第四章辅机程控联锁保护系统第一节辅机程控的基本概念对于火电厂大型单元机组主、辅机和辅助设备的启动、停止和事故处理采用顺序控制技术，即辅机程控保护系统，是保证机组安全、经济运行的必要条件。

顺序控制(简称顺控)含义是:在生产过程中，对某工艺系统或某大型主设备及与其有关的辅助设备群启动、停止和运行中的事故处理，按预先制定的序列(时间、判据等)进行相关和有序的自动控制。

火电厂辅机和辅助设备系统可分为两个主要部分，一部分是直接从属于锅炉、汽轮机热力系统，其运行状况直接影响锅炉、汽轮机、发电机运行的辅机设备和系统，如烟风、燃油、制粉、给水、汽轮机油和汽、发电机氢油水等系统和设备，绝大部分位于锅炉、汽轮机主厂房内，称辅机系统或辅机;另一部分是为电厂连续生产过程提供必需条件的系统和设备，如燃料输运、化学水处理、除灰除渣等系统和设备，一般位于主厂房外，有的距主厂房较远，称为辅助设备及系统。

目前大型单元火电机组的汽轮机、锅炉及其辅机、辅助系统和设备均采用顺控技术和顺控系统。

50年代后期，国外顺控系统的控制范围仅为部分主要辅机设备或局部系统，而目前国内、外顺控系统都已覆盖大型单元机组主、辅机和几乎全部辅助设备及系统。

采用的硬件也由继电器、矩阵板和固态元器件发展到以微处理器为核心的PLC及先进的DCS。

顺控系统功能由最初的设备间简单联锁或少数小系统孤立的局部顺控，发展为多级层次结构，各子系统和子功能有机协调运行的大型控制系统：厂级顺控：又被称为整台机组启停的顺序控制系统。

它是指在少量人工干预和确认条件下，该控制形式能自动完成机组的冷态、温态、和热态启动，直至机组带到目标负荷；或根据短期停运和长期停运的要求将机组负荷逐步降为零，并完成相关设备的停运。

厂级顺控是SCS的最高级控制形式，它对外围设备的质量有很高的要求。

功能组级顺控：电厂安工艺系统的特点可将机组的辅助设备和系统分为某一特定的功能组，功能组顺控就是对这些特定的功能组进行自动顺序控制，它把在工艺上又相互联系并具有连续不断的顺序性控制特征的设备集合为功能组级控制。

功能组控制可包括较多的单体和子组控制，控制程序可以在主控室内操作人工启动或由机组自启停控制系统的自动指令启动。

功能组级控制对外围设备的要求也很高。

以下为典型的顺控功能组划分：子组级顺控 : 子组顺控是一种以一个设备为主,将其辅助设备和关联设备包括在内,作为一个整体来控制的形式。

如一台风机及其油泵、进出口挡板等可作为一个子组 , 由 SCS 按实际运行条件依次自动地操作。

子组级顺控充分考虑了辅机设备的安全保护条件 , 并对辅机设备的操作提供操作指导。

目前几乎所有采用DCS的机组的SCS一般都能实现子组级顺控。

驱动级顺控: 驱动级顺控是完成单台设备 ( 马达、挡板或阀门 ) 一对一的开 / 关操作和联锁保护功能。

驱动控制指令可以是手动指令 ,也可以是顺控逻辑来的自动指令或保护指令 ,指令的优先级应满足手动指令比自动指令优先 , 而保护逻辑信号的优先级最高。

SCS的联锁保护功能：SCS 除了完成辅机设备的顺控功能外,还能在异常情况下,对这些设备起联锁保护和闭锁起动的作用。

设备的保护和闭锁是为了防止故障事件的发生和发展。

闭锁的主要作用是防止或减少控制作用产生不安全工况,即防止不正确的程序或操作被执行, 在驱动级、子组级和功能组级均应根据运行要求设置闭锁。

保护是当危及人身安全或设备安全的异常情况出现时,自动切除设备或自动投入设备,工艺保护应在驱动级引人,直接作用于跳闸驱动装置或自动启动某些设备,保护信号具有最高优先级,保护指令将一直保持到设备完全停止或断开,或者得到应答为止,所有保护功能的执行不取决于其他任何控制系统。

