電廠爐膛安全給粉系統(tǒng)
——SGS技術(shù)方案書

目　　錄
第一章 概述
1、電廠給粉變頻調(diào)速系統(tǒng)的缺陷
2、主要應(yīng)對措施
3、直流支撐技術(shù)
4、使用瓶頸
第二章設(shè)計依據(jù)
第三章 SIS爐膛安全給粉系統(tǒng)組成
1、SIS系統(tǒng)組成
2、直流電源子系統(tǒng)的原理
3、直流電源子系統(tǒng)主要設(shè)備
4、爐膛安全聯(lián)鎖子系統(tǒng)(SIS)
4.1 MDS-104工業(yè)級三相異步電機保護單元
4．1．1功能特點
4．1．2 交流輸入
4．1．3欠電壓或過電壓保護
4．1．4 MDS-104的軟件設(shè)置
4．2 AB LOGIX順序控制器
4．3 執(zhí)行單元－ABB直流斷路器和直流接觸器
5、主站及人機界面監(jiān)控軟件
第四章 系統(tǒng)工作模式
第五章 系統(tǒng)的控制邏輯
第六章 系統(tǒng)安全性
第七章 系統(tǒng)特點
第八章 系統(tǒng)配置
1、 電廠提供的現(xiàn)場條件：
2、安全給粉系統(tǒng)的主要配置：
3、系統(tǒng)的環(huán)境要求：
4、系統(tǒng)指標(biāo)：



