行遥控操作, 进一步提升整个舰船汽轮机组运行的安全性和可靠性。
参考文献
[1]赵利永, 姜建强, 王锋.浅议汽轮机组的振动故障和处理、保护措施[J].机电信息, 2013, 18.
[2]程晓海.汽轮机调节保护系统.卷宗, 2013年第7期
汽轮机监控保护系统 篇6
关键词：给水泵,汽轮机,控制,保护,优化
0 引言
国电汉川发电有限公司 (汉川电厂) 三期扩建工程为2×1 000MW超超临界机组, #5机组于2012年12月22日通过168h试运行并进入商业运行, #6机组目前处于基建期, 计划于2016年底投入商业运行。电站采用上海汽轮机有限公司引进德国西门子技术生产的N1000-26.20/600/600 (TC4F) 型超超临界汽轮机, 机组配置2×55%BMCR汽动给水泵, 无电动给水泵启动及运行方式。锅炉给水泵汽轮机为东方汽轮机股份有限公司生产的G22-1.0型小汽轮机。本文主要从G22-1.0型锅炉给水泵汽轮机的控制角度出发, 介绍该汽轮机的控制及保护系统的组成, 提出对保护系统逻辑及电气硬回路的优化方案, 以提高运行中给水泵汽轮机的安全可靠性。
1 微机电液控制系统 (MEH) 的组成及功能
国电汉川发电有限公司三期2×1 000MW超超临界机组控制系统由DCS和DEH组成, 分别采用北京国电智深的EDPF-NT Plus控制系统和德国西门子的SPPA-T3000控制系统。MEH系统是DCS控制系统的一部分, 过程监视及操作在DCS系统中完成。东方汽轮机股份有限公司生产的锅炉给水泵汽轮机配有专用伺服卡模块, 就地采集的LVDT位移反馈值, 在伺服卡中与控制系统发出的给定值指令 (DC 4~20mA信号) 进行比较, 经过控制系统组态中的PI运算后输出电液伺服阀调节电流 (DC-40mA~40mA信号) , 从而控制低压调节汽门的行程达到给定控制的开度值。在进行内部调节的同时, 伺服卡送出一个阀位开度信号 (DC 4~20mA信号) 至控制系统, 作为行程反馈显示值。
MEH控制系统原理如图1所示。给水泵汽轮机在启动阶段和正常运行过程中, 通过EDPF-NT+控制系统的3块SD1 (转速卡) 采集给水泵汽轮机的转速信号, 系统对三路信号进行判断、分析、计算, 再综合就地LVDT的位移反馈值, 输出控制信号到伺服卡模块;通过伺服阀来改变给水泵汽轮机低压调门的开度, 控制进入给水泵汽轮机的蒸汽流量, 进而改变汽轮机的转速。当给水泵汽轮机转速发生改变时, 它所拖动的给水泵转速也随着变化, 从而满足对锅炉给水量的要求。
MEH控制系统有3种基本控制方式: (1) 手动控制。通过在操作员站上直接设定油动机开度来直接控制给水泵汽轮机低压调门的开度, 此方式为开环控制。在任何工况下都可以通过操作员站切换到手动控制。在手动控制方式下, 运行值班员通过操作员站的手操器增减开度按钮来控制阀门开度, 通过和就地LVDT的位移反馈值进行比较, 得到阀位的偏差, 再进行PI计算后输出伺服阀调节电流至伺服阀, 控制油动机的开度, 达到控制转速的目的。 (2) 转速自动控制。通过在操作员上设定阶跃的目标转速和升速率来产生按给定升速率变化的转速给定值, 给定转速与实际转速经过比较及PI运算后由MEH输出阀位控制指令, 控制小机实际转速为给定转速。该控制方式的转速控制范围为0~6 500r/min。 (3) CCS方式, 即锅炉自动控制。当转速在2 840~6 000r/min时, MEH系统接收到锅炉CCS系统的请求信号, 经过逻辑判断后, 方可投入小机CCS控制模式。此时, 给水泵汽轮机转速给定值由锅炉CCS系统的4~20mA DC信号控制。三种控制方式间相互跟踪, 可实现无扰切换。
为了保证信号的可靠性, 系统将对从现场转速传感器测到的转速信号进行三取二处理, 得到一个可靠的实际转速信号。该转速信号在SD1内进行处理, 转变为数字量信号送到控制回路, 控制回路将输出的信号作为实际转速输入信号。转速自动控制逻辑组态回路的PID控制参数能通过工程师站进行在线修改, 以利于热控人员根据机组实际情况对控制过程进行调试及有效的干预, 很大程度上提高了控制功能的可靠性和灵活性, 更适应现代化自动控制的要求。
