熱控專業(yè)基礎知識培訓

1、熱控專業(yè) 基礎知識培訓,設備部 熱控室,第一部分 概述 第二部分 熱控設備 第三部分 熱控DCS基本概念 第四部分 熱控新技術在數(shù)字化電廠中的應用,第一部分 概述 一、熱控專業(yè)在電力行業(yè)的發(fā)展前景 近年來，發(fā)電機組正朝著高參數(shù)、大容量的方向發(fā)展，對機組自動化的要求日益提高，以“4C”（計算機、控制、通信、CRT）技術為基礎的現(xiàn)代火電機組熱工自動化技術也得到了迅速發(fā)展，熱工專業(yè)在電廠的地位也變得更加重要。,二、熱控專業(yè)主要作用 1、保證所有監(jiān)視點的準確性。 2、滿足電廠自動化控制的要求。 3、在機組運行工況出現(xiàn)異常時，除及時報警外，還能迅速及時地 按預定的規(guī)律進行處理，保證機組盡快恢復正常運行。

2、 4、在機組從運行異常發(fā)展到危急情況時，自動化設備能適時采取果斷措施進行處理，以保證設備及人身的安全。 5、在機組的啟停過程中，自動化設備又可根據(jù)熱狀態(tài)進行相應的控制。,三、熱工控制系統(tǒng)的組成,如上圖所示，熱工控制系統(tǒng)由控制對象和熱工控制設備組成。熱工控制設備是指從被控參數(shù)到控制機構的總稱。其中，變送器對被控參數(shù)進行測量的信號轉(zhuǎn)換?？刂破靼l(fā)出控制指令，使執(zhí)行器和控制機構動作，最終使生產(chǎn)過程自動地按照預定的規(guī)律進行。 在控制系統(tǒng)中，變送器是信息的源頭，控制器是信息的處理器，執(zhí)行器是信息的終端。 （下面將分別介紹組成熱工控制系統(tǒng)的各個部分）,第二部分 熱控設備 一、熱控設備的分類 熱控過程控制設備

3、是實現(xiàn)熱工過程控制的工具，其種類繁多，功能不同，結構各異。 按功能不同，可分為檢測儀表、顯示儀表、控制儀表和執(zhí)行器。 （1）檢測儀表：包括各種變量的檢測元件、傳感器等。 （2）顯示儀表：包括刻度、曲線和數(shù)字等顯示。 （3）控制系統(tǒng)：PLC、DCS系統(tǒng)等。 （4）執(zhí)行機構包括氣動、電動、液動等類型。,二、熱工測量和測量過程 研究熱工測量是了解自動控制的第一步，離開檢測數(shù)據(jù)運行人員將無法正確監(jiān)視、操作，離開檢測數(shù)據(jù)就無法實現(xiàn)自動控制被控對象。 下面選幾個典型測量元件及測量原理分別作簡單的介紹：,（一）溫度 在電廠熱力生產(chǎn)過程中，溫度是保證安全、經(jīng)濟發(fā)電的一個重要參數(shù)。溫度控制不好，可能導致鍋爐效率

4、降低，影響發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。 溫度測量儀表的分類：按照溫度測量方式的不同，溫度儀表可分為接觸式和非接觸式兩種類型。 1、接觸式溫度儀表 接觸式即測溫元件直接與被測介質(zhì)接觸，通過傳導或?qū)α鬟_到熱平衡，反映被測對象的溫度。接觸式溫度儀表按其工作原理可分為膨脹式、壓力式、電阻式和熱電式四種。,（1）熱電阻 熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件。熱電阻感溫元件是用來感受溫度的電阻器，它是熱電阻的核心部分，由電阻絲及絕緣骨架構成。 金屬熱電阻的電阻值隨溫度上升而增大，常用的有鉑熱電阻（測溫范圍為-200850）、銅熱電阻（-50150）和鎳熱電阻（-60180）3種。,（2）熱電偶 熱電偶測溫的

5、基本原理是熱電效應。把任意兩種性質(zhì)不同的導體或半導體連接成閉合回路，如果兩接點的溫度不同，在回路中就會產(chǎn)生熱電動勢，形成熱電流，這就是熱電效應。 熱電偶就是用兩種性質(zhì)不同的金屬材料一端焊接而成的。焊接的一端叫做熱端（測量端），未焊接的一端叫做冷端（參考端）。如果冷端（參考端）溫度恒定不變，則熱電勢的大小和方向只于兩種材料的特性和熱端（測量端）有關，且熱電勢與溫度之間有一固定的函數(shù)關系，利用這個關系及相關顯示儀表即可測量出溫度。 熱電偶的結構如圖：通常由1-熱電極; 2-絕緣管; 3-保護套管; 4-接線盒等主要部分構成， 熱電偶是應用最普遍、最廣泛的溫度測量元件。在火電廠中，主蒸汽、過熱器管壁

6、等的溫度都是采用熱電偶測量的。熱電偶一般用于測量1001600范圍內(nèi)溫度，用特殊材料制成的熱電偶還可測更高或更低的溫度。,2、非接觸式溫度儀表 非接觸式溫度儀表即感溫元件不與被測介質(zhì)相接觸，而是通過輻射或者對流實現(xiàn)熱交換來達到測溫目的的儀表。不僅可以測量移動或者轉(zhuǎn)動物體的溫度，而且可以通過掃描的方法測得物體表面的溫度分布，但是輻射式測溫一般只能測得亮度溫度或輻射溫度，為了求得真實溫度，還必須根據(jù)被測對象的溫度對測量值進行修正，可能受到輻射、距離、煙塵等影響，故測溫的準確性一般不高，通過常僅用于高溫測量。 非接觸式溫度儀表包括紅外測溫儀表（紅外法）、光學溫度計（亮度法）、光電溫度計（亮度法）、比