机组的联锁保护主要包括以下内容 :1 、锅炉、汽机、发变组联锁保护 ( 即机炉电大联锁 ): 机组大联锁保护是在锅炉灭火保护、汽机ETS和电气保护单元实现的发变组主保护基础上，根据三大主机的相互关系 , 完成不同的机组事故运行方式的切换或联锁跳闸动作。

2 、送、引风机的联锁保护 : 该项保护提供了锅炉在非正常运行工况下为防止锅炉内爆或外爆的风机的必要的安全联锁。

包括风机的联锁跳闸和锅炉的通风。

3 、汽机防进水保护 : 防止在主蒸汽、再热蒸汽和抽汽管道以及汽机轴封系统中凝结的水进入汽轮机,造成汽轮机的损坏。

汽机防进水保护包括以下设备的控制 : 主蒸汽管道疏水阀、再热蒸汽管道疏水阀、抽汽逆止阀、加热器出入口阀、汽机本体疏水阀等。

4 、除氧器水位保护 : 当除氧器水位达到高一高值时,隔绝进入除氧器的凝结水和至除氧器的汽机抽汽。

5、加热器水位保护 : 当加热器水位达到高一高值时,将该加热器隔离出来,关闭抽汽侧隔离门和抽汽逆止门,关闭正常逐级疏水阀,打开事故疏水阀和抽汽管道疏水阀。

第二节辅机联锁保护的设计优化原则辅机连锁保护系统的配置除满足热工连锁保护系统基本原则外，在总体设计时还应考虑一下优化原则。

：1、紧急跳闸设计原则顺序控制系统的紧急跳闸是指在顺序控制系统运行过程中,由于某些原因需要紧急停止系统的运行而设置的跳闸系统。

顺序控制系统紧急跳闸是安全生产所必须的,在顺序控制系统设计时必须考虑。

根据顺控的步序,在每个过程步都有可能发生紧急跳闸的要求，其设计原则如下：1)在每个过程步中都需设置紧急跳闸的判别条件,以识别是否有紧急跳闸的操作要求。

这表明在每个过程步的转换条件中都应设置紧急跳闸的信号按钮,当需紧急停车时能满足转换条件而进入紧急跳闸停止设备子程序。

2)设计的紧急跳闸停止设备子程序应能使生产过程安全。

通常设计的紧急停车子程序是与顺序控制系统停止运行的操作条件相一致的。

3)对紧急跳闸停止设备按钮应设计操作确认,以防止误操作:对紧急停车和重要的设备运行和停止,设置操作确认是安全生产所必须的，它也是容错设计的重要内容。

4)在一些重要的操作过程中设计独立于DCS的紧急跳闸系统。

从安全角度出发，设置独立的紧急跳闸系统就是设计与原顺序控制系统并行的硬件紧急跳闸系统。

在顺序控制系统失效时,能通过该系统来停止系统的运行，防止事故的发生。

须设计后备操作的设备主要有：汽包事故放水门、汽轮机真空破坏门、直流润滑油泵、交流润滑油泵及发电机灭磁开关。

2、主设备保护优先原则当辅助设备保护和主设备保护发生冲突时，优先保护主设备。

在辅助设备保护动作可能危及到主设备的安全时，辅助设备保护不应动作，直到主设备安全停运。

在电厂，这里的主设备一般指汽机、机组的主要辅机（如、送引风机、磨煤机、电泵、汽泵等等），辅助设备一般指相应的润滑油泵。

例如，汽机设有交流润滑油泵、直流润滑油泵，为了汽机的安全，交直流润滑油泵不应设置电机、泵温度高跳泵的保护，只能设计温度高报警，当温度高时也不能设置温度高闭锁润滑油泵的启动。

这样，紧急时才能保证润滑油泵能够工作和强启，确保汽机的安全运行。

其它主要设备也是这样，如设计有辅助润滑油泵（一般有两台泵）温度高等条件的保护，当主设备运行时，如果两台润滑油泵都出现故障，必须等到主设备安全停运时，两台润滑油泵才能全部停运。