2 危急遮断系统 (METS) 的功能及优化
METS系统包括METS保护逻辑、METS保护电气硬回路和给水泵汽轮机监视保护装置 (MTSI) 。
2.1 METS保护逻辑组成及优化
METS保护逻辑在过程控制器的工程组态中完成, 重要的信号采用了三重冗余, 每个停机项均设有首出记忆逻辑和单独的信号输出。汽轮机遮断条件有:EH油压低停机 (与主机共用EH系统, 跳闸信号由主机三取二后送来一组开关量) ;润滑油压低停机 (三取二) ;MTSI超速停机 (三取二) ;排汽真空低停机 (三取二) ;排汽温度高停机;轴瓦温度高停机;轴振大停机;轴向位移大停机;前置泵跳闸停机;DCS遥控停机。满足任意一个条件, 将送出跳闸信号至METS保护电气硬回路来遮断汽轮机。
自#5机组投运以来, A给水泵汽轮机先后出现3次轴振动大停机至机组RB动作。给水泵汽轮机组有4个轴承座, 在每个轴承座上装设X/Y2个相对振动探头, MTSI采用EPRO生产的MMS6000监视保护装置。工程应用中是将8个振动大 (≥0.2mm) 的跳机并联后送至METS系统, 即满足任意一个动作, 给水泵汽轮机遮断。事故发生后查对历史数据, 在3次振动大停机信号开关量发出时, 模拟量中分别是4X (0.078mm) 、3Y (0.088mm) 和4Y (0.091mm) 最大, 无法表征是由某一具体轴振动大引起停机。分析认为最有可能的原因是至就地采集信号的电缆受干扰引起毫秒级的阶跃跳变, 由于MTSI的处理速度大于DCS系统的采样周期, DCS系统未能记录到模拟量最大值。
热工人员对振动大停机信号进行优化, 以便在不影响机组保护的同时, 避免振动大误停机。将之前一组开关量信号分为4组开关量信号, 每个轴承座X/Y方向并联后送出至METS;在振动大逻辑组态中加入模拟量判断。优化前后的逻辑如图2所示。
2.2 METS保护电气硬回路组成及优化
METS保护电气硬回路是METS保护逻辑和就地遮断电磁阀链接的桥梁, 就地遮断电磁阀采用失电跳机, 为保证安全性METS采用DC 110V双电源供电。
在运行中通过对机组可靠性进行分析, 提出对保护电气硬回路进行优化。国电智深EDPF-NT+控制系统采用高可靠的双冗余DPU设计, 通过DPU下的DO模块输出带动时间继电器实现METS保护电气硬回路中双DPU故障30s停机。由于DPU的可靠性比DO模块要高, 即认为存在很大METS系统误动的风险, 因此取消硬回路中的双DPU故障30s停机, 改为发故障报警信号。另外, 在硬回路增加METS系统中双路DC 24V电源失去停机保护, 因为双路电源失去, METS系统组态中的保护逻辑动作后无法送出信号至METS保护电气硬回路, 从而失去保护给水泵汽轮机的作用。优化前后的METS保护电气硬回路原理如图3所示。
2.3 MTSI系统的组成
MTSI系统采用EPRO生产的MMS6000监视保护装置。监视内容包括键相、零转速、轴位移和轴振动。系统将采集到的就地信号经运算处理后送至DCS系统。在MTSI系统中还包括3块由东汽自控 (DEC) 生产的超速卡, 监视给水泵汽轮机转速并按设定转速值保护机组安全。
2.4 超速保护系统的组成
给水泵汽轮机无机械超速装置, 超速保护功能在MEH/METS系统软件和硬回路中完成。为了保证机组的安全可靠性, 系统在软硬件上采取了3套超速保护。通过国电智深SD1卡采集三路转速信号, 在MEH系统的DPU组态中完成三取二转速大于6 380r/min经MEH遮断送至METS保护电气硬回路;通过东汽自控超速卡采集三路转速信号, 当转速大于6 380r/min时, 每块卡送出一组开关量信号至METS保护逻辑, 在METS保护逻辑组态中完成三取二 (大于6 380r/min) 经METS遮断送至METS保护电气硬回路;国电智深SD1卡可独立于DPU完成转速运算处理, 通过对3块SD1卡内参数设置, 在转速大于6 380r/min时分别送出一组开关量, 通过继电器回路完成三取二送至METS保护电气硬回路。