第一章 概述

據(jù)統(tǒng)計自1980年以來，至少有30臺鍋爐發(fā)生爐膛放炮事故，以致水冷壁焊縫開裂，剛性梁彎曲變形，頂棚被掀起，煙道膨脹節(jié)開裂等設(shè)備損傷屢屢發(fā)生。
究其原因：
①設(shè)計上缺乏可靠的滅火保護和可靠的聯(lián)鎖、報警、跳閘裝置；
②爐膛剛性梁抗爆能力低；
③運行人員處理燃燒不穩(wěn)或熄火時方法不對，錯誤采用“爆燃法”搶救，導(dǎo)致滅火放炮；
④燃料質(zhì)量下降、負(fù)荷調(diào)節(jié)失當(dāng)、給粉裝置及控制機構(gòu)突然失靈等。
防止鍋爐滅火放炮被列入1992年能源部頒《二十項反措》之五，2001年國家電力公司又頒發(fā)了《二十五項反措》第六章，包括爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）在內(nèi)的滅火保護裝置在許多電廠推廣使用。
如今， FSSS已經(jīng)成為火電廠的標(biāo)準(zhǔn)配置系統(tǒng)，在爐膛安全保護上起了關(guān)鍵的作用。
部頒二十項重點反措之五，稱為防止鍋爐滅火放炮事故。《二十五項反措》第六章的提法是防止鍋爐爐膛爆炸事故，因為爐膛發(fā)生爆炸而致爐膛損壞不僅發(fā)生在運行中滅火時，檢修動火點燃聚集的可燃物及點火時吹掃不夠同樣會發(fā)生爆炸而導(dǎo)致爐膛損壞。
從引起鍋爐爐膛爆炸的機理分析，當(dāng)只有以下3個條件同時存在時才有可能發(fā)生爆炸。
1)鍋爐爐膛內(nèi)有一定濃度的燃料和空氣積存。
2)積存的燃料和混合物具有爆炸性。
3)具有足夠的點火能源。
常見爐膛中造成爆炸條件的情況是：
①運行中滅火，進入爐膛的燃料沒有切，經(jīng)過一段時間聚集的可燃物達至爆炸濃度并點燃；
②一個或幾個燃燒器火焰熄滅，而其余燃燒器仍正常燃燒。從未點燃的燃燒器進入燃料造成可燃物聚集；
③燃料漏入停用中的爐膛造成可燃物聚集；
④燃料或空氣瞬時中斷又恢復(fù)，造成可燃物聚集。
可燃物聚集后引燃造成的爐膛壓力升高超過爐膛承壓設(shè)計強度，以致發(fā)生損壞，稱為爐膛放炮或爐膛爆炸。不發(fā)生損壞的俗稱“反正”或“打槍”。 部頒二十項重點反措引入以下反事故措施：
①一旦全爐滅火，應(yīng)立即切斷進入鍋爐的全部燃料，包括給煤、給粉和點火用油、氣等。即所謂主燃料切斷（MFT）；
②鍋爐點火前必須通風(fēng)，排除爐膛、煙風(fēng)道及其他通道中的可燃物聚集。通風(fēng)時必須將煙風(fēng)擋板及調(diào)風(fēng)器打開到一定的位置，風(fēng)量應(yīng)大于滿負(fù)荷風(fēng)量的25％，時間不少于5min，以保證換氣量大于全部容積的5倍（德國TRD規(guī)定是3倍）；
③點火時要維持吹掃風(fēng)量；一個燃燒器投運10s內(nèi)（不包括投煤及煤粉達到燃燒器所需的延滯時間）點不著，就應(yīng)切斷該燃燒器的燃燒。
《二十五項反措》防止鍋爐爐膛爆炸事故的主要措施如下：
1)為防止鍋爐滅火及燃燒惡化，應(yīng)加強煤質(zhì)管理和燃燒調(diào)整，穩(wěn)定燃燒，尤其是在低負(fù)荷運行時更為重要。
2)為防止燃料進入停用的爐膛，應(yīng)加強鍋爐點火及停爐運行操作的監(jiān)督。
3)保持鍋爐制粉系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)正常運行是保證鍋爐燃燒穩(wěn)定的重要因素。
4)鍋爐一旦滅火，應(yīng)立即切斷全部燃料；嚴(yán)禁投油穩(wěn)燃或采用爆燃法恢復(fù)燃燒。
5)鍋爐每次點火前，必須按規(guī)定進行通風(fēng)吹掃。
6)鍋爐爐膛結(jié)渣除影響鍋爐受熱面安全運行及經(jīng)濟性外，往往由于鍋爐在掉渣的動態(tài)過程中，引起爐膛負(fù)壓波動或滅火檢測誤判等因素而導(dǎo)致滅火保護動作，造成鍋爐滅火。因此，除應(yīng)加強燃燒調(diào)整和防止結(jié)渣外，還應(yīng)保持吹灰器正常運行尤為重要。
7)加強鍋爐滅火保護裝置的維護與管理。
這些措施解決了常見爐膛中造成爆炸條件中的三個：
①運行中滅火，進入爐膛的燃料沒有切，經(jīng)過一段時間聚集的可燃物達至爆炸濃度并點燃；
②一個或幾個燃燒器火焰熄滅，而其余燃燒器仍正常燃燒。從未點燃的燃燒器進入燃料造成可燃物聚集；
③燃料漏入停用中的爐膛造成可燃物聚集；
但是，造成爆炸條件的④燃料或空氣瞬時中斷又恢復(fù)，造成可燃物聚集和反事故措施①一旦全爐滅火，應(yīng)立即切斷進入鍋爐的全部燃料，包括給煤、給粉和點火用油、氣等。即所謂主燃料切斷（MFT）逐漸成為現(xiàn)在電廠運行中的一個矛盾。
不少電廠通過FSSS給粉機全停邏輯延時來處理這個矛盾，這必然帶來爐膛在燃料中斷時的爐膛熄火，再恢復(fù)時爆燃法點爐。
