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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 11985

  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,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,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控制工程网版权所有,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www.cechina.cn,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,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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,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www.cechina.cn,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控制工程网版权所有,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 DP,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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