3 结束语
通过对给水泵汽轮机控制逻辑组态及保护回路的不断调整和优化, 给水泵汽轮机性能良好、控制稳定, METS保护动作准确、可靠, 提高了给水泵汽轮机的自动化水平及可靠性。热工维护人员在运行中通过对给水泵汽轮机出现的问题进行分析总结, 寻求更优的解决方案, 同时编写相关应急处理预案, 为机组安全稳定运行提供了保障。
参考文献
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关于视频监控系统的防雷保护建议 篇7
一、视频监控系统的组成
1) 探测部分。探测部分主要由摄像机、云台、防护罩及支架等组成。2) 传输部分。传输部分是监控系统中传输图像信号的通路, 该部分中传输的信号主要有从摄像机向控制主机传输的视频图像, 也有从主机传送给摄像机的控制信号, 其材料主要为同轴光缆或光纤等。3) 终端部分。终端部分设备为图像监控系统, 主要由画面分割器、监视器及控制设备等组成。
二、视频监控系统雷击原因
1) 直击雷损害。由于视频监控系统的探测部分多被安装于相对开阔的位置, 其遭受直击雷的风险相对较大。雷电可能直接在露天的摄像机或其他探测部分上接闪, 造成设备损坏或线缆熔断。此外, 视频监控系统的信号线、电源线或进入监控机房的金属管线可能遭到雷击或被雷电感应时, 雷电波沿这些金属管线侵入室内设备, 造成电位差从而导致设备损坏。2) 感应雷损害。雷电感应是视频监控系统受雷击危害的另一个重要原因。当雷击在摄像机的接闪器上接闪时, 在引下线附近会产生很强的顺变电磁场, 处在电磁场中的设备和传输管线会产生电磁感应。感应雷损害设备的概率较直击雷更大, 但其强度一般。
三、视频监控系统防雷保护建议
1) 探测部分防雷保护建议。当探测设备单独架设时, 应设立接闪器进行保护, 且接闪器应距离探测设备3-4米为宜。如有困难接闪器也可架设在探测设备的支撑杆上, 引下线可直接利用支撑杆 (金属) 本体或使用大于等于￠8的镀锌圆钢。应尽量设单独接闪器。为防止电磁感应, 探测设备的电源线和信号线都应穿金属管屏蔽, 并做可靠接地。视频监控系统的供电电源应使用220V、50Hz的单项交流电源。此外, 为防止雷电波沿线路侵入探测设备, 应根据实际情况在信号线、电源线及云台控制线上安装电涌保护器。摄像机带云台的, 应使用视频、电源、控制三合一的电涌保护器;普通摄像机应使用电源、视频二合一的电涌保护器。室外的探测设备应做好接地, 且接地电阻值应小于4欧姆。
2) 传输部分防雷保护建议。视频监控系统的控制信号传输线缆和告警信号传输线缆一般应使用有加强芯的屏蔽软线, 敷设或架设在探测部分与终端部分之间, 其加强芯与屏蔽层两端均应做良好的接地。根据GB50198-2011规定, 传输线路在城市、郊区、乡村敷设时, 可采用直埋敷设。当条件不允许时, 也可采用通信管道或架空方式, 但规定了电缆与其它线路共沟的最小间距和其他线路共杆架设的最小垂直距离 (表1、表2) 。
3) 终端部分防雷保护建议。 (1) 直击雷防护。监控机房所在建筑物应有防直击雷的接闪器、避雷带或避雷网, 其防直击雷措施应符合GB50057-2010中有关直击雷保护的规定。 (2) 雷电波侵入。进入监控机房的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。当架空电缆线直接引入时, 在入户处应加装电涌保护器, 并将线缆金属外护层及自承钢索接到接地装置上。 (3) 等电位连接。等电位连接是内部防雷装置的一部分, 其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位是用连接导线或过电压 (浪涌) 保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置, 建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来, 形成一个等电位连接网络, 以实现均压等电位, 防止需要防雷空间内的火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。