但是，燃料中斷的次數(shù)（如電網(wǎng)晃電時一般為兩次）決定了爐膛給粉量的多少，也決定了爆燃的次數(shù)和強度。當(dāng)中斷次數(shù)超過一次，而每次給粉量不足爆燃濃度，必然造成爆燃的強度增加，引起爆爐。所以，延時，帶來FSSS安全級別降低使用，存在爆爐隱患；不延時，因為給粉跳閘引起停爐，給生產(chǎn)帶來巨大經(jīng)濟損失。
這種新的矛盾主要是因為電廠給粉變頻調(diào)速系統(tǒng)的缺陷引起的。
1、電廠給粉變頻調(diào)速系統(tǒng)的缺陷
目前，多數(shù)電廠的給粉系統(tǒng)使用的變頻調(diào)速系統(tǒng)，通過DCS或操作臺輸出4～20mA信號控制變頻器的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)給粉調(diào)節(jié)。變頻器的起、停、故障和1C/2C電源等信號再返送給FSSS，F(xiàn)SSS通過這些信號來判斷給粉全停邏輯，并引發(fā)MFT動作。
給粉調(diào)速系統(tǒng)的配電柜，多采用1C/2C分別供電、3C備自投切換方式，當(dāng)有MFT動作時，采用大聯(lián)鎖切除給粉變頻1C/2C電源，停止供粉。這種給粉調(diào)速系統(tǒng)最大的問題就是抗晃電能力差。
1）控制電路抗晃電能力差。這種給粉變頻調(diào)速系統(tǒng)的成套比較陳舊，特別是靠操作臺來控制調(diào)速的系統(tǒng)，控制電路都是設(shè)計安裝在變頻器柜內(nèi)，當(dāng)廠用電晃電時，控制電路失電，無法達到調(diào)速控制目的。有些DCS的信號輸入需要電壓－電流信號轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換模塊也成套在變頻柜內(nèi)，當(dāng)電網(wǎng)晃電時，這些信號也一樣無法送達DCS。
2）變頻器本身抗晃電能力差。當(dāng)廠用電瞬間跌落或備自投切換時，變頻器會欠壓保護，當(dāng)電壓恢復(fù)時，變頻重啟動。這是變頻器設(shè)計原理決定的，所有廠家的變頻器都存在這種問題。
3）1C/2C接觸器抗晃電能力差，有很多電廠存在晃電時接觸器先跳閘的問題，但這是表面問題，即使接觸器不跳閘，變頻器也會因為瞬間失電跳閘，給粉系統(tǒng)一樣無法正常工作。
2、主要應(yīng)對措施
從根源上杜絕和制止晃電基本上是無法實現(xiàn)的，解決這一問題目前主要的應(yīng)對措施有：
1.FSSS的給粉機全停邏輯延時（2～5S），給粉機變頻器設(shè)置快速重啟動，等待電網(wǎng)恢復(fù)后給粉機變頻器重啟動，這既違反了電廠管理規(guī)程，又不能從根本上消除爐膛在晃電時的安全隱患。延時短，不可避免停爐；延時長，有更嚴(yán)重的事故隱患，延時簽字人員還要為事故埋單。這種因為延時引起的爆爐事故也在很多電廠發(fā)生過。
2.更換給粉機變頻器。如ABpowerflex70s系列最大失電工作時間可以做140ms但也躲不過備自投切換的1.8S。另外原給粉變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制電路在晃電時仍無法正常工作。
3.交流在線UPS。電廠的其他自動控制系統(tǒng)無一例外的配有220VUPS。但給粉調(diào)速系統(tǒng)為三相感性負(fù)載和單相阻性負(fù)載并存，因UPS容量、轉(zhuǎn)換效率低、保護級別高、投資成本高等原因，也不適用于電廠給粉系統(tǒng)。
3、直流支撐技術(shù)
結(jié)合變頻器原理和工作方式，直流支撐方式是解決變頻器晃電跳閘的最好辦法。
1、變頻器的雛形是直流變頻器，交流變頻器只是在直流變頻器的前端加上了整流器。隨著直流支撐技術(shù)的發(fā)展和開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展，變頻器的控制電源（DC/DC)和主回路電源都來自于變頻器內(nèi)部的直流母線。新型變頻器都有直流母線端子。
2、直流支撐技術(shù)已經(jīng)非常成熟。該技術(shù)從美國引進，最早做為AB變頻器的特殊行業(yè)應(yīng)用方案。隨著變頻器的技術(shù)發(fā)展，直流支撐解決變頻器的低壓跳閘，已在其他安全級別要求不高的行業(yè)有成熟的應(yīng)用。如：江蘇的美國醋纖（南通）公司，在1996年就使用了直流支撐技術(shù)解決變頻器的低壓跳閘。
4、使用瓶頸
火電廠要使用這種技術(shù)的瓶頸在哪兒？
1、安全級別高?；痣姀S鍋爐控制系統(tǒng)屬于SIL3級，相當(dāng)于AK5級。
2、火電廠使用直流電源的關(guān)鍵是既要適時供電，又要緊要關(guān)頭斷電，且斷的可靠性要求更高。
3、安全給粉系統(tǒng)SIS部分要和FSSS聯(lián)動，要進行FSSS的邏輯運算，廠商要熟悉電廠控制系統(tǒng)，要有電廠的現(xiàn)場經(jīng)驗，這是直流電源廠家不能做到的。
從系統(tǒng)安全級別入手，從斷的可靠性入手我們專為熱電廠提供安全給粉系統(tǒng)徹底解決您的后顧之憂。

