PCS7过程控制在工业汽轮机控制系统中的应用

　　工业汽轮机是大型装置中的关键动力设备,具有高温、高压、高转速等的特点,其控制系统承担着转速和负荷调节及工况控制的任务,直接影响着机组的运行。目前,工业汽轮机多采用机械液压控制系统,其结构组成决定了其调节精度和自动化程度低、难于与计算机通信、工作特性固定、调节功能少等缺点;现代工业汽轮机的控制,不仅要求在转速控制上,而且在进汽压力和排汽压力控制上都应有严格的控制精度。SIMATIC PCS7是西门子公司自20世纪末推出的新一代控制系统。它是基于全集成自动化的现代过程控制系统,包含了过程工业所需的连续性控制、逻辑、批处理及故障安全的全部功能。PCS7为模块化设计,采用Profibus现场总线,可以根据需要选用不同的功能组件进行系统组态设计。作者以某电厂3 000kW工业汽轮机为例,介绍了其控制系统设计。

　　1　工业汽轮机控制系统介绍

　　工业汽轮机控制系统主要包括调速系统和保安系统两个部分,总体方案如图1所示。

　　1·1　调节系统

　　采用可编程序控制器、伺服阀的数字电液式调节系统。该机组为背压式机组,用于拖动空气压缩机,其额定转速为14 000r/min,因此将汽轮机额定转速作为控制对象,调节系统用于机组的启动和保证汽轮机在额定转速下运行。转速传感器测出实际转速送入PLC进行PID运算,输出控制电信号,经电液伺服阀转换成油压信号控制调节汽阀的开度,控制进汽量,从而实现控制汽轮机转速的目的。

　　1·2　保安系统

　　机组的保安系统包括液压保护装置和电气保护装置两部分。主要项目有超速、轴向位移、轴承瓦块金属温度、轴承润滑油压、轴承回油温度等。

　　2　检测系统设计

　　检测系统是工业汽轮机控制系统中一个很重要的部分,它将检测到的现场数据送给PLC处理,传感器的准确选择和布置关系到控制系统的准确性和效率,本工业汽轮机控制系统所用传感器包括温度传感器,压力传感器,位移传感器,各传感器及仪表的测点位置,数量如表1所示。

　　3　PCS7控制系统设计

　　3·1　PCS7系统介绍

　　SIMATIC PCS7是西门子公司结合最先进的计算机软、硬件技术,在S7系列可编程控制器及TELEPERM系列集散控制系统的基础上,面向所有过程控制应用场合的先进过程控制系统。PCS7采用优秀的上位机软件W inCC作为操作和监控的人机界面,利用开放的现场总线和工业以太网实现现场信息采集和系统通讯,采用S7自动化系统作为现场控制单元实现过程控制,以灵活多样的分布式I/O接收现场传感检测信号。PCS7是基于全集成自动化思想的系统,其集成的核心是统一的过程数据库和唯一的数据库管理软件,所有的系统信息都存储于一个数据库中而且只需输入一次,这样就大大增强了系统的整体性和信息的准确性。通讯系统采用的是工业以太网和PROFIBUS现场总线。工业以太网用于系统站之间的数据通讯。