据此, 监控机房内应设置一等电位连接母线 (或金属母排) , 该等电位连接母线应与建筑物防雷接地、PE线、设备保护接地、防静电地等连接到一起, 以防止出现电位差。 (4) 电涌保护器。由于多数雷击产生的高电位是从电源线侵入室内的, 为保证设备的安全, 在一般电源上应设置三级电涌保护器。在信号控制线、告警信号线和视频传输线进入探测设备和进入机房中心控制台前也应加装相应的信号电涌保护器。 (5) 接地保护。良好的接地是防雷保护中至关重要的一环, 接地电阻值越小, 过电压值越低。GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第5.2.5条:“防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时, 接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。”监控机房使用专用接地装置时, 接地电阻不得大于4欧姆;当采用综合接地网时, 其接地电阻不得大于1欧姆。
四、总结
视频监控系统已经越来越多地被运用于各行各业的运行、监视、安保等工作中, 依据现场情况和系统的重要性, 其防雷保护的措施也应“因地制宜”。本文对视频监控系统遭受雷击影响的主要原因进行了初步分析, 并提出了防雷保护的建议, 以对系统的设计和建设起到一定的指导作用, 进一步达到防雷减灾的目的。
摘要：目的:促进视频监控系统的防雷保护, 进一步达到防雷减灾的目的。方法:分析视频监控系统的组成以及雷电可能侵入系统的途径和雷电损害的成因。结果:对视频监控系统的防雷保护提出了安全和准确的建议。结论:通过对视频监控系统的防雷分析, 提出了系统的防雷保护建议。
变电站遥控监控系统防雷保护措施 篇8
近年来, 大部分变电站都实现了微机保护、综合自动化, 许多变电站采用微机监控, 实现了无人值守, 电力系统全面进入到了一个微机时代, 这是电力系统的技术进步, 是电力系统现代技术发展的必然趋势。但是, 目前也出现了一些问题, 那就是微机监控系统的电磁干扰和防雷保护, 因为监控系统运行在高电压、强电场的电磁环境中, 既有大电流造成的磁场和防雷保护干扰;又有高电压造成的电场干扰;有大电流流经接地装置时由地电位差引起的地电位干扰, 还有在雷击时由雷电过电压产生的雷电过电压干扰、雷电过电流干扰、静电干扰。而监控系统等电子器件又是对干扰非常敏感的元件, 特别是雷电干扰对其危害最为严重。
近年来, 永定县供电公司变电站所处的雷电环境恶劣, 变电站监控系统曾经多次遭到雷击造成测控保护设备、后台监控主机损坏。因而有必要对变电站雷电监控系统干扰进行研究, 对雷害事故进行分析。找出干扰的途径和方式。通过研究找出切实可行的防止雷电干扰的措施。
2 雷电对变电站监控系统干扰的方式
2.1 雷电通过低压电源系统产生的干扰
雷电经由低压电源系统对监控系统产生干扰, 是最为常见的干扰型式, 产生的危害也较大, 往往造成监控系统的电源模块的损坏。例如, 110 k V岐岭变电站在一次雷电活动中, 雷电打坏监控系统的电源模块;35 k V湖山变电站在雷电活动中打坏监控系统电源模块;35 k V城关变电所在雷电活动中打坏监控系统网卡, 最后经分析都是在雷电活动时, 雷电通过低压电源系统造成的。从雷电干扰的途径分析, 大都是雷电活动时, 雷电波沿线路侵入变电站, 有时由于雷电幅值较低, 不足以使线路或母线避雷器动作, 或避雷器动作时避雷器动作后的残压通过变压器的电磁感应耦合到低压侧, 使低压电源系统产生雷电过电压, 或强电源浪涌, 传输到监控系统的过电压有时甚至达上千伏, 由于大多数变电站在低压电源系统没有过电压保护措施, 雷电过电压得不到有效限制, 就会在低压电源系统中的绝缘薄弱处造成击穿。而监控系统的电子元件则正是绝缘的薄弱环节, 而监控系统的电源模块又首当其冲, 所以往往造成电源模块的击穿、损坏。
