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利用DCS實現(xiàn)伺服放大器和電動執(zhí)行機構的閥位保護

利用DCS實現(xiàn)伺服放大器和電動執(zhí)行機構的閥位保護

2011/5/13 10:20:00

1 常規(guī)伺服放大器控制電動執(zhí)行機構的缺點
                                 
                              電動執(zhí)行機構的指令信號與閥位反饋信號在伺服放大器中進行比較放大后,經(jīng)過可控硅送出220V.DC的開信號或者關信號。
                                 
                              伺服放大器是由電器元件組成的電子線路板構成,分前置級磁放大器線路板、觸發(fā)器線路板、可控硅交流開關線路板三部分。電動執(zhí)行機構的指令信號與閥位反饋信號的比較放大靠這些電子線路板的運行來實現(xiàn)。因此,電子元件的質量和電路板的可靠性決定了伺服放大器的可靠性。常規(guī)伺服放大器抗干擾的能力普遍不高,電網(wǎng)電壓的波動、高溫、高粉塵、振動等外部環(huán)境的影響都容易使伺服放大器產(chǎn)生故障。
                                 
                              伺服放大器的調節(jié)原理類似于一個純積分作用的調節(jié)器,只要指令信號與閥位反饋信號的偏差超過調節(jié)不靈敏區(qū)的范圍,伺服放大器就會一直發(fā)出開指令或者關指令。電動執(zhí)行機構的閥位反饋裝置可靠性不高,電廠經(jīng)常出現(xiàn)因為閥位反饋故障使信號達到上限值或下限值,因為伺服放大器的偏差消除作用導致執(zhí)行機構連續(xù)關或者開直到行程的極限,導致事故擴大化。另外,可控硅在擊穿后,也會使電動執(zhí)行機構一直帶電,使執(zhí)行機構全開或全關。
                                  2 利用DCS實現(xiàn)伺服放大器和電動執(zhí)行機構的閥位保護
                                 
                              目前分散控制系統(tǒng)(DCS)已經(jīng)普遍地應用于火力發(fā)電廠的熱工自動控制之中。利用DCS組態(tài)靈活、易于實現(xiàn)復雜的控制邏輯和可靠性高的特點可以實現(xiàn)伺服放大器功能和電動執(zhí)行機構的閥位保護,下面進行詳細的介紹:
                                  2.1 利用DCS實現(xiàn)伺服放大器功能
                                 
                              利用DCS實現(xiàn)伺服放大器功能的原理圖如圖1所示,虛線框內為DCS的軟件功能模塊。其工作原理如下:
                                 
                              執(zhí)行機構的指令和閥位反饋進行偏差比較,差值經(jīng)過死區(qū)的靈敏度處理后如果超過了高低值報警的設置值,就會發(fā)出“開門”或者“關門”指令:設置可調脈沖模塊的目的是為了能夠針對不同的執(zhí)行機構來調節(jié)脈沖寬度、占空比等參數(shù),伺服放大器的死區(qū)和靈敏度都可以通過改變DCS軟件的參數(shù)進行調整。開、關繼電器采用固態(tài)繼電器。執(zhí)行機構指令執(zhí)行機構閥位反饋開門繼電器指令關門繼電器指令。

                                  2.2 電動執(zhí)行機構閥位保護功能的實現(xiàn)
                                 
                              采用上述方法實現(xiàn)的伺服放大器回路仍然不能解決在下列兩種情況下的執(zhí)行機構誤動:一是當閥位反饋信號失靈時,二是當固態(tài)繼電器擊穿時。為了彌補常規(guī)伺服放大器工作原理上的缺陷,設計了閥位保護回路,在開門繼電器和關門繼電器的輸出接點后又分別串上了“禁開繼電器”和“禁關繼電器”的常閉接點,只有當沒有“禁開”或者“禁關”邏輯時,開門繼電器指令或關門繼電器指令才能送至電動執(zhí)行機構。電動執(zhí)行機構閥位保護回路的原理接線圖如圖2所示。

                                 
                              “禁開”和“禁關”的控制邏輯由DCS軟件實現(xiàn)。觸發(fā)“禁開”或“禁關”控制邏輯條件有以下3條:(1)閥位反饋品質壞值;(2)閥位指令與反饋偏差大(正偏差超限時觸發(fā)“禁開”邏輯、負偏差超限時觸發(fā)“禁關”邏輯);(3)閥位反饋的變化速率超限。當上述三個條件中只要有一個滿足時即觸發(fā)電動執(zhí)行機構的保護回路,使執(zhí)行機構保持在原位置并將控制系統(tǒng)的自動切除,發(fā)出報警信號。
                                 
                              “禁開”和“禁關”的控制邏輯復位方法可以采用專門的復位按鈕,也可以通過點擊操作器畫面上的“開”或者“關”按鈕進行自動復位。
                                  3 投運效果
                                 
                              利用DCS組成的伺服放大器和閥位保護回路在河北興泰發(fā)電有限責任公司的6臺200MW機組DCS改造中已經(jīng)普遍應用,機組7年多的運行情況表明,利用本文介紹的方法實現(xiàn)的電動執(zhí)行機構的控制回路與常規(guī)的伺服放大器相比有很強的優(yōu)勢,不僅減少了設備的維護量,而且在可靠性方面有了很大程度的提高。在多次發(fā)生固態(tài)繼電器擊穿或者閥位反饋信號斷線的情況下,閥位保護邏<

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