7、色溫度計（比色法）和輻射溫度計（輻射法）。,（二）壓力 壓力是工質(zhì)熱力狀態(tài)的主要參數(shù)之一。對保證壓力測量的準確性對于機組安全，經(jīng)濟運行有重要意義。例如主蒸汽壓力、凝汽器真空等，都是運行中需要連續(xù)測量監(jiān)視的重要參數(shù)。此外，差壓測量還廣泛應用在液位和流量測量中。 1、壓力表 壓力表按其測量精確度，可分為精密壓力表、一般壓力表。精密壓力表的測量精確度等級分別為0.1、0.16、0.25、0.4級，一般壓力表的測量精確度等級分別為1.0、1.6、2.5、4.0級。 壓力表按其測量范圍，分為真空表、壓力真空表、微壓表、低壓表、中壓表及高壓表。低壓表用于測量06MPA壓力值，中壓表用于測量1060MPA壓

8、力值，高壓表用于測量100MPA以上壓力值。 壓力表按其顯示方式分：指針壓力表、數(shù)字壓力表。,最常用的的指針壓力表是彈簧管壓力表，結構如圖 1彈簧管 2游絲 3指針 4小齒輪 5扇形齒輪6自由端 7連接杠桿 8支點 9固定端 彈簧彎管是由金屬管(無縫銅管或無縫鋼管)制成的。管子截面呈扁圓形或橢圓形，它的一端固定在支撐座上，并與汽水介質(zhì)相通；另一端是封閉的自由端，與杠桿連接。壓力越高，自由端向上翹起的幅度越大。這一動作經(jīng)過杠桿、扇形齒輪、小齒輪的傳動，使指針偏轉(zhuǎn)一個角度，在刻度盤上指示出壓力高低。當被測介質(zhì)壓力降低時，彈簧管要恢復原狀，指針退回到相應刻度處。 彈簧管壓力表出現(xiàn)線性誤差時，應調(diào)整拉

9、桿的活動螺絲。,2、壓力變送器 壓力變送器是一種接受壓力變量，經(jīng)傳感轉(zhuǎn)換后，將壓力變化量按一定比例轉(zhuǎn)換為標準輸出信號的儀表。由測壓元件傳感器（也稱作壓力傳感器）、測量回路和過程連接件三部分制作而成。如圖所示。 工作原理：當壓力直接作用在測量膜片的表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，測量膜片上的高精度電路將這個微小的形變變換成為與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，然后采用專用芯片將這個電壓信號轉(zhuǎn)換為工業(yè)標準的4-20mA電流信號或者1-5V電壓信號。,(三)流量 流量是指單位時間內(nèi)流經(jīng)管道有效截面的流體數(shù)量。測量管道或明溝中液體、氣體或蒸汽等流體流量的工業(yè)自動化儀表，又稱流量計。差壓式

10、流量計是目前火電廠使用最多的流量測量方法。 差壓式流量計是利用流體在節(jié)流元件前后的壓力變化情況來測量流量的流量計。流體充滿管道的流動稱為管流，在管流中放置一特制的中間有孔的節(jié)流件，流體流經(jīng)節(jié)流件時，其壓力和流速都發(fā)生了變化，變化情況如圖所示(圖中以孔板為例)。常見的節(jié)流件有孔板、噴嘴和長徑噴嘴。 差壓式流量計的工作原理：如圖所示，在截面1處，流體還未受到節(jié)流件的影響，流束充滿管道。流體流經(jīng)節(jié)流件時，流束收縮、速度加快、靜壓降低，至截面2時流束收縮到最小。 由于流體的性質(zhì)所決定，節(jié)流裝置測得的差壓與流量的關系是平方及平方根的關系，即 （q2p）,流體經(jīng)節(jié)流件時壓力和流速的變化情況(標準節(jié)流裝置適

11、用于截面形狀為圓形的管道，單相流體且充滿管道）,（四）液位 在電廠熱力生產(chǎn)過程中，液位是一個很重要的參數(shù)。隨著自動化水平的不斷提高，生產(chǎn)過程中對汽包水位、凝汽器水位、潤滑油箱油位等液位測量精度的要求越來越高。準確地測量容器液位并加以控制，對保證發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運行十分重要的。 根據(jù)液位計的工作原理，可分為直讀式、浮力式、電容式、靜壓式、聲學式、射線式、光纖式和核輻射式。 1、汽包水位 汽包水位測量在液位測量中最為重要，為防止鍋爐汽包滿水和缺水事故，防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求有很多明確要求。下面重點介紹汽包水位測量的原理：,汽包差壓式水位測量裝置主要由連通管、平衡容器、引壓管、變送器

12、組成。 汽包內(nèi)的飽和蒸汽在凝結球（平衡容器）內(nèi)不斷散熱凝結，平衡容器內(nèi)的液面總是保持恒定，所以正壓管內(nèi)的水柱高度是恒定的，負壓管的水柱高度則隨著水位H而變化。,由正負壓引入口得到的差壓信號為： P = P+ - P- = L1g Hg+ (L-H) g = Lg(1 -)- Hg(-)式中H為容器水位； 1 -平衡容器中水的密度； -汽包壓力下飽和水的密度； -汽包壓力下飽和汽的密度。 由上式可知，當平衡容器的安裝結構一定（即L確定）、汽包壓力一定（、確定）及1一定的條件下，正負壓管的差壓輸出P與汽包水位H呈反向線性關系，即水位越低，差壓越大。,2、導波雷達液位計 導波雷達液位計是依據(jù)時域反射

13、原理為基礎的雷達 液位計。 雷達液位計的電磁脈沖以光速沿鋼纜或探棒傳播， 當遇到被測介質(zhì)表面時，雷達液位計的部分脈沖被反射形成回波并沿相同路徑返回到脈沖發(fā)射裝置，發(fā)射裝置與被測介質(zhì)表面的距離同脈沖在其間的傳播時間成正比，經(jīng)計算得出液位高度。 導波雷達液位計的技術優(yōu)勢：測量不受介質(zhì)變化、溫度變化、惰性氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。 雷達液位計的精度為5mm，量程60米，耐250度高溫、40公斤高壓，雷達液位計適用于爆炸危險區(qū)域。 其他還有轉(zhuǎn)速測量、振動測量、氧量測量等不再贅述。,三、執(zhí)行機構 1、作用：生產(chǎn)過程的信息從變送器引入，經(jīng)控制器或DCS運算處理后，輸出操作指令給執(zhí)行器的控制生產(chǎn)過程，

