IEC安全要求等級分為4級,安全性能由低到高為SIL1、SIL2、SIL3、SIL4。
美國對SIL4只承認(rèn)其存在,標(biāo)準(zhǔn)中不包括在SIL4要求下如何實(shí)施安全系統(tǒng)的內(nèi)容。
德國DIN V 19250及DIN V VDE0804對安全要求等級(Safety Requirement Classes)分為8級,安全要求從低到高為AK1~AK8,對應(yīng)各標(biāo)準(zhǔn)的安全等級對比如表所示。
大多數(shù)使用安全系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用場合屬于AK4~AK6級,其中一般鍋爐、加熱爐為AK4級,石化、化工為AK5級。
由圖1可知,安全系統(tǒng)應(yīng)分如下幾類:
滿足安全要求等級AK1~AK4的Z-1、
滿足安全要求等級AK1~AK5的Z-2、
滿足安全要求等級AK1~AK6的Z-3、
安全要求等級AK7~AK8的需要特殊考慮的共5類。
如監(jiān)視設(shè)備的功能由一般控制系統(tǒng)(如DCS)實(shí)現(xiàn),則安全控制系統(tǒng)分為4類。
Z-1類的安全系統(tǒng)可用性“一般”,一個(gè)中央CPU模塊通過單總線與I/O模塊相連,它與普通PLC不同之處為通過中央CPU的自我測試以及采用可測試I/O模塊、失效時(shí)輸出保證安全狀態(tài)等滿足系統(tǒng)安全要求。
Z-2類的安全系統(tǒng)可用性“較高”,中央CPU模塊冗余,其他與Z-1相同,這樣允許一個(gè)CPU模塊出故障,另一個(gè)CPU模塊維持正常工作,這樣可以在AK5級安全要求等級以下的場合,維持72h之內(nèi)。
Z-3類的安全系統(tǒng)可用性“很高”,結(jié)構(gòu)為全冗余,即CPU模塊、總線、I/O模塊均雙重化,在AK6級安全要求等級的場合,允許單通道操作時(shí)間不超過1h,即在此期間內(nèi)將出故障的模塊更換掉,即可保證生產(chǎn)不中斷。
只有能滿足上述要求的經(jīng)過安全論證的PLC系統(tǒng),才能作為安全系統(tǒng)使用。
本系統(tǒng)的安全行保障:
直流電源子系統(tǒng)一次線路有完善的保護(hù)元件,二次線路有完善的整流控制器、電池檢測器和分路檢測器。
SIS子系統(tǒng)采用工業(yè)級三相異步電機(jī)保護(hù)模塊MDS-104做檢測單元,保證系統(tǒng)的可用度;采用通過美國SIL3認(rèn)證的 控制器做為控制單元,采用ABB斷路器和直流接觸器做單一直流回路的冗余執(zhí)行單元,保證系統(tǒng)的可靠性。
第七章 系統(tǒng)特點(diǎn)
直流電源做為變頻器的后備電源,充分利用了變頻器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),與交流UPS供電相比,減少了交直流變換環(huán)節(jié)和蓄電池容量,提高效率,減少電氣保護(hù)環(huán)節(jié),減少投資,且有很多其他行業(yè)的應(yīng)用案例。
取消了原方案中的靜態(tài)開關(guān)導(dǎo)通模塊(易損器件),簡化控制電路和一次線路,使導(dǎo)通成為真正的零切換,又杜絕了因?yàn)閷?dǎo)通模塊故障引起的給粉不平衡,避免了因?yàn)閷?dǎo)通模塊閥值電壓過高引起的計(jì)時(shí)不準(zhǔn),增加了系統(tǒng)的可用度。
通過軟件設(shè)置母線欠壓保護(hù)閥值和計(jì)時(shí)(0.1S),使系統(tǒng)工作時(shí)間精確可控。
通過SIS子系統(tǒng)中央控制單元的軟件,區(qū)分電網(wǎng)晃電和變頻器故障,杜絕電網(wǎng)晃電引起的停爐,又在變頻器故障或收到相關(guān)保護(hù)信號時(shí)快速撤出直流電源。
控制、監(jiān)測單元故障以及輸入、輸出端子懸空斷線等,執(zhí)行單元都會回到安全狀態(tài)--斷開,提高系統(tǒng)的可靠性。
系統(tǒng)的切換條件除欠壓保護(hù)外,還可擴(kuò)充過流保護(hù)、超載保護(hù)、過壓保護(hù)、零序電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)、欠載保護(hù)、零序電壓保護(hù)等,只需軟件設(shè)置閥值即可。
兩種計(jì)時(shí)方式比較:
電廠給粉機(jī)變頻器抗晃電系統(tǒng)專為火電廠媒粉爐和循環(huán)硫化床(CFB)鍋爐設(shè)計(jì),附合電力行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
其核心部分為SIS系統(tǒng),結(jié)合技術(shù)成熟的直流電源,為電廠提供安全有效的給粉機(jī)變頻器抗晃電解決方案。
該系統(tǒng)既解決了電網(wǎng)晃電時(shí)給粉機(jī)變頻器跳閘引起的不必要停爐,又保障電網(wǎng)晃電和備自投切換時(shí),爐膛給粉平穩(wěn)。
實(shí)施后的效果:
1、取消大多數(shù)電廠現(xiàn)在對FSSS的給粉機(jī)全停邏輯2~5秒延時(shí)(這個(gè)延時(shí)期,爐膛給粉嚴(yán)重不穩(wěn))。
2、理論上可以將FSSS的1、2組電源喪失信號延時(shí)做到抗晃電系統(tǒng)最大工作時(shí)間,因?yàn)檫@個(gè)時(shí)期給粉機(jī)變頻器還是正常工作的。實(shí)際使用中根據(jù)電廠其他系統(tǒng)的抗晃電能力和備自投切換時(shí)間來設(shè)置這個(gè)延時(shí)和抗晃電系統(tǒng)的工作時(shí)間,一般為2~3S。
第八章 系統(tǒng)配置
1、 電廠提供的現(xiàn)場條件
爐九臺,1~8號爐每臺爐有2.2KW給煤粉機(jī) 8臺,九號爐12臺給粉機(jī)
總計(jì):
電動機(jī)總數(shù):76臺;
電動機(jī)總功率167.2KW;
電廠提供的現(xiàn)有接線條件:
一路380V/60A 3P+N+PE電源.
被保護(hù)變頻器母線電源信號。
被保護(hù)變頻器二次接線圖。
有關(guān)的工程設(shè)計(jì)條件,包括被保護(hù)變頻器盤內(nèi)布置圖。