2.2 雷电流入地时造成的地电位干扰
在接地体附近冲击电位的梯度比工频电位的梯度大, 这是因为冲击电流通过接地体时, 接地体附近的阻抗区除有工频电流相似的电阻分量外, 由于磁场和集肤效应的作用, 还包括了较为显著的与频率有关的电阻和电感分量, 故电位梯度较大;离开接地体愈远, 由于电流通过的地层截面增大, 后一分量所占的比例显著减小, 因而地面冲击电位分布和工频电位分布相似。当雷电流经构架避雷针、避雷线或避雷器的接地引下线进入变电站的接地网, 再经接地网流入大地时, 会造成接地网的局部电位升高, 地网附近的电缆沟内往往有二次保护、计量、通信、控制等低压电缆, 如因接地的局部电位升高超过一定数值, 严重者会向二次电缆反击形成灾难性的事故。
接地网的冲击电压干扰通道主要有以下几种:
(1) 互感耦合, 即当二次线附近的接地体流过雷电流时, 会通过互感耦合在二次线上产生干扰电压, 干扰电压的大小与雷电流的大小及雷电流的流通通道和二次线的距离有关。
当雷电流通过接地引下线流入大地时, 并在周转的空间产生很强的电磁场, 这时会在二次线上产生感应电压U。如图1所示。
N点和t点之间的电位差u Nt将为:
其中:
从而:
式 (1) —式 (3) 中M———防雷地接地引下线与设备的接地引下线
之间的互感;
iL———雷电流;
RG———接地电阻;
R1———防雷接地引下线的电阻;
L1———防雷接地引下线的自感。
互感M愈大, ut就愈大, 当防雷接地引下线与设备的接地引下线贴M近似于L1。此时, 感应电压ut与接地线上电压uN几乎相等, 对设备的威胁也就愈大。
当设备的接地引下线与防协接地引下线靠近时, 由于L1≈M, uNt就减小为uNt段的电阻压降iLR1。此时, 虽然t点和N点的距离较近并不会产生反击。当两种引线间的距离增大时, M就减小, 如果距离大到一定程度, M就越近于零, 则有:
此时uNt也将增大, 但由于t点和N点的距离也相应增大, 也不会使tN点间出现反击。
如设备的外壳或引线靠近设备接地引线, 而设备的引下线和防雷接地引下线的距离增大时, N点和t点将出现反击。为防止反击, 设备应离开防雷接地引下线, 设备的接地引下线应用绝缘导线。
(2) 电容耦合在偶尔情况下, 金属部件P与引下线或某一接地部分间的电场可以增强到发生击穿的程度。与此相比, 在金属环路中感应出危险电压的情况经常出现。但总的来说, 这种危险只出现在陡度大的雷电流波头部分, 而持续的时间不会超过1～2μs, 感应电压的大小与环路的尺寸及距离雷电流通过的导线远近有关。图中i为雷电流, P为在引下线旁边的孤立金属部件。
式中U———引下线电压;
Uc——P上的电容性感应电压。
(3) 电磁耦合, 在雷电流通过变压器、电压互感器等设备, 由于电磁感应的作用会在二次线圈上感应出危险的雷电过电压, 这个电压会对微机系统或监控设备造成严重的危害, 如烧坏监控模块, 打坏计量、控制保护等设备。最为严重的是反映在监控系统等弱电系统的电源上。
3 变电站监控系统防止雷电干扰的措施
3.1 完善低压电源系统的防雷保护措施
因雷电通过低压电源系统对监控系统等弱电系统的危害较大, 因而低压电源系统的防雷保护也就特别重要。检查发生低压雷害事故的变电站, 发现在低压电源系统大都没有防雷保护措施, 而低压电源系统又直接关系着监控系统的安全。为防止低压电源系统的雷害事故, 在低压应釆取如下防雷保护措施: (1) 在变电站站用变压器的低压侧装相应电压等级的氧化锌避雷器进行保护; (2) 在监控系统的电源前边串接隔离变压器进行隔离, 并加装对地电容进行雷电波的吸收; (3) 在监控系统的电源前边串接浪涌吸收保护器进行保护。
3.2 改善接地网的冲击电位分布, 防止地电位干扰
(1) 降低接地网的接地电阻, 限制地电位升高, 特别要在构架避雷针、避雷器下增加垂直接地极的放射状的水平接地, 以降低其冲击接地电阻, 防止雷电流入地时造成的局部地电位升高向二次电缆反击。