14、或有操作員站發(fā)出的人工操作指令給執(zhí)行機構控制生產(chǎn)過程。 如果選擇或使用不當，可能會導致自動控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)下降，控制失靈，甚至因介質(zhì)的易燃、易爆、有毒，而造成嚴重的生產(chǎn)事故。 2、對于執(zhí)行機構最廣泛的定義是：一種能提供直線或旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動裝置，它利用某種驅(qū)動能源并在某種控制信號作用下工作。 執(zhí)行機構按使用能源可分為氣動、電動和液動三大類。氣動執(zhí)行機構是使用壓縮空氣作為能源，電動執(zhí)行機構使用電能作為能源，液動執(zhí)行機構使用高壓液體（如抗燃油）作為能源。 下面對三種執(zhí)行機構的工作原理、優(yōu)缺點等分別予以介紹。,（一）氣動執(zhí)行機構 氣動執(zhí)行機構的分類： 1、按執(zhí)行機構工作方式分為：直行程和角行程。 2

15、、按執(zhí)行機構作用形式分為：單作用和雙作用。 3、按執(zhí)行機構調(diào)節(jié)形式分為：調(diào)節(jié)型和開關型。 氣動執(zhí)行機構可以分為單作用和雙作用兩種類型。執(zhí)行器的開關動作都通過氣源來驅(qū)動執(zhí)行的叫做雙作用。單作用的開關動作只有開動作是氣源驅(qū)動，而關動作是彈簧復位。,氣動執(zhí)行機構優(yōu)點： 1、接受連續(xù)的氣信號，可輸出直線位移，也可輸出角位移。 2、移動速度、輸出功率較大。 3、檢修維護簡單，對環(huán)境的適應性好。 4、具有防爆功能。 5、其他 氣動執(zhí)行機構缺點： 控制精度較低。,（二）電動執(zhí)行機構 工作原理：電動執(zhí)行器由兩相伺服電動機、減速器和位置變送器三部分組成。兩相電動機接受伺服放大器或者電動操作器送入的信號而轉(zhuǎn)動，經(jīng)

16、減速器減速后，輸出力矩和轉(zhuǎn)角去控制閥門動作；與此同時，位置變送器根據(jù)閥門的位置，輸出角位移轉(zhuǎn)換成位置反饋電流（420mA DC）,電動執(zhí)行機構優(yōu)點： 1、高度的穩(wěn)定和用戶可應用的恒定的推力。最大執(zhí)行器產(chǎn)生的推力可高達225000kgf，能達到這么大推力的只有液動執(zhí)行器，但液動執(zhí)行器造價要比電動高很多。 2、輸出的推力或力矩基本上是恒定的，可以很好的克服介質(zhì)的不平衡力，達到對工藝參數(shù)的準確控制，所以控制精度比氣動執(zhí)行器要高。 3、通過配用伺服放大器很容易實現(xiàn)正反作用及三斷保護。而氣動執(zhí)行器必須借助于一套組合保護系統(tǒng)來實現(xiàn)保位。 電動執(zhí)行機構缺點： 1、結構較復雜，更容易發(fā)生故障。 2、電機如果調(diào)

17、節(jié)太頻繁，容易造成電機過熱。 3、運行較慢，不如氣動、液動執(zhí)行器速度快。,（三）液動執(zhí)行機構 液動執(zhí)行機構由錯油門、油動機和反饋杠桿組成。 因為液壓執(zhí)行機構的響應速度快，輸出推力大，是其他類型執(zhí)行機構所無法取代的，所以數(shù)字電液調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)（DEH）的執(zhí)行機構仍采用液壓調(diào)速系統(tǒng)的油動機-液動執(zhí)行結構。由于DEH液動執(zhí)行機構的功能是把電信號轉(zhuǎn)換為油動機活塞的機械位移，所以也稱其為電液伺服執(zhí)行結構。,液動執(zhí)行機構優(yōu)點： 1、當需要異常的抗偏離能力和高的推力以及快的行程速度時，我們往往選用液動或電液執(zhí)行機構。因為液體的不可壓縮性，采用液動執(zhí)行器的優(yōu)點就是較優(yōu)的抗偏離能力，這對于調(diào)節(jié)工況是很重要的，因為

18、當調(diào)節(jié)元件接近閥座時節(jié)流工況是不穩(wěn)定的，越是壓差大，這種情況越厲害。 2、液動執(zhí)行機構運行起來非常平穩(wěn)，響應快，能實現(xiàn)高精度的控制。 液動執(zhí)行機構缺點：就是造價昂貴，體檢龐大笨重，特別復雜和需要專門工程，所以大多數(shù)用在一些諸如電廠比較特殊的場合。,（四）三種執(zhí)行機構的特點比較,第三部分 DCS基本概念 集散控制系統(tǒng)（Distributed control system）是以微處理器為基礎的對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡稱DCS系統(tǒng)。 整個裝置繼承了常規(guī)儀表分散控制和計算機集中控制的優(yōu)點，克服了常規(guī)儀表功能單一、人-機聯(lián)系差以及單臺微型計算機控制系統(tǒng)危險性高度

19、集中的缺點，既實現(xiàn)了在管理、操作和顯示三方面集中，又實現(xiàn)了在功能、負荷和危險性三方面的分散。DCS系統(tǒng)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中起著重要的作用。 DCS分散控制系統(tǒng)指控制功能分散、風險分散，操作顯示集中、采用分布式結構的智能網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。,一、DCS系統(tǒng)的硬件構成 工程師站：提供技術人員生成控制系統(tǒng)的人機接口，主要用于系統(tǒng)組態(tài)和維護，技術人員也可以通過工程師站對應用系統(tǒng)進行監(jiān)視。 操作員站：提供技術人員與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的人機交互界面，用于監(jiān)視可以完成數(shù)據(jù)的狀態(tài)值顯示和操作員對數(shù)據(jù)點的操作。 歷史站：保存整個系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，供組態(tài)軟件實現(xiàn)歷史趨勢顯示、報表打印和事故追憶等功能。,運行員 操作站,運行員

