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HIMA安全控制系统在电厂FSSS中的应用

作者:上海黑马安全自动化系统有限公司2009.02.19阅读 11940

  越南高岸电厂2×50MW工程采用德国ALSTOM公司制造的230t/h循环硫化床锅炉,FSSS硬件采用德国HIMA公司生产的安全可编程逻辑控制器(PES)H51q系统。与普通类型的PLCDCS来实现FSSS功能不同的是,本工程专门为安全应用场合设计控制工程网版权所有,具有完善的故障检测功能并取得权威机构安全认证的HIMA安全控制系统作为FSSS的控制装置,使保护系统具有更高的安全性、可靠性和可用性。
  安全型控制系统
  根据IEC标准控制工程网版权所有,安全型系统(safety-related system)适用于所有工业系统。通常所说的安全控制系统就是指仪表和控制设备构成的保护系统,主要包括现场检测仪表、控制逻辑单元和现场执行装置3部分,其中控制逻辑单元是整个控制系统的核心。在安全控制系统的设计中,为了定量分析各种生产装置的安全性控制工程网版权所有,IEC61508定义了4个安全度等级,每个等级包括2个定量的安全要求,即系统连续操作每小时故障概率(PFH)和按要求模式执行指定功能的故障概率(PFD)。安全控制系统的设计以及系统结构既要满足工业过程的安全度要求,又要保证可靠性和可用性,因此,必须对具体的工业过程进行安全评价。我国目前还没有具体的安全等级评价和设计标准,而目前国际上通用的标准有德国的DIN19250、美国的ISA S84.01和IEC61508;权威的认证机构包括德国的TUV等 。
  电厂的炉膛安全保护系统的安全度等级一般被定义为SIL3(IEC61508),此等级相当DIN19250标准的RC6级。
  HIMA安全控制系统的特点
  HIMA H51q系列控制工程网版权所有,是第三代经生产实践验证的HIMA PES系统。它能够利用个人计算机进行灵活的用户组态、监测和事件记录,为生产控制提供最安全的控制保障。
  HIMA的H51q系统为CPU四重化结构(QMR-Quadruple Modular Redundant),即系统的中央控制单元共有四个微处理器,每二个微处理器集成在一块CU模件上,再由两块同样的CU模件构成中央控制单元。一块CU 模件即构成1oo2D结构,HIMA的1oo2D结构产品满足AK6/SIL3的安全标准。为了向用户提供最大的可利用性,采用双1oo2D结构,即 2oo4D结构。在冗余结构的情况下,高速双重RAM接口(DPR)使两个中央单元通倍,从而解决了无故障修复时间限制的难题。其容错功能使系统中的任何一个部件发生故障,均不影响系统的正常运行。与传统的三重化结构相比,它的容错功能更加完善。

HIMA安全控制系统在电厂FSSS中的应用如图


  HIMA H51q系统支持RS-485 Modbus RTU,Profibus DPCONTROL ENGINEERING China版权所有,以太网OPC以及Modbus TCP等各种通信方式,可以与各主流DCS厂家实现无缝连接。
  安全控制系统在FSSS上的应用
  越南高岸电厂230t/h循环流化床锅炉的FSSS由燃烧器管理系统和炉膛安全保护系统2部分组成,前者主要实现锅炉启动前的吹扫、燃油泄漏试验,建立点火条件和2套启动燃烧器、2套床枪的顺序投入与切除;后者主要实现连续监视炉膛压力、汽包水位、流化风压力、风机状态、床温等重要参数。
  FSSS的硬件设备主要由就地检测仪表、就地控制操作箱、控制设备以及PLC控制系统组成。控制系统采用德国HIMA公司的H51q系统,并与单元机组的过程控制系统DCS完成通信,在DCS操作站上完成整个系统的监视和控制。H51q的电源模件和控制器模件都是冗余配置,所有的I/O模件都按照信号是否和安全相关的原则,被分为安全型和普通型。由于安全I/O模件的价格较昂贵,采用这种方式,在一定程度上降低了整个系统的造价,提高了控制系统的经济性。
  安全控制系统主要配置原则
  FSSS系统的安全型I/O配置原则
  ■启动燃烧器和床枪燃油关断阀控制信号、已关闭状态信号;
  ■启动燃烧器和床枪雾化蒸汽阀控制信号、已关闭状态信号;
  ■启动燃烧器和床枪雾化吹扫阀控制信号、已关闭状态信号;
  ■启动燃烧器和床枪已插入信号;
  ■点火器点火控制信号、火检有火状态信号;
  ■点火丙烷气关断阀控制信号、已关闭状态信号;
  ■主燃油关断阀控制信号、已关闭状态信号;
  ■燃油回油阀控制信号、已关闭状态信号;
  ■主蒸汽压力、汽包水位、床温信号、炉膛压力、流化风压力、风量等;
  ■给煤机、石灰石给料机、一次风机、送风机和引风机分闸控制信号和已分闸状态。
  FSSS系统的普通型I/O配置原则
  ■启动燃烧器和床枪燃油关断阀已打开状态信号;
  ■启动燃烧器和床枪雾化蒸汽阀已打开状态信号;
  ■启动燃烧器和床枪雾化吹扫阀已打开状态信号;
  ■启动燃烧器和床枪就地控制柜就地启动/停止信号、远方/就地选择状态信号;
  ■启动燃烧器和床枪伸进和回退控制信号、故障信号;
  ■点火器故障信号、火检故障信号;
  ■点火丙烷气关断阀已打开状态信

标签:DCS,PLC,发电,火电,
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