Zusammenfassung: Das Ofensicherheitsüberwachungssystem (FSSS) ist ein essentielles Überwachungssystem für moderne, große Wärmekraftwerke und primär für den Anlagenschutz und die Brennersteuerung verantwortlich. Dieser Artikel beschreibt anhand des FSSS-Designs eines Kraftwerks in der Provinz Jilin dessen grundlegende Logik, Design und Anwendung. Schlüsselwörter: Kesselsicherheitsüberwachungssystem, Schutzlogik, Designfunktion. Einleitung: Das Ofensicherheitsüberwachungssystem (FSSS) ist ein essentielles Überwachungssystem für moderne, große Wärmekraftwerke und primär für den Anlagenschutz und die Brennersteuerung verantwortlich. Dieser Artikel beschreibt die grundlegende Logik, das Design und die Funktion des FSSS am Beispiel eines fossil befeuerten Kraftwerks in der Provinz Jilin. Schlüsselwörter: FSSS, Schutzlogik, Designfunktion. Einleitung: Das Ofensicherheitsüberwachungssystem (FSSS) besteht aus dem Brennersteuerungssystem (BCS) und dem Brennstoffsicherheitssystem (FSS). Das FSSS ermöglicht die intelligente, automatische Steuerung der Kessel während Anfahren, Betrieb und Abschalten. Das System überwacht kontinuierlich verschiedene Sicherheitsparameter während des Betriebs und reagiert automatisch auf Situationen, indem es Alarme auslöst oder die Anlage gemäß vordefinierter Steuerungslogik abschaltet. Dies verhindert die Ansammlung explosiver gasförmiger Brennstoffgemische im Brennraum und im Abgasrohr und unterbricht die Brennstoffzufuhr zum Brennraum in Situationen, die die Kesselsicherheit gefährden, wodurch Kesselunfälle wirksam verhindert werden. In den letzten Jahren hat sich mit dem kontinuierlichen Ausbau der Industrie in meinem Land auch die Energiewirtschaft rasant entwickelt. Großkraftwerke mit hohen Leistungsparametern werden gebaut und in Betrieb genommen. Die Bedeutung eines sicheren Anlagenbetriebs hat dadurch deutlich zugenommen. Flammenausfall und Deflagration in Kohlenstaubkesseln sind häufige Unfälle in Wärmekraftwerken. Werden bei einem Flammenausfall nicht umgehend Notfallmaßnahmen zur Unterbrechung der Brennstoffzufuhr ergriffen, kann es unter unkontrollierten Wiederzündungsbedingungen zu einer sofortigen Deflagration und damit zu einem Unfall kommen. Daher ist der Einsatz eines Kesselsicherheitsüberwachungssystems vorteilhaft für den normalen Kesselbetrieb und die Sicherstellung der Produktionsversorgung. 1. Technische Indikatoren: Alarm bei instabiler Verbrennung: Alarmwerteinstellung (ob jede Schicht die 4-aus-3-Logik erfüllt) Reinigungszeit: 3 Minuten Auslösebedingungen: (1) Ofenfeuer gelöscht (3/4-Logik), Verzögerung 3 Sekunden (2) Ofendruck hoch (2/3-Logik), Verzögerung 2 Sekunden (3) Ofendruck niedrig (2/3-Logik), Verzögerung 1 Sekunde (4) Luftzufuhr unterbrochen, und beide Luftzufuhrventilatoren fallen gleichzeitig aus (5) Gebläseunterbrechung, und beide Gebläseventilatoren fallen gleichzeitig aus (6) Verbrennungsunterbrechung: gleichzeitiger Ausfall der Kohlenstaub- und Ölzufuhr, Verzögerung 4 Sekunden (7) Wasserstand abnormal (hoch, niedrig), Verzögerung 10-20 Sekunden (8) Manuelle Auslösung: gleichzeitiges Drücken beider manueller Tasten Alarmbedingungen: Alarm bei instabiler Verbrennung (bestätigt durch Zugabe von Kohlenstaub oder Unterdruck) Störungsbedingte Maßnahmen: Auslösung der Kohlenstaubmühle, Abschaltung der Kohlenstaubmühle, Brennstoffmagnetventil auf thermisches Signal, Schutzschalter: (1) 4 Kohlenstaubschichten sind in Betrieb und haben länger als (1) als 5 Minuten; (2) die Druckplatte für den Feuerlöschschutz ist aktiviert. Betriebsbedingungen