20、操作站,優(yōu) 化 計算站,通 信 接 口,基 本 控制單元,基 本 控制單元,Snet,管理級 計算機,管理級 計算機,工程師 工作站,Mnet,Cnet,通 信 接 口,基 本 控制單元,基 本 控制單元,過 程 控制站,通 信 接 口,數(shù)據(jù)輸入 輸出單元,數(shù)據(jù)輸入 輸出單元,數(shù)據(jù) 采集站,過 程 控制站,分散控制系統(tǒng)的結構,操作員站,Laser color Printer,LOCAL REMOTE I/O,TO SWITCH,DAS,ECS,IP SWITCH,鍋爐金屬壁溫 發(fā)電機線圈溫度,分散控制系統(tǒng)的結構,二、DCS系統(tǒng)功能組成部分 1、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS） 2、模擬量控制系統(tǒng)（MCS

21、） 3、汽機及鍋爐側(cè)順序控制系統(tǒng)(SCS) 4、電氣側(cè)順序控制系統(tǒng)(ECS) 5、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS） 6、汽輪機控制系統(tǒng)（DEH） 7、小汽輪機控制系統(tǒng)（MEH）,（一）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS） 1、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS），是指采用數(shù)字計算機控制系統(tǒng)對工藝系統(tǒng)和設備的運行參數(shù)、狀態(tài)進行檢測，對檢測結果進行處理、記錄、顯示和報警，對機組的運行情況進行運算分析，并提出運行指導的監(jiān)視系統(tǒng)。,2、DAS有下列功能： （1）顯示：包括操作顯示、成組顯示、棒狀圖顯示、 報警顯示、趨勢顯示等 （2）制表記錄：包括定期記錄、報警記錄、事故順序（SOE）記錄、操作記錄等 （3）歷史數(shù)據(jù)存儲和檢索

22、（4）性能計算,（二）模擬量控制系統(tǒng)（MCS） 1、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）指通過控制變量自動完成被控制變量調(diào)節(jié)的回路。通過前饋和反饋作用對機爐及輔助系統(tǒng)的過程參數(shù)進行連續(xù)自動調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)總稱。 包含過程參數(shù)的自動補償和計算、自動調(diào)節(jié)、控制方式無擾動切換、以及偏差報警等功能。,2、自動控制基礎理論 （1）被調(diào)量：控制過程被調(diào)節(jié)的物理量。 （2）設定值：在控制過程中被調(diào)量需要達到的數(shù)值。 （3） 控制對象：過熱減溫水調(diào)門 （4）偏差=設定值-被調(diào)量 （5）閉環(huán)控制：即反饋控制系統(tǒng)，被調(diào)量反饋回來與設定值形成偏差輸入到PID，PID根據(jù)偏差進行調(diào)節(jié)。一般的控制系統(tǒng)均為閉環(huán)控制系統(tǒng)。 （6）開環(huán)控

23、制：控制指令直接輸入PID（只有比例作用）被調(diào)量不參與調(diào)節(jié),（7）PID及前饋： Y=Ke + 1/T1*edt + Td*de/dt + D 比例作用Ke ：根據(jù)相應的偏差乘以比例系數(shù)進行調(diào)節(jié)，比例作用太大會超調(diào)，但不會振蕩。 積分作用1/T1*edt ：相應的偏差在積分時間內(nèi)調(diào)為零，太大的話會引起振蕩。 前饋D ：作用是補償調(diào)節(jié)對象動態(tài)特性的遲延和慣性，加快被調(diào)量的響應，在調(diào)節(jié)過程中起到粗調(diào)的作用。,（8）控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標： 動態(tài)品質(zhì)指標 穩(wěn)態(tài)品質(zhì)指標 過渡過程衰減率（=1-y3/y1） 穩(wěn)定時間 實際功率變化速率 負荷響應時間（負荷響應純遲延 時間） 以下是電力行業(yè)的具體相關標準。,3

24、、MCS主要控制回路介紹 3.1 協(xié)調(diào)控制(CCS) CCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)指將鍋爐-汽輪發(fā)電機組作為一個整體進行控制，通過控制回路協(xié)調(diào)鍋爐汽輪機在自動狀態(tài)下運行給鍋爐、汽輪機的自動控制系統(tǒng)發(fā)出指令，以適應負荷變化的需要，盡最大可能發(fā)揮機組的調(diào)頻、調(diào)峰的能力，它直接作用的執(zhí)行級是鍋爐燃料控制系統(tǒng)和汽輪機控制系統(tǒng)。,3.1.1協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運行方式 機跟爐控制方式(TF) 鍋爐主控在手動控制方式，汽機主控在自動控制方式（自動調(diào)壓方式） 爐跟機控制方式(BF) 汽機主控在手動控制方式，鍋爐主控在自動控制方式（自動調(diào)壓方式） 爐跟機為主的協(xié)調(diào)控制方式(CCS) 汽機主控和鍋爐主控都在自動控制方式。鍋爐主控

25、自動調(diào)壓，且接受目標負荷導前信號；汽機主控自動調(diào)功，且參與電網(wǎng)調(diào)頻，同時參與壓力限制調(diào)節(jié),3.1.2 CCS控制系統(tǒng)能平穩(wěn)地實現(xiàn)下列功能： 頻率協(xié)調(diào)：汽機轉(zhuǎn)速控制用于維持系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定。機組負荷指令自動跟蹤實際測得的發(fā)電機負荷，以避免產(chǎn)生擾動。 限制：當被控容量或允許出力達到最大最小限值時應發(fā)出閉鎖增、閉鎖減。 快速減負荷（RUNBACK）： 是針對機組主要輔機故障采取的控制措施，即當主要輔機（如給水泵、送風機、引風機）發(fā)生故障機組不能帶滿負荷時，快速降低機組負荷的一種措施。所有的RUNBACK自動完成。當發(fā)生RUNBACK時，控制系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換到機跟隨TF運行方式。,3.1.3協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成

26、 機組負荷指令處理回路 RUN BACK回路 一次調(diào)頻回路 壓力設定回路 鍋爐主控 汽機主控 熱值校正回路 燃料主控,()機組負荷指令處理回路 機組負荷指令處理回路的主要功能是：接受電網(wǎng)調(diào)度中心給出的負荷指令或者機組運行人員要求改變負荷的指令，根據(jù)機組運行情況，將其處理成與機、爐當前運行狀態(tài)相適應的機組實際負荷指令，分別送到鍋爐主控系統(tǒng)和汽機主控系統(tǒng)，作為機爐動作的指揮信號。 ()RB 在機組主機運行正常的情況下，單元機組所能帶的最大負荷的數(shù)值，完全取決于機組主要輔機的工作狀態(tài)，由于主要輔機跳閘而引起的快速減負荷就稱為RB。 ()一次調(diào)頻回路 一次調(diào)頻回路是將DEH送來的頻率偏差信號轉(zhuǎn)換成負荷

