一、200MW機(jī)組控制系統(tǒng)信號(hào)采集系統(tǒng)現(xiàn)狀
大慶油田熱電廠采用德國(guó)SIEMENS公司AS235電站專用控制系統(tǒng),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)熱力生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制。該系統(tǒng)可以完成數(shù)據(jù)采集、閉環(huán)控制、事故追憶、制表打印等功能,采集信號(hào)種類多、分布廣。由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境復(fù)雜、條件惡劣,采集信號(hào)回路經(jīng)常出現(xiàn)以下問(wèn)題:
1.現(xiàn)場(chǎng)壓力、流量信號(hào)采集采用兩線制變送器,模件提供24V電源。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行中,由于變送器信號(hào)線短路導(dǎo)致模件燒壞,特別是有些模件采集信號(hào)較多,模件產(chǎn)生故障后直接影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
2.為保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)中,設(shè)計(jì)了很多用于監(jiān)視閥門位置、重要運(yùn)行設(shè)備工作狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量,由于大部分閥門現(xiàn)場(chǎng)條件惡劣,從信號(hào)線中串入強(qiáng)電信號(hào)(如交流220V或交流380V)時(shí)有發(fā)生,燒壞模件,影響主機(jī)運(yùn)行。1992年就曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)因開(kāi)關(guān)量信號(hào)回路串入強(qiáng)電造成主機(jī)CPU模件燒壞的情況。計(jì)算機(jī)信號(hào)模件較貴,并且多數(shù)損壞的模件需返送國(guó)外修復(fù),不但造成很大的經(jīng)濟(jì)損失,還影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
二、光電隔離轉(zhuǎn)換器的工作原理及分類
在大慶油田熱電廠機(jī)組運(yùn)行中,主要存在開(kāi)關(guān)量信號(hào)及兩線制供電方式采集的信號(hào)串入強(qiáng)電的問(wèn)題,因此在這里著重介紹模擬量及開(kāi)關(guān)量隔離轉(zhuǎn)換器在現(xiàn)場(chǎng)中的應(yīng)用:
1.模擬量隔離轉(zhuǎn)換器
由于現(xiàn)場(chǎng)DAS系統(tǒng)實(shí)際采用德國(guó)西門子公司AS235電站專用控制系統(tǒng),因此我們選用大連達(dá)西公司推薦的德國(guó)AHMS/TV271模擬量隔離轉(zhuǎn)換器,其原理框圖如圖1所示。
其主要性能及特點(diǎn):
1-通訊電阻;2-阻幅器;3-電源轉(zhuǎn)換器;4-交流轉(zhuǎn)換器;
5-綠燈(供電電源);6-整流器;7-限幅器;8-輸入放大器
;
9-信號(hào)轉(zhuǎn)換器;10-輸出放大器;HK-通訊插孔;E-輸入信號(hào)
;
A-輸出信號(hào);PWR-供電電流
。
圖1 模擬量隔轉(zhuǎn)換器原理圖
(1)可實(shí)現(xiàn)輸入與輸出之間的信號(hào)隔離、輸入與供電電源之間的隔離、輸出與供電電源之間的隔離,最大程度地防止強(qiáng)電信號(hào)的串入。
(2)精度高,負(fù)載能力大,隔離能力強(qiáng),最大可隔離交流電壓1500V。
?。?)在隔離器前面板上通過(guò)電源指示燈、模件故障報(bào)警燈及測(cè)量通道實(shí)時(shí)反映是否串入強(qiáng)電信號(hào)。
?。?)可向兩線制變送器供電(24VDC),具有一定的抗RFI/EMI(無(wú)線射頻/電磁干擾)能力。
?。?)信號(hào)隔離形式多樣,我們主要選用輸入4~20mA直流信號(hào)、輸出4~20mA及0~10V直流信號(hào)。
同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,又選擇了部分非供電方式模擬量隔離轉(zhuǎn)換器,其工作原理參照供電方式隔離轉(zhuǎn)換器。
2.開(kāi)關(guān)量隔離轉(zhuǎn)換器
開(kāi)關(guān)量隔離轉(zhuǎn)換器選用AHTS920型雙通道隔離轉(zhuǎn)換器,工作原理如圖2所示。
1-穩(wěn)壓器;2-綠燈(電源指示);3-電氣隔離;4-比較器;5-限幅單元;
6-切換開(kāi)關(guān);7-控制邏輯;8-紅燈(故障燈);9-黃燈(輸入指示);
10-黃燈(輸出指示);11-繼電氣(輸出);12-輸出信號(hào)(電氣信號(hào));
13-警繼電器(故障信號(hào));E-輸入信號(hào);A-輸出信號(hào);PWR-供電電源
。
圖2 開(kāi)關(guān)量隔離轉(zhuǎn)換器工作原理圖
其主要性能及特點(diǎn)
?。?)可實(shí)現(xiàn)輸入與輸出之間的信號(hào)隔離、輸入與供電電源之間的隔離、輸出與供電電源之間的隔離,最大程度防止強(qiáng)電信號(hào)的串入。
?。?)精度高,負(fù)載能力大,隔離能力強(qiáng),最大可隔離交流電壓1500V。
?。?)采用繼電器輸出,觸點(diǎn)電壓ACmax250V/4 A,DCmax200V/90W。
(4)在隔離器前面板上通過(guò)電源指示燈、信號(hào)故障報(bào)警燈及輸入/輸出信號(hào)狀態(tài)燈實(shí)時(shí)反映是否串入強(qiáng)電信號(hào)。
三、超大型系統(tǒng)安裝及應(yīng)用效果
1.安裝
隔離轉(zhuǎn)換器安裝在現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)入DAS系統(tǒng)之前,因此對(duì)于模擬量信號(hào)、模擬量隔離轉(zhuǎn)換器輸入輸出電纜均采用軟屏蔽電纜,以消除外來(lái)電磁干擾。隔離器工作電源為直流24V,采用雙路穩(wěn)壓電源互為備用,穩(wěn)壓電源入口電壓采用從不同電源段送來(lái)的兩路交流電源。
2.應(yīng)用效果
在3號(hào)機(jī)組大修中,完成了隔離轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)改造并隨機(jī)組運(yùn)行,隔離轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)運(yùn)行正常,模擬量信號(hào)采集模件、開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集模件至今未發(fā)生因模件串入強(qiáng)電而導(dǎo)致?lián)p壞,這就證明光電隔離轉(zhuǎn)換器在電廠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中應(yīng)用效果良好。