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2 重型燃气轮机仪控设计标准分析
燃气轮机生产研制过程中标准发挥了重要作用,其仪控设计开发过程也不例外,标准必须先行,先进的标准是产品质量的保证。
通过对现行国内外的燃气轮机仪控标准进行筛查整理分析,重型燃气轮机仪控设计过程中需要满足和采纳以下6类标准的要求:采购总体要求、安全可靠性要求、监测系统要求、环保要求、电磁兼容要求、联合循环热工要求。
2.1 采购总体要求
燃气轮机仪控采购的总体要求来自燃气轮机采购标准ISO3977,《燃气轮机:采购(GB/T 14099.3/ISO 3977-3)》标准在2004年进行了升版,2009年由中国机械工业联合会提出、全国燃气轮机标准化技术委员会(SAC/TC 259)归口,南京燃气轮机研究所等单位的多位专家将该标准转化为国标GB/T 14099.3。该标准给出了采购方从成套商采购各种用途的燃气轮机和燃气轮机系统及其辅助设备的设计要求,其中第6章包括了控制与仪器仪表的整体功能要求,对仪控系统总体功能地确定有重大指导意义。例如6.12.1.2给出了控制器冗余的设计依据:当非计划停机满足来采购方规定的最小次数是至关重要时,按照采购方与成套商之间的商定意见,可以为控制系统、电源、发动机测量仪和终端装置配备三套硬件提供三选二的控制方式,并实现损坏的控制部件或测量仪的在线更换 [4] 。
2.2 安全可靠性要求
随着仪控系统可靠性技术地发展,我国对安全相关系统的要求地不断提高,有关安全相关系统的标准也不断跟随国外标准制定机构而进行更新和完善,为了促进和规范燃气轮机安全相关的仪控保护系统的设计、制造和应用,国内外一直致力于制定相关的安全标准。
ISO技术委员会(ISO/TC192)近日制定出版了ISO21789:2009《燃气轮机的使用—安全(Gas turbineapplications-Safety)》。在开篇就指出基于IEC61508/ ISO14121-1的安全评估是凌驾于一切之上的设计准则。该国际标准化为供需双方提供了一套明确的、全球公认的安全要求,人们可以对比这些要求去评估与具体燃气轮机相关的风险,并且确保所有利益相关方有一个唯一的参照基准。
该标准虽然是欧盟法规,但这并不妨碍在欧盟以外的其他国家和地区的使用,然而该标准还未在国内进行转化。
IEC61850系列标准是涉及燃气轮机仪控设计领域非常普遍、通用和基础的规范,在世界上影响非常大,众多国内外招标文件经常规定仪控系统所需满足的安全完整性等级,成为进入燃气轮机仪控保护领域的基本门槛,下面以重型燃气轮机几大知名厂商为例进行说明。西门子燃气轮机保护系统采用AS620F(S5-95F/H)故障安全子系统,遵守SIL3的安全要求的认证 [5] 。法国阿尔斯通应用于轮机控制与保护的ALSPA系统的CE3500三重冗余子系统也获得了TUV的SIL3认证。美国通用也推出了Mark VIeS 安全控制系统,用于符合IEC61508的安全关键部件,使用ControlST套装软件来简化维护工作。日本三菱重工(MHI)2013年8月27日在其网站上公布,应用于燃气轮机控制与保护的DIASYS系统已经获得IEC 61508(SIL3)国际标准的功能安全认证。
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