der Kesselanlage an verschiedenen Standorten: Druck- und andere Schutzschalter (K1) sowie Flammenschalter (K2) sind installiert. Bei Kesseln mit unreinem Betrieb wird K1 beim Zünden zuerst aktiviert, und der Flammenschutz K2 wird aktiviert, sobald die Last 50 % übersteigt, um eine reibungslose Zündung zu gewährleisten. Knotenfehleralarm: Es wird ein Online-Selbsttest der sechs Auslösedruckschalter durchgeführt. Wird ein Fehler an einem Druckschalter festgestellt, wird nach einer Verzögerung von 15 Sekunden ein Knotenfehleralarm ausgegeben. Hinweis: Wenn im Feuerraum keine Flamme mehr vorhanden ist (alle drei Flammenschichten sind erloschen) und alle acht Mahlwerke abgeschaltet sind, betrachtet die Hauptanlage dies als normale Abschaltung und gibt kein Flammenausfallsignal aus. Die Zufuhr zu den Mahlwerken muss zur Bestätigung wiederhergestellt werden. Sobald ein Zufuhrsignal an die Mahlwerksanlage anliegt, verzögert die Hauptanlage um 3 Sekunden, und die Flammenausfalllampe des Feuerraums leuchtet auf. 2. Projektfunktionen: Ofenflammenüberwachung, Alarm bei instabiler Verbrennung, Feuerlöschschutzlogik, Ausgabe des ersten Auslösegrundes, Erstauslösegrund, Unfallzeitpunkt, Ofenreinigungszeitpunkt, keine Zündzeit erforderlich, vollständiger Schutz (mit Schutz-Ein/Aus-Schalter), Knotenfehlerprüfung, Flammenfühlerprüfung, Schutz- und Selbsttestfunktionen. 3. Hardwarekonfiguration: Die SIMATIC S7-200-Serie eignet sich für die Automatisierung von Erkennung, Überwachung und Steuerung in verschiedenen Branchen und Anwendungsbereichen. Die leistungsstarken Funktionen der S7-200-Serie ermöglichen komplexe Steuerungsfunktionen sowohl im Einzelbetrieb als auch im Netzwerk. Daher bietet die S7-200-Serie ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis. Merkmale der S7-200-Serie: ● Extrem hohe Zuverlässigkeit ● Umfangreicher Befehlssatz ● Einfache Bedienung ● Komfortable Bedienung ● Viele integrierte Funktionen ● Echtzeitfähigkeit ● Leistungsstarke Kommunikationsfähigkeiten ● Zahlreiche Erweiterungsmodule Die S7-200-Serie nutzt ihre leistungsstarken Funktionen voll aus in verteilten Automatisierungssystemen. Ihr Anwendungsbereich reicht von der einfachen Relais-Ersatzsteuerung bis hin zu komplexen Automatisierungssteuerungen. Die Einsatzmöglichkeiten sind äußerst vielfältig und umfassen alle industriellen und zivilen Bereiche der automatischen Erkennung und Steuerung, darunter Werkzeugmaschinen, Anlagen, Kraftwerke, Infrastruktureinrichtungen, Umweltschutzanlagen usw. Beispiele hierfür sind: ● Stanzmaschinen ● Schleifmaschinen ● Druckmaschinen ● Maschinen für die Gummi- und Chemieindustrie ● Klimaanlagen ● Aufzugssteuerungen ● Antriebssysteme. Die SPS der S7-200-Serie ist mit 8 CPUs in 4 verschiedenen Basismodellen erhältlich. Diese Ausführung verwendet die CPU226: Sie integriert 24 Eingänge und 16 Ausgänge, was insgesamt 40 digitalen E/A-Punkten entspricht. Sie kann mit 7 Erweiterungsmodulen auf maximal 248 digitale oder 35 analoge E/A-Punkte erweitert werden. Es verfügt über 13 KB Programm- und Datenspeicherplatz, 6 unabhängige 30-kHz-Hochgeschwindigkeitszähler, 2 unabhängige 20-kHz-Hochgeschwindigkeitsimpulsausgänge und einen PID-Regler. Es besitzt 2 RS485-Kommunikations-/Programmierschnittstellen mit PPI-, MPI- und Freimodus-Kommunikationsfunktionen. Die I/O-Anschlussblöcke lassen sich als Ganzes leicht demontieren. Für Steuerungssysteme mit höheren Anforderungen bietet es mehr Ein-/Ausgangspunkte, eine stärkere Modulerweiterungsfähigkeit, eine höhere Laufzeit und