27、偏差，然后進過限幅和和限速后送至鍋爐主控系統(tǒng)和汽機主控系統(tǒng)，以快速響應一次調(diào)頻信號，根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化而相應的增減負荷。,() 鍋爐主控 鍋爐主控系統(tǒng)的主要功能是接受功率回路的實際負荷指令，經(jīng)過PID調(diào)節(jié)運算后將指令送至燃料主控系統(tǒng)與風量控制回路，調(diào)節(jié)鍋爐的出力，使鍋爐出力與實際負荷指令相匹配。 (5)汽機主控 汽機主控主要包括兩個控制回路，一個是以壓力控制器為中心的機前壓力控制回路，一個是以功率控制器為中心的負荷控制回路。前者運行在汽機跟隨方式，后者對應于機組的協(xié)調(diào)控制方式。在自動方式下，汽機主控的輸出作用于DEH，控制汽輪機調(diào)節(jié)汽門的開度，以實現(xiàn)壓力或負荷的控制.,(6)熱值校正回路 自動

28、校正煤的發(fā)熱量，使燃料量迅速響應煤質(zhì)的變化。 (7)燃料主控 燃料主控系統(tǒng)將鍋爐主控輸出作為燃料量指令，此燃料量指令與總?cè)剂狭康钠钏椭寥剂险{(diào)節(jié)器進行運算，自動產(chǎn)生燃料主控輸出指令，燃料主控輸出分配給各臺處于運行中的給煤機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，作為給煤機煤量目標值。,以下介紹機爐側(cè)其他主要控制回路 給水控制 一次風壓力控制 爐膛壓力的控制控制 送風機控制和氧量校正 主蒸汽溫度、再熱汽溫控制 除氧器水位控制,3.2 給水控制 在啟動和低負荷時，單沖量汽包水位控制應調(diào)節(jié)電動給水泵轉(zhuǎn)速及給水管道上的啟動調(diào)節(jié)閥。在蒸汽參數(shù)穩(wěn)定、給水流量允許的情況，控制系統(tǒng)可自動切換到三沖量汽包水位控制。,3.3主蒸汽溫度、再

29、熱汽溫控制 過熱器汽溫調(diào)節(jié)主要為噴水減溫，分二級噴水減溫?？刂频谝患壓偷诙夁^熱器的出口溫度。 在低負荷、汽機跳閘及MFT時應將噴水閥關閉嚴密。應設計與噴水截止閥（閉鎖閥）的聯(lián)鎖，以防止汽機進水，并在低負荷工況時防止閥門的閥芯磨蝕。 在規(guī)定的鍋爐運行范圍內(nèi)，控制末級再熱汽溫。再熱汽溫控制是采用擺動噴嘴的方法控制再熱蒸汽溫度。如果再熱汽溫度與設定值有偏差，改變擺動噴嘴的角度。在擺動噴嘴調(diào)溫超過定值一定溫度時，再投噴水調(diào)節(jié)。以確保再熱蒸汽溫度。,3.4爐膛壓力的控制 平衡負壓運行，通過控制引風機葉片位置，維持爐膛壓力恒定在設定值。 系統(tǒng)應將風量指令信號作為超前變化的前饋信號，使爐膛負壓的波動最小。

30、 在發(fā)生MFT時，應在壓力控制系統(tǒng)中產(chǎn)生一個超馳控制信號，使引風機快速關小。該信號（MFT火焰喪失）應隨時間而衰減（時間可調(diào)），直至恢復正常的檔板控制。不需要運行人員干預，并且對控制系統(tǒng)不產(chǎn)生擾動。,3.5送風機控制和氧量校正 通過調(diào)節(jié)送風機葉片的位置，來控制鍋爐二次風量，達到最佳燃燒工況。 通過兩個總風道上的一次元件，分別測得鍋爐送風風量，該測量結果應是經(jīng)溫度補償?shù)碾p重化測量，各測量值的總和（加上磨煤機總一次風風量）形成一個總的鍋爐總風量信號，該信號可用來限制總負荷指令和總?cè)剂狭俊?當總風量降低到比吹掃值低5%時（滿容積風量百分比），觸發(fā)MFT動作。 鍋爐總風量由氧量校正回路進行修正，氧量是

31、在省煤器后的煙道中測得。,3.6一次風壓力控制 一次風壓力的設定值是負荷的函數(shù)。通過調(diào)節(jié)一次風機變頻器（轉(zhuǎn)速）來控制一次熱風母管的壓力。,3.7除氧器水位控制 除氧器水位控制的任務首先是維持規(guī)定的正常水位，保證給水泵不汽蝕，如果水位過低，會使給水泵人口靜壓頭減少，影響給水泵安全工作，如果水位過高，會使給水經(jīng)汽輪機抽汽管倒流至汽輪機，引起水擊事故或給水箱滿水、 除氧器振動、排氣帶水等。,（三）順序控制系統(tǒng)(SCS) SCS順序控制系統(tǒng)指對火電機組的輔機及輔助系統(tǒng)，按照運行規(guī)律規(guī)定的順序（輸入信號條件順序、動作順序或時間順序）實現(xiàn)啟動或停止過程的自動控制系統(tǒng)。 順序控制系統(tǒng)（SCS）包括鍋爐、汽機

32、（包括發(fā)電機）的主要輔機設備及系統(tǒng)的控制、聯(lián)鎖、保護功能。SCS設計為功能組級、功能子組級和驅(qū)動級三級控制的層次性結構。,1、順控步序設計 1）順序啟動和順序停止的投入（啟動） 2）啟動和停止步序的中止（停止） 3）步序失敗 4）步序完成,2、主/備用設備的預選和聯(lián)鎖啟/停 1）順控設備預選及聯(lián)鎖 對于雙冗余的設備，在順控步序可預選某臺為主啟設備。在順控投入過程中自動啟動主啟設備，如主啟設備啟動失敗，則自動聯(lián)鎖啟動另一臺設備。 2）備用聯(lián)鎖 當備用聯(lián)鎖功能投入后，主設備的運行受到監(jiān)視，當主設備事故跳閘或出現(xiàn)聯(lián)動條件時，備用設備自動啟動。,3、驅(qū)動級功能設計 驅(qū)動級設備由運行員在操作畫面上操作，