第二章設(shè)計依據(jù)

[SHB-206-1999] 石油化工緊急停車及安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)則
[DLGJ116-93]火力發(fā)電廠鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)定
GB/T 13337.1-1991 固定型防酸隔爆式鉛酸蓄電池訂貨技術(shù)條件
DL/T 5044—1995 火力發(fā)電廠、變電所直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)定
DL/T 637—1997 閥控式密封鉛酸蓄電池訂貨技術(shù)條件
DL/T 459—2000 電力系統(tǒng)直流電源柜訂貨技術(shù)條件
DL/T 724—2000 電力系統(tǒng)蓄電池直流電源裝置運行與維護技術(shù)規(guī)程
DL/T 5120—2000 小型電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計規(guī)程
DL/T 781—2001 電力用高頻開關(guān)整流模塊
GB17478-1998 低壓直流電源設(shè)備的輸出性能特性和安全要求
JB/T8948-1999 電控設(shè)備用低壓直流電源
B4208-1993 外殼保護等級（IP代碼）
GB4026-1992 設(shè)備接線端子和規(guī)定電線端鑒別標(biāo)志以及、文字和數(shù)字系統(tǒng)
一般應(yīng)用原則
GB50150-91 電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗
GB50168-92 電氣裝置安裝工程電氣電纜線路施工及驗收
GB50172-92 電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗收規(guī)范
GB50254-92 電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗收
GB50171-92 電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路結(jié)線施工及驗收規(guī)范


第三章 SIS爐膛安全給粉系統(tǒng)組成

1、SIS系統(tǒng)組成
1、直流電源子系統(tǒng)
2、爐膛安全聯(lián)鎖子系統(tǒng) (Safety Interlocking System )
3、主站監(jiān)控軟件

