(河北国华沧东发电有限责任公司河北沧州061113)
摘要：火力发电厂辅助系统主要包括：输煤系统、锅炉补给水系统、凝结水精处理系统、氨区、除灰系统、除渣系统等。这些设备是火力发电厂正常运转所必不可少的。一般情况下这些辅助系统是全厂公用系统。随着电厂规模越来越大，机组数量越来越多，这些公用系统设备显得越来越重要。保证公用系统稳定运行被提上了重要的日程。这些系统多数采用PLC来进行控制。PLC不论是硬件还是软件已经是比较成熟和可靠的，故障率比较低。PLC电源在设计上不是特别可靠。本文主要对PLC系统电源的设置进行分析与研究，发现电源方面存在的隐患，找到消除隐患、提高电源可靠性的方法。
关键词：PLC；电源；可靠性
河北国华沧东发电有限责任公司（简称国华沧东电厂）位于河北省沧州市东部，建设有2台600MW亚临界燃煤机组，2台660MW超临界燃煤机组。除了4台发电机组外，配套建设有辅助系统设备，给主设备提供服务。
辅助系统主要有：输煤系统、锅炉补给水系统、凝结水精处理系统、氨区、除灰系统、除渣系统等。
这些设备是发电厂正常运转所必不可少的。为了节约投资，提高设备使用率，这些辅助系统是全厂公用系统。保证这些公用系统稳定运行被提上了重要的日程。这些系统多数采用PLC来进行控制。PLC不论是硬件还是软件已经是比较成熟和可靠的，故障率比较低。PLC电源的可靠性往往被忽略，往往存在这一些隐患。PLC电源失去会导致公用系统设备停止运行，给主机设备安全运行带来威胁。
1辅助系统简介
一些辅助系统短时间内停运不会影响到机组安全运行，而另外一些系统停运会影响机组安全运行甚至会造成机组跳闸。对与机组运行密切相关的重要系统做简单介绍。
1.1输煤系统
煤是火电厂的食粮，没有煤锅炉将无法燃烧。输煤系统主要功能是把从外部铁路运输过来的煤接卸并分类储存至煤场，把煤输送到锅炉原煤仓以供给锅炉使用。
输煤系统主要设备有输煤皮带、斗轮机、滚轴筛、碎煤机、除铁器、除尘器。
1.2凝结水精处理系统
凝结水精处理系统的主要功能是对进入机组的凝结水进行净化处理，使凝结水水质达到标准要求。
整个凝结水精处理系统分运行系统和体外再生系统两部分。精处理由三台50％容量的混床和两台再循环水泵组成，混床并列布置后，再经轴封加热器及低压加热器，最后进入除氧器。正常情况下，二台运行床运行，一台备用。如运行床故障无法投运，可把三台运行床全部撤出来，打开精处理装置的旁路阀，使凝结水走旁路，不会影响凝结水系统运行。
1.3氨区
国华沧东电厂每台机组设一套SCR脱硝装置，SCR反应器布置在省煤器之后空预器之前的烟道上。脱硝工艺采用SCR法，吸收剂为纯氨。
氨区系统的主要作用是储存液氨、制备并给脱硝系统供应氨气。主要设备有：液氨储罐、管道、液氨蒸发器、氨气缓冲罐。液氨由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入储氨罐内，用液氨泵将储槽中的液氨输送到液氨蒸发槽内蒸发为氨气，经氨气缓冲槽来控制一定的压力及其流量，然后与稀释空气在混合器中混合均匀，再送达脱硝系统。
2PLC控制系统功能
每一套辅助系统均安装有PLC控制系统。PLC控制系统起到大脑的作用。PLC控制系统的功能主要有：
一、实现对工艺设备的控制。PLC采集来自现场的信号，经过逻辑运算，发出控制指令，用来实现对工艺设备控制。
二、实现对工艺设备运行状态的监控。包括设备的启、停状态，工艺生产过程的各项参数，如：温度、压力、电流、液位等。
三、实现报警功能。当设备运行状态偏离正常工况，发出音箱报警，用来提示运行人员及时进行处理。
四、查询功能。可以查询各项运行参数的历史曲线，用来对设备状态进行劣化分析。可以查询故障记录、报警记录。一旦发生异常事件、事故，可以提供分析的依据。
3PLC电源现状分析
PLC电源系统给PLC各设备提供可靠的供电。电源系统由断路器、电源切换装置、保险、UPS装置、电源分配装置组成。
3.1电源重要性