33、并有如下的功能： 1)啟動（開）允許。 2)停止（關）允許。 3)保護聯(lián)鎖：具有最高優(yōu)先級。 4)自動啟動（開）和自動停止（關）。 5)狀態(tài)反饋。,（四）電氣側(cè)順序控制系統(tǒng)(ECS) 電氣控制系統(tǒng)擔負廠用6KV及380V以及發(fā)變組勵磁系統(tǒng)的主要量的監(jiān)視及設備的操作。 主要有對發(fā)變組、勵磁系統(tǒng)，高壓變有載調(diào)壓開關及6KV公用廠用變，汽機鍋爐廠變，380V汽機鍋爐MCC電源，脫硫變，除灰變，化水變，電除塵變，輸煤變，機鍋爐照明及檢修變，110V直流系統(tǒng)，220V直流系統(tǒng)，UPS系統(tǒng)，保安電源等功能組的控制。,(五)鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS） FSSS爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)指對鍋爐點火和油槍進行程序

34、自動控制，防止鍋爐爐膛由于燃燒熄火、過壓等原因引起爐膛爆炸（內(nèi)爆或外爆）而采取的監(jiān)視和控制措施的自動系統(tǒng)。其包括燃燒器控制系統(tǒng)BCS和爐膛安全系統(tǒng)FSS。 1、燃燒器控制系統(tǒng)（BCS）：對油燃燒器和給煤機的安全點火、投運和切除。,2、爐膛安全系統(tǒng)（FSS） 監(jiān)視鍋爐和汽輪發(fā)電機組的運行工況，并在檢測到危害人員和設備安全的工況時，發(fā)出主燃料跳閘（MFT）信號、鍋爐跳閘（BT）信號。 MFT（BT）繼電器柜（獨立于DCS設置，由FSSS的輸出激勵，或者由輔控臺上的MFT/BT手操按鈕的觸點激勵） 3、FSSS的功能 爐膛吹掃 油燃料系統(tǒng)泄漏試驗 燃料跳閘,2.1 MFT總?cè)剂咸l MFT總?cè)剂咸l

35、指保護信號指令動作或由人工操作后，快速切斷進入爐膛的所有燃料而采取的措施。 主燃料跳閘（MFT） 油燃料跳閘（OFT） 2.2 BT鍋爐跳閘 鍋爐主要輔機跳閘（一次風機、二次風機、引風機等），聯(lián)動MFT。,（六）汽輪機控制系統(tǒng)（DEH） DEH汽輪機數(shù)字式電液控制系統(tǒng)，是按電氣原理設計的敏感元件、數(shù)字電路以及按液壓原理設計的放大元件和液壓伺服機構構成的汽輪機控制系統(tǒng)。,1、DEH的基本工作過程： DEH系統(tǒng)接受外界輸入的轉(zhuǎn)速和負荷目標值信號，以及轉(zhuǎn)速和負荷變化率信號，通過DEH數(shù)字系統(tǒng)的設定值形成邏輯（計算程序），按運行方式確定汽輪發(fā)電機可以接受的轉(zhuǎn)速設定值或負荷設定值。 在轉(zhuǎn)速控制階段，轉(zhuǎn)速

36、設定值與機組實際轉(zhuǎn)速信號進行比較，求偏差，在轉(zhuǎn)速控制回路中經(jīng)過比例積分運算，形成流量請求信號，送至閥門管理程序。 閥門管理程序根據(jù)流量請求信號計算出閥位開度請求信號（閥位給定值）送入執(zhí)行機構。,在負荷控制階段，若DEH遙控未投，負荷設定值輸入到負荷控制回路，經(jīng)一次調(diào)頻修正后再與功率反饋信號進行比較，經(jīng)調(diào)節(jié)運算形成功率（流量）請求值，必要時該值還與調(diào)節(jié)級壓力進行比較運算，輸出流量請求信號送給閥門管理程序；若DEH遙控投入，則負荷設定值經(jīng)標度轉(zhuǎn)換后直接作為流量請求信號輸入到閥門管理程序。 在執(zhí)行機構中，閥位給定值數(shù)字量信號送入DEH的模擬系統(tǒng)，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后，送入伺服放大器與閥位反饋比較，求偏差，放

37、大后的電流信號送至電液轉(zhuǎn)換器線圈，電流在線圈上產(chǎn)生磁力（有方向），該磁力的方向控制電液轉(zhuǎn)換器與油動機之間的進、泄油。最終控制閥門開度，以實現(xiàn)汽輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速控制和負荷控制。,BR,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器,負荷調(diào)節(jié)器,執(zhí)行機構,T2,T,LVDT,運行人員手動來,閥位給定,DEH的工作方式示意圖,T,OA,VMP,CCS來,T1,汽輪發(fā)電機組,T,ATC,AS,遙控？,調(diào)節(jié)器,伺服系統(tǒng),閥 門,汽輪機,閥門管理程序,給定值選擇處理回路,TPC,RB,CCS,OA,ATC,AS,OPC和ETS,T,手動,LVDT,檢測回路,n,N,轉(zhuǎn)速、功率反饋,ASL;BR;WS3090,DEH的系統(tǒng)構成簡圖,2、調(diào)節(jié)系

38、統(tǒng)功能介紹 升速控制： 根據(jù)機組熱狀態(tài)，可控制機組按經(jīng)驗曲線完成升速率設置、暖機、過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，直到3000r/min定速。 同期并網(wǎng)：可與自動準同期裝置配合，將機組轉(zhuǎn)速調(diào)整到電網(wǎng)同步轉(zhuǎn)速，以便迅速完成并網(wǎng)操作。并網(wǎng)時，自動使發(fā)電機帶上初負荷。 閥控方式： 司機通過CRT設置目標閥位或按增、減按鈕改變總閥位給定值（單位為%），來調(diào)整機組負荷。,功控方式： 根據(jù)司機設置的目標負荷（單位為MW），自動調(diào)整機組負荷。 壓控方式：根據(jù)司機設置的目標主汽壓力（單位為MPa），自動調(diào)整主汽壓力。 CCS方式: 接受CCS主控器負荷管理中心來的負荷指令信號，自動調(diào)整機組負荷。 一次調(diào)頻: 不調(diào)頻死區(qū)在030