3、物料输送设备的顺序控制设计优化原则电站的输煤程控系统等物料输送系统为了使物料输送正常，在设计时必须满足启动时先启动后级设备，在顺序控制系统接收到后级设备运行的反馈信号后才能开前级设备，直到整个生产过程安全稳定运行。

在停车时应先停前级设备，在接收到前级设备停运的反馈信号后才能停运后级设备。

此外，在物料输送过程中由于传送过程的时间滞后，应在设计时考虑相应的延迟时间,以保证不发生物料堆积等事故。

4、泵的启停顺序控制设计优化原则为了使泵正常运行，在泵运行前应使泵体充满流体，为此设计泵的出口管是垂直向上的。

在顺序控制设计时，应遵循泵运行前先关泵下游的阀门，等泵运行后再开泵下游阀的顺序设计；停泵后是否关闭泵的下游阀,则应当根据生产过程的要求确定。

5、顺序中继设计优化原则为使顺序控制系统能在步序中断后直接从中断时的过程步重新开始执行,设计中继启动是必要的,它与紧急跳闸系统是相互关联的。

如在步序运行过程中,由于某一设备故障实施了紧急停止，但在故障排除后生产过程不应从头开始，通过中继设计就可方便进入所需的操作状态。

因此,在顺序控制系统的每个过程步设计从启动开始转到该步的操作是必要的。

有时也可设计各过程步间的转换条件，使顺序控制系统经各自的前导步进入该步。

在设计中应考虑转换条件的正确性和合理性。

6、顺序控制系统中联锁系统的设计原则在顺序控制系统中联锁是指步序的转换是自动进行还是手动进行。

为了使生产过程正常运行，设置相应的联锁系统是必要的。

设计应与工艺技术人员共同确定联锁的条件,设计相应的联锁、非联锁开关信号和联锁、非联锁输出信号，必要时还应有硬件的联锁系统以保证联锁的正常动作。

联锁的先后次序、联锁的状态及它对顺序控制系统的影响等，均应在操作画面上显示；重要的信号要有预警和报警，重要的操作要有双重确认等。

7、顺序控制系统画面的设计原则顺序控制系统的操作画面应能反映顺序控制执行过程的状态变化,因此与一般的过程流程画面设计有所不同。

顺序控制系统画面通常采用流程表图的形式,以生产过程的流程为主线,把整个生产过程分为若干过程步,每步包含一些控制阀、电机等设备的启停等操作。

它的各步与设计顺序控制系统所采用的顺序一一对应，因此可清楚地了解过程中各设备运行的状态，有利于设计人员、操作人员和管理人员的实时监控。

画面应包括顺序启动软按钮、手/自动按钮、中继控制的有关按钮和紧急停车按钮等，并有各步的状态信号显示等。

对有多条生产线的生产过程,在各画面上提供其他生产线的运行信息，有利于操作人员对总貌的了解。

画面设计应根据进程，从上到下或从左到右安排各过程步。

在画面中设计有关过程参数的显示有利于操作人员的监控，减少调用画面的次数,在设计时应予以重视。

对重要的有关参数报警信号虽然在DCS中也有专门的部位显示，但为了操作的安全，在顺序控制系统画面中重复显示有关的报警信息,有利于安全操作。

8、DCS硬件冗余设计原则冗余技术的理论基础是并联系统,即热备份。

是使系统中一个单元工作,另一个备用单元处于一种待机状态,一旦工作单元发生故障,通过故障检测控制机制,及时地将处于待机状态的单元无扰投入运行。

冗余设计相当于把单元的故障修复时间ＭＴＴＲ降至零,其结果使可用率Ａ达到100%。

毫无疑问,冗余技术会增加系统的投资,冗余设计的原则是保证重点部位,减少不必要的冗余,权衡系统可靠性改善与经济实现性,实现最佳设计。

在分散控制系统中,常采用的冗余部件有通信网络、电源模件、控制模件、操作员站等。

(1)各操作员站的备份使用。

所有操作员站全部工作在相互热备份状况,系统中只要有一个操作员站处于正常状态,系统就可正常工作,完成规定的操作及控制调节功能。