(2) 改善冲击地电位分布, 限制局部电位升高。在设计接地网时应尽量采用方孔地网以改善地面电位分布, 对方孔地网的网格大小要从地电位分布均匀考虑, 防止局部电位升高。在电缆沟内要设置接地带, 在电缆沟附近要设置与电缆沟平行的水平均压带以改善电缆沟的电位均匀。防止地电位不均对二次回路的干扰。接地网表面的地电位分布要满足接触电压和跨步电压的要求。
式中UJ———接触电位差 (V) ;
UK———跨步电位差 (V) ;
ρf———地表土壤电阻率 (Ω·m) ;
t———接地短路故障电流持续时间 (s) 。
3.3 完善二次回路及计算机系统的屏蔽防止感应雷干扰
(1) 对控制室要加强其电磁屏蔽防止雷电活动时产生的静电干扰, 以及雷电放时造成的磁场干扰对计算机系统的影响;
(2) 对变电站二次电缆要使用屏蔽电缆防止雷电活动时在二次回路上产生感应过电压或产生静电感应。
3.4 完善信号回路感应雷干扰
变电站监控系统设备中包括很多网络设备, 如室外摄像机、红外对射探测器、后台安防主机以及中心机房设备等。室外摄像头应加装DXH06-AVC (DXH06-AV) 型视频监控系统3合1 (2合1) 防雷器, 使其免受雷电感应过电压、电源干扰、静电放电等所造成的损坏。红外对射探测器防护设备应加装QFL06-CH信号防雷器, 使其免受雷电过电压、电磁干扰、静电放电等所造成的损坏。后台监控主机应加装QFL06-V485系列视频线路防雷器, 采用前后两级保护, 第一级为粗保护, 用于泄能;第二级为细保护, 用于钳位。前后两级通过耦合, 使其残压低、衰减小, 达到真正理想的防雷效果。中心机房设备应加装QFL06-C系列计算机网络防雷器使其免受雷电感应过电压、电源干扰、静电放电等所造成的损坏。这样能够针对变电站中的网络传输系统就有了一个比较全面的保护。
4 结语
雷电活动时雷电波沿线路侵入变电站, 并通过变压器的电磁耦合到低压侧所造成的电源干扰和由雷电入地和工频大电流入地造成的地电位干扰对监控系统的干扰, 这主要是一些变电站在低压电源系统的防雷上和接地网的地电位干扰方面重视不够, 存在大量的缺陷, 因而对低压电源系统的防雷和地电位造成的干抗我们一定不能掉以轻心, 务必在搞清干扰的途径、干扰的方式和干扰的机理后, 采取切实可行的抗干扰措施, 有效保证监控系统在雷电活动时能安全运行、正确动作以保证电网的安全可靠运行。
参考文献
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汽轮机监控保护系统 篇9
TBH522型150k W短波发射机作为无线局的主力机型之一,在安全播出中发挥了重要作用。在实际运行过程中,发射机运行较为稳定,本文主要讨论的是改善发射机的保护系统,使发射机的稳定性将会进一步提升。
现有的保护系统中,发射机的保护信号有 :高前打火、高前管打火、高末打火、高末帘栅打火和T网络打火;高前帘栅流、高前板流、高末帘栅流、高末板流、驻波比稍大和驻波比过大、过耗 ;风接点和水接点信号。目前,发射机只针对高前板流、高前帘栅流、高末帘栅流和高末板流等四个电流值进行保护,一旦出现高前板流或高前帘栅流过大的情况,发射机保护系统就断开高前 ;出现高末帘栅流和高末板流过大的情况,发射机保护系统就断开高末。上述的电流保护措施是非常必要的,然而,这样的保护措施还是不够的。没有对水泵和气泵等辅助设备进行监测,一旦风机等设备出现三相不平衡等异态,我们就无法检测。因此,如果能够监测这些电流值,我们就很容易做出判断。
2 系统总体架构
发射机保护系统监控平台设计了服务器端和客户端软件,服务器端通过接口转换模块7520访问牛顿模块7017,各模拟量通过滤波器连接到牛顿模块7017各个端口。客户端通过服务器端获取相应信息。
发射机保护系统监控平台主要由28个牛顿模块I-7017、牛顿模块I-7520、28块滤波板、一台本地服务器等硬件构成。如图1所示。