2、直流電源子系統(tǒng)的原理
1)、單臺電機工作原理圖：（圖略）
系統(tǒng)由電池組、充電器、監(jiān)測單元和SIS執(zhí)行單元等組成

針對電廠的實際情況,我們決定采用多臺電機工作模式
2）、下圖是多臺電機的工作模式圖（圖略）
多臺電機工作模式：
M1，M2，M3同時設(shè)計于同一控制系統(tǒng)中為低壓電機群的工作模式；
3、直流電源子系統(tǒng)主要設(shè)備
Ø蓄電池組
蓄電池采用免維護閥控式全密封鉛酸電池。
Ø充電器
充電器的功率逆變管采用進口快速IGBT，其余元件采用進口工業(yè)等級器件，生產(chǎn)工藝嚴(yán)格完整，保證機器的可靠性和穩(wěn)定性。輸出電壓和電流均可連續(xù)調(diào)節(jié)。具有強大的保護功能(輸入過流、過壓、欠壓保護；輸出短路，過流，過壓保護；整機過熱保護)。模塊內(nèi)取消了所有電位器，基準(zhǔn)校正和控制全部采用12位D/A轉(zhuǎn)換，精度高，參數(shù)性能穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便。
充電模塊采用可帶點插拔技術(shù)，輸出采用隔離設(shè)計。模塊工作頻率高，近300KHZ，體積小，抗干擾能力強。內(nèi)置E2ROM，通過人機界面設(shè)置的參數(shù)自動保存到充電模塊，掉電不丟數(shù)據(jù)。
ØSIS執(zhí)行單元
執(zhí)行單元由斷路器和接觸器冗余組成，控制關(guān)系為斷路器鎖定接觸器，能準(zhǔn)確地執(zhí)行直流電源子系統(tǒng)的投入撤出轉(zhuǎn)換。
Ø監(jiān)測單元
用監(jiān)測單元和人機操作界面組成監(jiān)控系統(tǒng)，具有充電模塊輸出電壓設(shè)定,充電電流限值設(shè)定,運行參數(shù)顯示,故障報警存儲，SOE事件記錄以及蓄電池狀態(tài)監(jiān)測和直流回路狀態(tài)監(jiān)測，并可通過485總線和主站通訊。

監(jiān)測單元結(jié)構(gòu)圖
4、爐膛安全聯(lián)鎖子系統(tǒng)(SIS)
SIS是安全給粉系統(tǒng)(SGS)的主控系統(tǒng)，是FSSS的聯(lián)鎖控制部分。負(fù)責(zé)監(jiān)測各種交直流電源信號、保護動作信號，控制安全給粉系統(tǒng)直流電源的備份、投運和退出過程。每一回路都由檢測、控制和執(zhí)行單元三部分組成。采用工業(yè)級三相異步電機保護模塊MDS-1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AB LOGIX順序控制器做為每臺爐的主控制單元。
采用ABB S2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。
4.1 MDS-104工業(yè)級三相異步電機保護單元
4．1．1功能特點
三表法測量準(zhǔn)確測量三相交流電壓、電流、有功、無功、頻率、功率因數(shù)、零序電流等電參量，可以測量變頻器輸出。
具有3路獨立的開關(guān)量輸出，可以作為遙控、跳閘或者告警
6路開關(guān)量輸入，同時可以作為脈沖量輸入
2路直流采樣,可以接各種變送器
兩路通信接口，支持MODBUS規(guī)約
FFT算法，可計算1－8次諧波
三相異步電動機的反時限過負(fù)荷（熱過載）保護、不平衡（負(fù)序過流）保護、啟動時間過長保護、堵轉(zhuǎn)保護、接地（零序過流）保護、欠電壓保護、過電壓保護
三相電動機轉(zhuǎn)子斷條、軸承損壞、絕緣監(jiān)測等故障診斷功能
4．1．2 交流輸入
交流輸入包括A、B、C三相電壓和電流。電流是直接把線穿入小型電流互感器的圓孔。電壓則采用6個各端子。分別為UA,UA1；UB,UB1；UC,UC1；其中UA,UA1為A相輸入；UB,UB1為B相輸入；UC,UC1為C相輸入。每相間相互獨立。
這樣設(shè)計的目的是為了用戶可以選擇不同的安裝方式和測量方法。如果用戶選擇角型接法則 UA---UC1 接A相 UB---UA1 接 B相 UC---UB1 接C相。如果用戶選擇星型接法則UA1---UB1—UC1接N線。每路可以進行單獨測量，用戶還可以根據(jù)需要選擇。
輸入的交流電壓信號通過小型的PT（電壓互感器），變換為交流0.5V的信號，經(jīng)過濾波處理，濾除干擾信號，然后進行電平平移，使得原來的交流信號，疊加1/2的VREF，直接送到A/D轉(zhuǎn)換，進行采樣。
輸入的電流信號，通過導(dǎo)線穿入小CT（電流互感器），CT的輸出接一個精密電阻，變換成電壓信號，經(jīng)過濾波處理，濾除干擾信號，然后進行電平平移，使得原來的交流信號，疊加1/2的VREF，直接送到A/D轉(zhuǎn)換，進行采樣。
采樣好的信號存入單片機的RAM中供軟件處理。在軟件中，我們每個周波采樣16個點，根據(jù)采樣定理，可以計算出輸入信號的8次諧波。但是在應(yīng)用中對奇次諧波更為關(guān)心。在數(shù)字信號處理中，由于電網(wǎng)的頻率是在變化的，如果采樣頻率不是電網(wǎng)頻率的整數(shù)倍，就會有所謂的頻譜泄漏問題，詳細(xì)內(nèi)容請參考有關(guān)書籍。在該問題上我們采用了我們的提出軟件跟蹤算法，效果非常優(yōu)異。
對于6路輸入信號，進行FFT變換，得出各次諧波的幅值和相角，并且計算零序電流和負(fù)序電流。計算的方法和FFT變換請參考有關(guān)數(shù)字信號處理的書籍。
計算的結(jié)果存入RAM中，供通信程序、保護程序等其他程序使用。
4．1．3欠電壓或過電壓保護
系統(tǒng)電壓太低會引起電動機過電流甚至堵轉(zhuǎn)，燒毀電機。有時為了保證重要電動機的自啟動，有時也使用欠電壓保護。
系統(tǒng)過電壓一般對電動機沒有太多的影響，但是如果過壓范圍過大，會導(dǎo)致電動機的勵磁電流急劇增加，而且有大量的三次諧波。在一些特殊的場合，會使用過電壓保護。
定值包括3項內(nèi)容：動作的繼電器、過電壓或欠電壓定值、過電壓或欠電壓的整定時間。整定時間的單位為0.1S，電壓的單位為V，最小分辨率為0.1V。
欠電壓保護原理
過電壓保護原理