39、r/min內(nèi)連續(xù)可調(diào),初值為12r/min。不等率在3%6%內(nèi)連續(xù)可調(diào)，初值為4.5%。功控、閥控均具有一次調(diào)頻能力。,3、限制保護功能緊急手動 伺服單元在緊急手動方式下，操作員通過備用手操盤的增、減按鈕直接控制油動機。增、減速率為30%/min。 高負荷限制 負荷大于限制值時，高負荷限制動作，總閥位給定以6%/min的速率下降。 超速限制 轉(zhuǎn)速超過3090r/min時，OPC動作，關調(diào)門。當轉(zhuǎn)速小于3060r/min時，控制恢復正常。油開關跳閘時，目標給定等于3000r/min，調(diào)門立即關2秒后控制恢復正常。,閥位限制 總閥位給定小于閥位限制值。當改變閥位限制值后，總閥位給定以6%/min的

40、速率減到此限制值。 主汽壓力低限制 主汽壓力低于主汽壓力限制值時，主汽壓力低限制動作，總閥位給定以6%/min的速率下降。 快卸負荷 鍋爐系統(tǒng)主、輔機故障時，汽機負荷以規(guī)定速率減到規(guī)定的下限值。 低真空負荷限制 當真空對應的負荷限制值小于實際負荷時，真空保護動作?？傞y位給定以12%/min的速率下降。,4、超速保護 機械超速保護。 TSI電氣超速保護。 軟件組態(tài)超速保護。 DEH測速板硬件超速保護。,試驗系統(tǒng)功能,超速保護試驗 用于檢驗各超速保護的動作轉(zhuǎn)速。做機械超速試驗時，超速保護動作轉(zhuǎn)速自動改為3390r/min，作后備保護。 閥門嚴密性試驗：可分別進行調(diào)門、主汽門嚴密性試驗，并記錄轉(zhuǎn)子惰

41、走時間。 飛錘噴油試驗：可在線進行噴油試驗，活動危急遮斷器飛錘。 閥門活動試驗： 可分別對MSV1、MSV2、RSV1、RSV2、ICV油動機進行試驗。油動機活動范圍從100%到85%。 遮斷模塊試驗： 可在線進行試驗，用于檢驗遮斷模塊動作是否靈活。,5、汽機主跳閘（ETS） ETS汽輪機的緊急跳閘系統(tǒng)，是在汽輪機的運行過程中，機組要在以下參數(shù)越限等異常工況下，實現(xiàn)緊急停止汽輪機運行的控制系統(tǒng)。 潤滑油壓39.2kPa，三取二 真空低19.7kPa，三取二 DEH超速3300r/min，三取二 抗燃油壓7.8Mpa，三取二 抗燃油安全油壓7.8Mpa，三取二 中壓缸排汽壓力150kPa，三取二

42、 中壓缸排汽壓力650kPa，三取二 發(fā)電機定子線圈冷卻水流量低，三取二 軸位移1.2mm或1.65mm，三取二 任一軸承的X相Y相振動0.25mm,高中壓缸或低壓缸脹差大 瓦振大停機 手動打閘停機 發(fā)電機跳閘 DEH系統(tǒng)主故障 手動緊急跳閘按鈕,（七）DCS系統(tǒng)緊急處理措施（二十五項反措） 1、已配備分散控制系統(tǒng)的電廠，應根據(jù)機組的具體情況，建立分散控制系統(tǒng)故障時的應急處理機制，制訂在各種情況下切實可操作的分散控制系統(tǒng)故障應急處理預案，并定期進行反事故演習。 2、當全部操作員站出現(xiàn)故障時（所有上位機“黑屏”或“死機”），若主要后備硬手操及監(jiān)視儀表可用且暫時能夠維持機組正常運行，則轉(zhuǎn)用后備操作

43、方式運行，同時排除故障并恢復操作員站運行方式，否則應立即執(zhí)行停機、停爐預案。若無可靠的后備操作監(jiān)視手段，應執(zhí)行停機、停爐預案。 3、當部分操作員站出現(xiàn)故障時，應由可用操作員站繼續(xù)承擔機組監(jiān)控任務，停止重大操作，同時迅速排除故障，若故障無法排除，則應根據(jù)具體情況啟動相應應急預案。,4、當系統(tǒng)中的控制器或相應電源故障時，應采取以下對策： 4.1輔機控制器或相應電源故障時，可切至后備手動方式運行并迅速處理系統(tǒng)故障，若條件不允許則應將該輔機退出運行。 4.2調(diào)節(jié)回路控制器或相應電源故障時，應將執(zhí)行器切至就地或本機運行方式，保持機組運行穩(wěn)定，根據(jù)處理情況采取相應措施，同時應立即更換或修復控制器模件。 4

44、.3涉及機爐保護的控制器故障時應立即更換或修復控制器模件，涉及機爐保護電源故障時則應采用強送措施，此時應做好防止控制器初始化的措施。若恢復失敗則應緊急停機停爐。 5、冗余控制器（包括電源）故障和故障后復位時，應采取必要措施，確認保護和控制信號的輸出處于安全位置。 6、加強對分散控制系統(tǒng)的監(jiān)視檢查，當發(fā)現(xiàn)中央處理器、網(wǎng)絡、電源等故障時，應及時通知運行人員并啟動相應應急預案。 7、規(guī)范分散控制系統(tǒng)軟件和應用軟件的管理，軟件的修改、更新、升級必須履行審批授權及責任人制度。在修改、更新、升級軟件前，應對軟件進行備份。擬安裝到分散控制系統(tǒng)中使用的軟件必須嚴格履行測試和審批程序，必須建立有針對性的分散控制

