汽轮机危急跳闸系统配置分析
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摘 要：生产安全越来越受到人们的重视，因此各种保护系统也应运而生，各种不同的配置有各自的特点，文章分析了常用的几种配置特点。希望通过文章的分析，对相关工作提供参考。
1 系统功能
汽轮机危急跳闸系统在机组危急时刻能够紧急跳闸停机，保证人身和机组安全。此系统主要有三大功能：危急跳闸、在线试验和首出记录。
危急跳闸的触发条件有很多种，根据来源主要分为三大类：
（1）汽轮机自身运行参数不正常，可以防止汽轮机自身损坏。比如轴振动大、超速等。
（2）其他系统出现问题，不能继续运行，迫使汽轮机跳闸。比如锅炉故障、发电机故障等。
（3）手动停机。由于整个发电系统非常复杂，在某些情况下虽然运行参数没有到达跳闸条件，但是运行人员根据经验可以紧急跳闸。
在线试验功能同样非常重要。危急跳闸系统通过控制AST跳闸电磁阀动作，卸掉阀门压力油，快速关闭所有阀门，从而实现机组停机。可见跳闸电磁阀非常重要，需要定期进行试验，从而保证其好使，在真正危急时刻能够成功动作。在跳闸条件中有几个信号同样重要，因此也设计了在线试验功能，它们通常是：抗燃油压低、油压低和凝汽器真空低等。
机组紧急停机后要分析其停机原因，排除故障。此时首出功能的作用就体现出来了。所有的跳闸条件都进入危急跳闸系统，其中一个条件满足时就会导致机组跳闸，但是在极短时间内可能先后触发很多条件，对判断故障产生干扰。危急跳闸系统运行的扫描周期非常快，是毫秒级别，可以很容易的记录最先到来的跳闸条件，帮助故障分析。
详细了解了此系统的功能后，即可根据需求进行配置。
2 硬件架构
汽轮机危急跳闸系统本身需要的逻辑功能并不复杂，简单的与或非就能实现全部运算，但是要求扫描周期短、系统可靠。因此PLC就成为比较理想的选择。
2.1 双机并列运行
顾名思义，此种架构是两套相同的PLC同时运行，相互独立，都能控制机组的跳闸。这种方式目前使用最多，比较可靠。两套完整的PLC包括电源、CPU、IO卡等模件。其中一套PLC就能满足运行要求，两套PLC同时运行更加提高了系统的可用性，即使任意一个模件出现故障都不影响正常运行，同时能够在线更换故障的模块。因此这种配置应用最广。
2.2 双机热备运行
这种架构是两个PLC一台运行、一台备用，如果运行的PLC出现故障，系统会自动切换到另一台，以达到冗余的目的。与双机并列运行结构的差别在于上一种方式两套PLC都是完整的，而热备方式中只有CPU模块是冗余的，IO模件只有一套，因此如果IO模块故障了就只能停机维护，不能进行在线更换。这种架构中两个CPU通过热备模块进行沟通，能够保证两套逻辑的同步性，在切换时也能做到无扰。考虑到现在IO模块质量逐步提高，即使不冗余也能满足安全运行需求，也能节省一部分成本。
2.3 SIL3标准配置
有些电厂需要汽轮机危急跳闸系统符合SIL3标准，此标准较为严格，在安全生产以及设备故障率等方面都有着更高要求，此时只能采用带有SIL3认证的硬件系统。通常此类硬件都有着三重冗余的思想，而且价格也会高出很多。
2.4 一体化配置系统
汽轮机危急跳闸系统与DCS一体化可以实现在同一操作平台下对不同系统进行同一管理及控制，极大减小了运行及维护成本，操作风格统一。这种配置需要与DCS采用相同的硬件结构，相同的组态软，相比于PLC的梯形图组态方式，有着更加方便的操作。
3 人机界面
汽轮机危急跳闸系统的人机界面通常包括各个跳闸项的首出和跳闸指示、在线试验的操作等。实现这些功能也有很多种方式。
3.1 触摸屏
在非一体化的配置中，人机界面可以选择为触摸屏的方式，既能显示各个跳闸项的状态又能进行在线试验的操作，同时科技感较高。但是触摸屏的编程组态比较麻烦，为运行及维护人员增加了学习成本，而且触摸屏本身也是一个故障点，如果出现故障则不能显示首出信号，影响故障分析。
3.2 硬操作盘
这种方式同样适用于非一体化配置中。硬操作盘上只有跳闸项等信息的指示灯和在线试验的操作按钮，虽然功能看起来简单，但是已经满足了全部需求而且可靠。操作盘内部全都是硬接线连接至IO卡件的各个通道，极少发生故障，也几乎没有学习成本。由于简单可靠、成本低，所以此种方案很多电厂都在使用。硬操作盘的缺点也比较明显，就是只能安装在硬件机柜中，对于实时查看各个状态不太方便。针对此缺点，很多电厂开始采用下面这种方案。
3.3 DCS一体化界面
如果硬件系统采用与DCS一体化，那么人机界面当然也会一体化。由于硬操作盘存在上述缺点，因此非一体化硬件中，越来越多的电厂也采用了一体化的界面。这种方式中危急跳闸系统判断完跳机及首出信号后通过通讯或者硬接线的方式将这些信号送至DCS系统进行显示，同时在线试验的操作也同时发送给跳闸系统。一体化界面比较好的解决了信号状态实时监控的便利性，但是也增加了DCS系统的工作，同时两个系统之间产生接口需要明确。
4 结束语
在上述各种方案中，无论是硬件架构还是人机界面，都没有唯一的最优方案，每种方案都有着各自的优缺点。只有熟练掌握了这些特点，在具体项目中才能进行最优选择，选择出适应该项目的最优方案。