本系統(tǒng)的設(shè)計為保護動作信號在整定時間到達時，送給SIS的中央控制單元處理，操作執(zhí)行單元，控制各直流回路的備份、投運和退出。

4．2 AB LOGIX順序控制器

MicroLogix1200是處理器、電源、嵌入式輸入輸出點的集成。它具有24點和40點兩種規(guī)格，可滿足許多應(yīng)用場合。
MicroLogix1200采用模塊化，無機架結(jié)構(gòu)，可降低成本，減少備件。I/O擴展模塊提供了更大的應(yīng)用靈活性。
存儲器模塊可用于用戶程序的上載、下載和傳送。實時時鐘RTC可用于定時控制等。
操作系統(tǒng)可閃速升級，無需更換硬件。用戶可通過Web網(wǎng)絡(luò)下載控制器的最新的固件程序，來升級控制器。
MicroLogix1200還使用編程軟件RSLogix500和通用的指令集，與MicroLogix1000、MicroLogix1500以及SLC系列控制器兼容。
特性：
·通過Micro Logix 1200擴展模塊來擴展高性能I/O，每個Micro Logix 1200 可 最多擴展6個模塊（決定于電源估算）。
·高級的通信選擇，從對等通信到SCADA/RTU網(wǎng)絡(luò)。
·6K用戶存儲器（4K程序、2K數(shù)據(jù)）。
·數(shù)據(jù)文件下載保護，可存儲關(guān)鍵的用戶數(shù)據(jù)，防止出錯。
·實時時鐘和存儲器模塊。
·32位帶符號的整數(shù)的數(shù)學(xué)運算。
·內(nèi)置PID功能。
·20K高速計數(shù)器，具有8種工作模式，當(dāng)計數(shù)器技術(shù)達到預(yù)置的上限或下限時，可控制高速計數(shù)器的輸出。
·高速處理時，有4路中斷輸入。
·4路鎖存輸入，在程序普通掃描時，可捕獲毫秒脈沖的輸入。
·控制器內(nèi)置2個模擬量微調(diào)電位器，轉(zhuǎn)3/4圈可在0-250之間調(diào)節(jié)。
·對于40點的控制器，其端子塊是可拆卸的，允許用戶預(yù)先接好線，節(jié)省安裝時間。
·可拆卸的I/O標(biāo)簽，可寫字記錄現(xiàn)場設(shè)備的號碼，以便減少系統(tǒng)的維護和維修時間。
·防手指接觸的接線端子塊，符合全球安全標(biāo)準(zhǔn)。