leistungsfähigere interne integrierte Sonderfunktionen. Es kann vollständig an einige komplexe kleine und mittelgroße Steuerungssysteme angepasst werden. Erweiterungsmodul: Basierend auf der benötigten Anzahl analoger Ein-/Ausgangspunkte wählt dieses Design das EM235. EM235-Eigenschaften: 4AI/1AO, 0-10 V, 0-5 V, 0-20 mA. Touchscreen: Dieses Design verwendet einen MT500-Touchscreen. Dieser Touchscreen verfügt über eine leistungsstarke chinesische Bearbeitungssoftware, die die einfache Erstellung komplexer Mensch-Maschine-Schnittstellen ermöglicht. Es verfügt über eine Funktion für handschriftliche Nachrichten und ermöglicht einen dreistufigen Benutzerpasswortschutz. Standardmäßig sind eine Echtzeituhr (RTC) und Rezeptfunktionen integriert. Es unterstützt die Systemverbindung einer Maschine mit mehreren Bildschirmen sowie eines Bildschirms mit mehreren Maschinen. Zwei Kommunikationsschnittstellen und eine unabhängige Druckschnittstelle sind vorhanden (MT506-Produkte unterstützen keine Druckschnittstelle). Für OEM-Kunden können spezielle Kommunikationsprotokolltreiber für deren dedizierte Steuerungen entwickelt werden. Kommunikation: (1) Die S7-200 kommuniziert über ein PC/PPI-Kabel mit dem PC. Dieses Kabel ist speziell für Siemens 200 entwickelt. (2) Kommunikation zwischen der S7-200-Serie und dem MT500-Touchscreen (Kommunikationsport der CPU226): Kommunikationsporttyp RS485, Datenbits 8, Stoppbits 1, Baudrate 9600, Parität gerade, HMI-Stationsnummer 0, SPS-Stationsnummer 2, HMI-Verbindungsgeschwindigkeit 115200, SPS-Timeout-Konstante 3,0. 4. FSSS-Arbeitsprozess: (1) Systemstrukturdiagramm, (2) Steuerungsdiagramm. Abbildung 1-2: Konfiguration der FSSS-Systemsteuerungsausrüstung. 5. E/A-Liste, E/A-Zuordnungstabelle, E/A-Zuordnungstabelle (DO). 6. Fazit: Seit der Inbetriebnahme des Steuerungssystems im Kraftwerk Jilin im Jahr 2003 hat es sich in der Praxis bewährt. Das System ist stabil und zuverlässig, einfach manuell zu bedienen, leicht zu warten und verfügt über einen vollständigen Funktionsumfang. Referenzen: [1] Jiang Yunliang und Yang Daoyong, „Analyse des Kesselsicherheitsüberwachungssystems FSSS“ [J] Shanxi Electric Power Technology 1999 (2): 56-58 [2] SIMATIC S7-200 Programmierbare Steuerung – Handbuch und Produktkatalog [Z] 2002.9 [3] Touchscreen-Einführungshandbuch [4] Wu Zhongjun und Huang Yonghong, „Prinzipien und Anwendungen programmierbarer Steuerungen“ – Maschinenbauverlag 2003.8 [5] Zhou Wanzhen und Gao Hongbin, „SPS-Analyse und -Designanwendungen“ – Elektronikindustrieverlag 2004.8 [6] „Siemens S7-200 SPS – Ausführlich und leicht verständlich“ – Verlag der Universität für Luft- und Raumfahrt Peking [7] Li Xiuzhong, „Kesselausrüstung und Sicherheitstechnik“ – Shanghai Science Popularization Press 2003.12 [8] Zhang Liangyi et al., „Mikrocomputersteuerung für Industriekessel“ – Shanghai Jiaotong University Press 1991.2 [9] Fan Quangui, Wei Tiezheng und Wang Jun, „Kesselausrüstung und Betrieb von Wärmekraftwerken“, China Electric Power Press 2001.6 [10] Cen Kefa und Zhou Haochi (Hrsg.), Sicherheit und optimierte Betriebstechnik von Großkraftwerkskesseln, China Electric Power Press, August 2003. Über die Autoren: Yu Weiqing, männlich, Masterstudent am Lehrstuhl für Automatisierung, Fakultät für Telekommunikationstechnik, Technische Universität Dalian, Forschungsschwerpunkt: Entwicklung eines SPS-basierten Kesselbrandschutzsystems. Wang Jianguo, männlich, Masterbetreuer und Dozent am Lehrstuhl für Automatisierung, Fakultät für Telekommunikationstechnik, Technische Universität Dalian.