(1)信号处理电路 :在采集模块的前端加装具有滤波、限流和稳压功能的小板进行信号处理 :稳压的作用是当输入信号发生突变时能保护采集模块的安全,牛顿模块端口输入电压不能大于24V,该稳压二极管的稳压值在12v左右,有足够的安全范围 ;限流的作用是因为目前的采集方式下,如果模块损坏后,会将输入的模拟量短路,造成电控小盒内所需的正常模拟量也被短路,就不能进行正常的控制操作,增加此电阻后,模块的损坏不会影响到电控小盒的正常功能,模块功能正常时,其输入阻抗足够大(高达20MΩ),因此限流电阻不会影响采样值。
(2)模拟量采集模块
本系统模拟量采集使用的牛顿模块I-7017。该模块安全性高,模块自带双看门狗,保障系统安全。通用性好,内置鸿格专利自适应芯片,方便组网连接。快速组网,仅需要两根通讯信号线就可以建立起一个多点的分布式RS-485网络。
该模块具有如下特点 :
●通道 :8路差动或6路差动 +2路单端(跳线选择);
●分辨率 :16位 ;
●输入类型 :m V,V,m A(接125Ω外电阻);
●精度 :0.1% ;
●输入阻抗 :20MΩ ;
●过电压保护 :35V ;
(3)接口转换模块
接口转换模块使用的是牛顿模块I-7520。
7520的简单技术参数如下 :
●输出 :RS-232协议 ;
●输入 :RS-485协议 ;
●速率 :300-115200bps,自动识别
●隔离电压 :3000Vdc,保护在RS485端 ;
●传输距离 :1200m或256个模块。
7520模块在这里主要用于连接上位机和采集牛顿模块7017,起到RS-485协议和RS-232协议之间的转换作用,并进行正常通信。
3 系统工作原理
发射机保护系统监控平台的数据采集集过过程程 ::远远程程控控制制台台通通过过网网络络访访问问本本地地一一体体体化化化机机机,,,一一一体体体化化化机机机通通过过串串口口读读取取牛牛顿顿模模块块各各端端口口的的数数值值。。
发射机保护系统监控平台是由软件分析采集的数据,根据结果自动做出判断,并提前预警。现有的150k W发射机采集的数据量很少,仅限于高前级和高末级的有关电流电压等数据,监控的范围很小,很多设备没有监控,比如风机和水泵等设备。在当前,我们只能通过巡视来查看设备是否正常,而实际上,巡视中获取的信息是有限的,只能通过设备是否振动等获知设备的工作状态。还有,相比较而言,巡视所占的时间很短,不超过百分之一,大部分时间都处在非巡视时间,那么这段时间内设备的运行状况就处于无人看管的状态。发射机保护系统监控平台的作用之一就是可以实时监控电流来确定设备的工作状态,并且根据设备的运行状态提前进行预警,比如电机三相电流不平衡,可以提前警告,做到防患于未然,而不必等到巡视或者故障发生之后才发现。
发射机保护系统监控平台的作用之二就是可以根据表值变化判断发射机是否正常,及时自动发出告警信号,从而有效降低值班监控人员的工作压力。比如可以设定正常工作时的板压、板流等范围,如果采集的数据超过这个范围,就发出发射机异态信号,从而提醒值班监控人员进行相应操作。例如,一般情况下,150k W发射机的末极栅流处于0.5A到1.0A之间,如果末极栅流小于0.5A,系统提示末极栅流太小,需要增加末极栅流,值班监控人员根据表值进行调整。对值班监控人员来说,不需要查看每一个表值,只需查看监控平台是否有告警指示即可,极大提高工作效率。
4 总结
发射机保护系统监控平台不仅采集了150k W发射机的各级电流和电压数据,同时也采集了发射机辅助系统的电流数据,根据数值变化,软件可以自动判断发射机的工作状态,如果出现异常,能够自动判断并发出提示,有效保障发射机系统稳定运行,为发射机的检修维护提供可靠的参数,和原保护系统相比,扩大了保护的范围和类型,并且能够提前进行预警,提高保障级别。
摘要：本文讨论的是TBH522型150k W短波发射机保护系统监控平台的设计,本系统不仅主要监控发射机的各级电流和电压数据,更增加了辅助系统的技术数据的监控,如水泵和气泵等,并且依据数据大小,系统能够有效进行判断,并自动发出提示。