4．3 執(zhí)行單元－ABB直流斷路器和直流接觸器
根據(jù)各回路容量配置不同型號，冗余執(zhí)行單元保障線路分?jǐn)嗄芰Α?br/>SOMAX S的基本的用途和特點：
ISOMAX S系列塑殼斷路器性能優(yōu)異，外形結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強、使用方法簡便，設(shè)計簡單、合理、而且質(zhì)量可靠。此新型斷路器更配有一個改進的分?jǐn)嘞到y(tǒng)，獲多項工業(yè)專利。
特別值得注意的是用于制造ISOMAX S系列塑殼斷路器的材料，是按現(xiàn)代環(huán)保要求可回用的，ISOMAX S系列塑殼斷路器更以其優(yōu)異質(zhì)量及引入注目的設(shè)計獲得了歐洲最佳工業(yè)設(shè)計獎。
采用ISOMAX S系列塑殼斷路器是電力生產(chǎn)和配電系統(tǒng)的理想方案，它能確保所有電力用戶的安全性和可靠性，它特別適用于需保護和配合自動化控制的設(shè)備，ISOMAX S系列產(chǎn)品能最大范圍地滿足額定電流和故障電流的要求，并能達到與下級殼斷路器的極限分?jǐn)嗳萘窟x擇保護的要求。
由于本系列產(chǎn)品的通用性和匹配性強，它能配置在任何配電設(shè)備中：
一次配電（功力中心）
電動機控制（MCC）
二次配電（配電盤）
用戶（DIN安裝導(dǎo)軌的配電柜）
ISOMAX S系列塑殼斷路器包括七種基本規(guī)格的產(chǎn)品（S1-S7），從10A到1600A額定不間斷電流和高達100KA 額定極限短路斷容量，各種規(guī)格均具有下列額定分?jǐn)嗳萘康燃墸?br/>B-基本分?jǐn)嗳萘?
N-正常分?jǐn)嗳萘?
S-標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)嗳萘?
H-高分?jǐn)嗳萘?br/>L-限流型

第四章 系統(tǒng)工作模式

本系統(tǒng)有三種工作模式：
1)、正常工作模式：給粉機變頻器由交流母線供電；系統(tǒng)處于熱備用狀態(tài)，電池組由充電整流器充電。
2)、電網(wǎng)晃電或備自投切換時的工作模式
當(dāng)電網(wǎng)電壓下降，造成變頻器直流母線電壓低于直流電源母線電壓時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成由安全給粉系統(tǒng)的直流電源向給粉機變頻器的直流母線供電，給粉機變頻器工作保持正常
3)、檢修工作模式：
個別變頻器檢修, 直流端由斷路器、直流接觸器和隔離器件隔離 ，該直流回路不再參與電網(wǎng)晃電時的投運。

第五章 系統(tǒng)的控制邏輯

邏輯控制說明：
1． 變頻器啟動、停止控制邏輯
根據(jù)變頻器的原理，變頻器在交流供電或直流供電正常情況下在接受到啟動接點指令后，即可投入運行。在變頻器正常運行后有一反映變頻器運行狀態(tài)的接點信號閉合。變頻器運行調(diào)速指令由DCS 或PLC 送來的4－20mA 模擬信號實現(xiàn)。SIS系統(tǒng)只需變頻器或FSSS提供變頻器運行狀態(tài)信號，對變頻器控制方式和性能無任何改變。

2．安全給粉系統(tǒng)的邏輯圖
安全給粉系統(tǒng)的邏輯判斷由SIS的中央控制單元完成，并控制直流電源子系統(tǒng)的執(zhí)行單元來完成安全給粉系統(tǒng)的備份、投運和退出過程。
a. 輸入邏輯條件有：變頻器運行狀態(tài)接點信號， FSSS保護動作信號, 排粉機的的工作狀態(tài)信號和欠壓保護動作信號等。
b. 輸出邏輯條件有：斷路器、直流接觸器的閉合斷開信號
c. 變頻器交流母線電壓正常條件下直流支撐系統(tǒng)投入過程
變頻器電源端送入正常電壓，變頻器受電，內(nèi)部CPU準(zhǔn)備運行；控制設(shè)備、DCS 或PLC 或控制繼電器送來啟動運行指令。電機按模擬控制4－20mA 電流決定變頻器拖動電機的運行轉(zhuǎn)速；等到系統(tǒng)正常運行后變頻器狀態(tài)接點閉合。
安全給粉系統(tǒng)的SIS中央控制單元接受到變頻器運行狀態(tài)同時排粉機運行正常、FSSS未給出保護動作信號、且沒有欠壓保護動作信號，SIS中央控制單元經(jīng)過軟件運算，滿足系統(tǒng)備份條件時，向斷路器、直流接觸器發(fā)出合閘指令，這時各直流回路處于備份狀態(tài)。
d. 變頻器電源晃電時其直流母線電壓立刻下降；直流電源系統(tǒng)在變頻器母線電壓降到安全給粉系統(tǒng)直流電源母線電壓時，開始對變頻器供電，電機在這一過程中仍然保持不間斷運行。
e. 在電網(wǎng)晃電時間達到安全給粉系統(tǒng)設(shè)定的工作時間時或SIS中央控制單元接受到變頻器運行狀態(tài)變化或排粉機運行狀態(tài)變化或FSSS給出MFT動作信號，經(jīng)過運算滿足退出條件時，向斷路器、直流接觸器發(fā)出斷開指令，這時各直流回路處于退出狀態(tài)。
退出后，SIS中央控制單元在檢測到滿足備份條件時，發(fā)出控制信號，系統(tǒng)又恢復(fù)到備份狀態(tài)。
f. 根據(jù)用戶工藝條件，安全給粉系統(tǒng)直流電源具體工作時間可在調(diào)試時在人機界面上確定，單位為0.1S。

3、系統(tǒng)接線圖（圖略）

4、接制部分接線示意圖（圖略）

第六章 系統(tǒng)安全性

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CPU模塊出故障，另一個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)級三相異步電機保護模塊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AB LOGIX順序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