失去电源，PLC系统将停止运行。输煤系统将无法上煤，如果长时间无法上煤，机组会被迫停运。氨区系统将无法正常运行，脱硝系统供氨会中断，脱硝系统被迫退出运行。会导致机组NOx超标排放，造成重大环境污染事件。精处理系统将无法正常运行，机组凝结水水质超标，给主机设备造成不良影响。如果旁路门无法及时打开，会导致机组跳闸。
3.2电源配置情况
PLC电源均使用交流220V电源，有两路供电电源。为了保证电源的可靠性，两路供电电源分别取自机组电气系统不同的PC段。两路电源接入到交流电源切换装置。交流电源切换装置的出口接入UPS装置。通过UPS装置给PLC控制系统各设备供电。主要用电设备有：PLC控制器、各层I/O机架、通讯设备、机柜照明、机柜风扇、监控上位机、打印机等。见图一。
图一PLC电源配置图
3.3电源的缺点
将控制系统的电源母线放在UPS之后，把所有电源集中在UPS上，UPS成为整个电源系统的关键，一旦老化或者故障，将导致整个控制系统失电瘫痪。而且UPS设备可靠性不高，受到供电条件变化，
UPS本身电器装置的老化、个别元器件过早失效等影响都会引起UPS故障。比如长期负充电状态导致电池老化，电解液失效。电池的寿命随环境温度升高而缩短等。无法保证控制系统安全。
对UPS的检修和维护困难，UPS电池需要定期检修维护，但是这种电源结构造成隔离措施比较困难，需要将整个系统停运，离线检修。
电源集中，交流和直流电源没有彻底分开，相互影响。交流电源失去，直流电源也受到影响，PLC控制系统容易受到影响干扰和损害。
PLC电源系统的交流电源切换和直流电源切换全部依靠220V交流切换器，一旦设备故障将造成无法进行主备电源切换，控制系统失电的风险隐患增加。
就地设备电源也取自电源柜，如开车语音器、速度检测控制箱、工业电视等。且没有断路器隔离，就地设备电源出现接地或短路就会引起整个电源柜电源跳闸。
4PLC电源改进措施
针对电源系统存在的问题，经过认真分析研究，对电源系统进行了改造。
把用电设备按其重要性、设备性质进行分类。重要设备包括：CPU控制器、各层I/O机架、通讯设备。这些设备一旦失电将导致工艺设备无法控制，设备状态无法监控。不仅会导致设备跳闸，还有可能导致事故的发生。非重要设备包括：机柜照明、机柜风扇、监控上位机、打印机、就地仪表等。这些设备短时间失电后不会对系统设备造成影响。
非重要设备依然采用两路交流220V供电。对交流电源切换装置进行更换，更换为静态切换开关,切换时间小于8ms。由切换开关的出口直接给用电设备供电，取消UPS装置。这样一旦发生一路电源失电，会及时切换至另一路电源，且切换时间足够短，不会导致设备失电。每个用电设备使用合理容量的空气开关，一旦有设备出现故障不会导致总电源开关跳闸。见图二。
重要设备供电方式改为直流24V电源供电。两路电源电源取自总电源开关，安装两台变压器，把220V交流电源变为24V直流电源。两路24V直流电源通过解耦二极管实现给PLC设备供电。CPU控制器、各层I/O机架的电源模块进行
图二改造后PLC电源配置图
更换，由交流220V电源模块更换为直流24V电源模块。直流电源相对交流电源使用在PLC设备更加安全，因为使用了解耦二极管，电源的切换将是无扰的。一旦一路电源失去，另外一路电源将能正常工作。直流配电见图三。
图三改造后PLC电源配置图
5改造效果分析
为了验证改造效果，对改造后的设备做试验。交流电源系统试验。试验前打开机柜照明灯，启动机柜风扇，操作员电脑处于正常运行状态，打开打印机。确认电源工作状态为A路工作，B路备用。把A路电源进行分闸，自动切换至B路电源。观察电脑、打印机均工作正常，未发生重新启动的现象。照明未见闪烁。风扇没有停转。重新把A路电源进行合闸，对B路电源进行分闸。各个设备状态均正常。进行了反复试验，各设备均能正常工作。
对直流系统使用同样的方法进行电源切换试验，CPU控制器正常工作，各I/O机架正常工作。
通过试验证明此种改造是可靠和可行的。改造完成后辅助PLC控制系统运行更加稳定。为机组的安全稳定运行奠定了坚实的基础。