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，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，減少電氣保護環(huán)節(jié)，減少投資，且有很多其他行業(yè)的應(yīng)用案例。
巧妙通過壓差抑制蓄電池放電，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，又杜絕了因為導(dǎo)通模塊故障引起的給粉不平衡，避免了因為導(dǎo)通模塊閥值電壓過高引起的計時不準(zhǔn)，增加了系統(tǒng)的可用度。
通過軟件設(shè)置母線欠壓保護閥值和計時(0.1S)，使系統(tǒng)工作時間精確可控。
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)保護信號時快速撤出直流電源。
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外，還可擴充過流保護、超載保護、過壓保護、零序電流保護、負(fù)序電流保護、欠載保護、零序電壓保護等，只需軟件設(shè)置閥值即可。

兩種計時方式比較：
電廠給粉機安全調(diào)速系統(tǒng)專為火電廠媒粉爐和循環(huán)硫化床（CFB)鍋爐設(shè)計，附合電力行業(yè)設(shè)計標(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變頻器抗晃電解決方案。
該系統(tǒng)既解決了電網(wǎng)晃電時給粉機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，爐膛給粉平穩(wěn)。
實施后的效果：
1、取消大多數(shù)電廠現(xiàn)在對FSSS的給粉機全停邏輯2～5秒延時（這個延時期，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做到安全給粉系統(tǒng)最大工作時間，因為這個時期給粉機變頻器還是正常工作的。實際使用中根據(jù)電廠其他系統(tǒng)的抗晃電能力和備自投切換時間來設(shè)置這個延時和安全給粉系統(tǒng)的工作時間，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 8臺，九號爐12臺給粉機
總計：
電動機總數(shù)：76臺；
電動機總功率167.2KW；
其中：富士品牌變頻器8臺一組，施耐德品牌變頻器8臺一組，其余為三菱品牌變頻器60臺，共七組。
電廠發(fā)電機所用的給粉機電源有A、B兩段，分別控制4臺給粉機，其中九號爐的二段電源分別控制6臺給粉機。
電廠提供的現(xiàn)有接線條件：
一路380V/60A 3P+N+PE電源.
被保護變頻器的狀態(tài)干節(jié)點信號(要從FSSS取,干節(jié)點已經(jīng)被FSS占用).
被保護變頻器母線電源信號。
保護動作信號
被保護變頻器二次接線圖。
有關(guān)的工程設(shè)計條件，包括被保護變頻器盤內(nèi)布置圖。
2、安全給粉系統(tǒng)的主要配置：
1、設(shè)備組成
1）、設(shè)備基本參數(shù):
—蓄電池的輸出功率167.2KW。
—直流輸出回路76路，支持76臺變頻器。
—電池放電時間：167.2KW ≥2分鐘。
2）、設(shè)備基本組成及柜體安排
充電器柜 一臺 前后開門
直流控制柜 九臺 前后開門
蓄電池柜，整套蓄電池重量在3.9噸左右，具有單只蓄電池的自檢功能。共有一組中美合資冠軍12V-200AH/ 40節(jié)電池組成。并有
630A/1200V直流空氣開關(guān)分合并作短路保護和直流母線監(jiān)測系統(tǒng)。
柜體具體安排：
—充電器柜；冗余高頻DC 530V/10A 2臺模塊充電器、人機界面、中央監(jiān)測單元、DC/DC 24V控制電源。
—直流控制柜1有多條直流回路，一次線路含有直流斷路器、空氣開關(guān)、直流接觸器、直流隔離模塊等，二次線路有直流回路監(jiān)測單元和SIS子系統(tǒng)，SIS子系統(tǒng)由電機保護單元、中央控制單元等組成。柜內(nèi)還有DC/DC 24V控制系統(tǒng)電源、DC/DC220V執(zhí)行電源和人機界面。
直流控制柜2～直流控制柜8同上，
直流控制柜9柜有12條直流支撐回路，分別支撐9#爐中12臺給粉機變頻器，除直流回路增加以外，直流回路監(jiān)測單元和SIS子系統(tǒng)中央控制單元也有相應(yīng)變化。
各柜之間與HMI采用MODBUS485通訊方式傳遞數(shù)據(jù)。
由于現(xiàn)場九臺爐之間相隔較遠，最遠的二臺之間相距300米，因此柜體的安排采用如下方法：
1)、將系統(tǒng)的充電器柜和蓄電池柜集中定位在電廠低壓MCC控制室中，采用直流母線方式連接到每一個爐控室。充電器柜與蓄電池柜以及直流回路柜之間用95平方毫米的電纜輸送直流電壓，并有一根8芯屏蔽通訊線纜連接。
2）、直流回路柜定位在每個爐控室的給粉機變頻器交流母線柜旁，通過2.5mm2的直流電纜連接每臺變頻器的直流母線，通過2.5mm2的電纜采集變頻器兩段交流母線電壓， 通過1.5mm2線纜采集各保護動作信號。
3．方案的最終確定實施時，我們會提供：
系統(tǒng)就位的平面布置圖。
設(shè)備基礎(chǔ)安裝圖。
電氣條件圖、SIS邏輯圖、柜內(nèi)接線圖。設(shè)備荷重圖各一份，可用電子版發(fā)送。
3、系統(tǒng)的環(huán)境要求：
使用場所：戶內(nèi)
環(huán)境溫度：-10℃ — +50℃；電池室5℃--30℃
相對濕度：90%未結(jié)露
海拔高度：1000米以下
4、系統(tǒng)指標(biāo)：
1、 輸入電壓：380 + 10%VAC，3P+N+PE 頻率：50HZ + 1%。
2、 結(jié)構(gòu)尺寸
1） 每組直流電源柜為落地安裝式，防護等級：IP20
2） 進出線方式：下進下出線或按現(xiàn)場要求。
3）充電柜尺寸：　　　800×800×2260 （W×D×H）一臺
電池柜尺寸：　　　800×800×2260 （W×D×H）兩臺
直流回路柜尺寸：　　　800×600×2260 （W×D×H）九臺
上述電氣柜外形尺寸(包括是否前后開門)根據(jù)現(xiàn)場要求。
4） 整流器柜體頂部加裝2個風(fēng)扇，下側(cè)設(shè)有帶濾網(wǎng)的進風(fēng)口。
5） 每個柜均有銘牌，標(biāo)明其功能。
3、功能描述
1） 當(dāng)變頻器交流進線電源故障（失壓或短時停電）時，變頻器在該系統(tǒng)保護下，在設(shè)計時間內(nèi)連續(xù)正常運轉(zhuǎn)。
2） 安全給粉系統(tǒng)的直流電源F在線工作，變頻器供電電源由交流三相380V轉(zhuǎn)至直流530V供電時無間斷。
3） 電池組的備用時間根據(jù)設(shè)計，不少于2分鐘。
4） 在電池組放電過程中,若三相電源恢復(fù)正常,則變頻器供電自動切換至三相380V交流電源。
5） 交流電源晃電超過3秒鐘，應(yīng)自動分?jǐn)嘀绷鹘佑|器和直流斷路器，安全給粉系統(tǒng)的直流電源停止供電。
6） 具備系統(tǒng)自診斷及故障顯示功能。
7） 為延長蓄電池的使用壽命,充電系統(tǒng)具備“均充”與“浮充”功能，且能自動轉(zhuǎn)換。均充電壓、浮充電壓HMI可調(diào)。在正常操作期間，電池應(yīng)處于浮充狀態(tài)。
8） 電池組具備以下功能：
定時均充：即在每隔6個月（HMI可設(shè)定）自動均充一次。
欠壓均充：即電池放電至欠壓時，自動進行均充（交流正常時）
9） 具備各種工作狀態(tài)指示燈。
4、主要元器件選用說明
1) 電池組：使用中美合資冠軍蓄電池有限公司系列全密封免維護鉛酸蓄電池，七年設(shè)計壽命。
2）直流斷路器、接觸器、繼電器、熔絲、按鈕、指示燈等
A、電池輸出開關(guān)選用ABB空開，3極串聯(lián)，提高分?jǐn)嗄芰?，帶熱磁脫扣，速斷容?Ie。
C、接線端子。采用PHINIEX產(chǎn)品。
D、直流接觸器用ABB產(chǎn)品。
E、SIS子系統(tǒng)中央控制單元選用AB logix順序控制器。
F、控制柜選用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)電控柜。
G、采用5.7″觸摸屏，用以完成系統(tǒng)的運行控制。以報表和數(shù)據(jù)形式顯示設(shè)備的運行狀態(tài)、報警記錄等，并可即時修改設(shè)備的運行參數(shù)。在觸摸屏上存貯每次晃電時間，記錄時間精確到秒。最少存貯最近的100次晃電時間。
H、DC24V控制電源: DC//DC24V和220V模塊，選用廣東合資廠產(chǎn)品，輸入電源取自直流母線。
I、充電模塊：輸入電壓為380VAC±15%，輸出(浮充電壓值)可調(diào)，輸出電流10A,兩組串聯(lián)，充電器紋波電壓值﹤±2%。
J、導(dǎo)線：一次接線采用適合相應(yīng)電流電壓等級的銅芯導(dǎo)線或銅排。單元內(nèi)的二次接線采用最小截面為：電流回路2.5mm2, 電壓回路1.5mm2。所有端子連接片為壓緊型，所有端子適宜鏟形連接片的連接，線路兩端都要帶永久線標(biāo)。所有柜內(nèi)端子接線滿足外部電力電纜終端和控制電纜接線端子的要求。
K、指示燈、按鈕采用上海二工電器廠產(chǎn)品。
L、直流配電所用元件及控制柜均符合所用場合的電壓、電流要求。所有斷路器均應(yīng)有過負(fù)荷熱保護并有合適的電流定值，且所有斷路器在出廠前按定值進行校驗。配電柜側(cè)應(yīng)考慮所有屏蔽電纜的接地。