45、系統(tǒng)防病毒措施。 8、加強分散控制系統(tǒng)網(wǎng)絡通信管理，運行期間嚴禁在控制器、人機接口網(wǎng)絡上進行不符合相關規(guī)定許可的較大數(shù)據(jù)包的存取，防止通信阻塞。,第四部分 熱工新技術在數(shù)字化電廠中的應用,一、概述,為確保京能集團燃氣電廠機組長周期、安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、環(huán)保運行。京能集團提出加強燃氣電廠數(shù)字化建設工作，并于2012年6月20日召開專題會進行了相關部署，包括通過實施APS一鍵啟停提高機組自動化水平，提高燃氣電廠安全監(jiān)控水平，提高整體生產(chǎn)管理水平。,二、數(shù)字化電廠的定義,數(shù)字化的概念：是把模擬形式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計算機可以讀取的數(shù)字形式。 普遍認為數(shù)字化電廠六類數(shù)據(jù)應該數(shù)字化： 第一，電廠的對象應該是數(shù)字

46、化的，包括三維模型，以及設備和材料屬性。 第二，電廠在設計過程中應是一個數(shù)字化的過程，并能及時地向后續(xù)工作環(huán)節(jié)移交所需數(shù)據(jù)。 第三，是電廠過程控制和實時信息的數(shù)字化，包括主機和輔機的實時控制和狀態(tài)信息。 第四，是事物處理的數(shù)字化，也就是各種業(yè)務的處理和運行操作的數(shù)字化。 第五，是生產(chǎn)和經(jīng)營的數(shù)字化，也就是各種業(yè)務的處理和運行操作的數(shù)字化。 第六，是經(jīng)營決策的數(shù)字化。,二、數(shù)字化電廠的定義,總而言之，所謂“數(shù)字化電廠”就是將所有信號數(shù)字化，然后利用網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)可靠而準確的數(shù)字化信息交換，跨平臺的資源實時共享，進而利用智能專家系統(tǒng)提供各種優(yōu)化的決策建設，為機組的操作提供科學指導。其作用是可以降低

47、發(fā)電成本，提高上網(wǎng)電量、較少設備故障，最終實現(xiàn)電廠的安全經(jīng)濟運行和節(jié)能增效。,數(shù)字化電廠發(fā)展現(xiàn)狀,2000年盧強院士首先提出數(shù)字化電力系統(tǒng)的概念，“它是指某一實際運行的電力系統(tǒng)的物理結構、物理特性、經(jīng)濟管理、環(huán)境指標、人員狀況、科技活動的數(shù)字地、形象地、實時地描述與再現(xiàn)。”目前數(shù)字化變電站已十分普遍，基本實現(xiàn)了無人值班。但電廠因工藝系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等繁雜，尚無非常成熟的數(shù)字化電廠。 目前，雖然國內(nèi)許多新建電廠提出了建設數(shù)字化電廠的口號，并且完成了DCS、SIS、MIS網(wǎng)絡框架，同時配置了不少設備故障診斷、管理軟件，但從實施效果來看，沒有實現(xiàn)應有的數(shù)字化管理功能，不能算的上是真正意義的數(shù)字化電廠。

48、,其中幾個主要的原因： 一、信息層：受DCS信息量所限，沒有實施現(xiàn)場總線。 二、控制層：自動化水平不高，如APS一鍵啟停 等功能未實現(xiàn)。 三、管理層：沒有利用專家軟件進行數(shù)據(jù)的二次開發(fā)，沒有發(fā)揮總線的優(yōu)勢。,現(xiàn)場總線優(yōu)勢,應用現(xiàn)場總線優(yōu)勢： 現(xiàn)場總線為DCS提供更為豐富的數(shù)據(jù)信息 提高系統(tǒng)的設備參數(shù)準確性、可靠性 節(jié)省安裝費用，電纜、槽盒用量減少 結構簡化，減少設計、組態(tài) 、安裝、調(diào)試工作量 I/O模件減少，系統(tǒng)設備擴充簡便 更為豐富的設備參數(shù)、自診斷信息，提高運行人員工作效率 自診斷功能信息便于檢修人員快速、準確查出系統(tǒng)、設備故障點,現(xiàn)場總線DCS畫面信息:,三、數(shù)字化電廠的基本框架,數(shù)字化

49、電廠的基本框架分為三個層次： 第一層次是監(jiān)控和信息管理層：廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)是屬于實時生產(chǎn)過程管理和監(jiān)控范疇。管理信息系統(tǒng)(MIS/ERP)是屬于廠級現(xiàn)代化管理范疇 第二層次是過程控制層：分散控制系統(tǒng)(DCS)是屬于生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)范疇。 第三層次是設備與元件層:現(xiàn)場智能設備是數(shù)字化信息的基礎。,應用現(xiàn)場總線電纜敷設對比:,現(xiàn)場總線結構:,三、全面數(shù)字化電廠的框架,第一層次是監(jiān)控、信息管理層,第二層次是過程控制層,第三層次是設備、元件層,數(shù)據(jù)庫,組態(tài)軟件,網(wǎng)絡,總線,實時信息,實時數(shù)據(jù),實時數(shù)據(jù),智能軟件,將所有現(xiàn)場總線設備數(shù)據(jù)信息分為四類： 1.現(xiàn)場設備運行參數(shù)及報警類信息 2. 現(xiàn)

50、場設備設置參數(shù)及診斷類信息 3. 現(xiàn)場設備運行統(tǒng)計類信息（包括設備運行時間、閥門開關次數(shù)等） 4. 現(xiàn)場設備電子銘牌類信息,第三層次：設備元件層,設備元件層： 它包括現(xiàn)場控制對象，被控對象，如電動機開關柜、電動門配電箱、壓力、差壓變送器、溫度熱電阻、熱電偶、液位變送器、流量變送器、分析儀表變送器等。他們把過程參量轉(zhuǎn)換成國際標準電流、電壓信號送進DCS、PLC，或者采用標準數(shù)據(jù)總線方式直接把數(shù)字量信號送進 DCS、PLC ，從而滿足廠級管理人員對全廠生產(chǎn)、行政管理要求。,設備元件層：建設數(shù)字化電廠關鍵點,推廣應用現(xiàn)場總線系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)場設備級的數(shù)字化，并對大量設備診斷信息進行深度有效的二次開發(fā)利用

51、，就成了建設數(shù)字化電廠的關鍵點。,高安屯現(xiàn)場總線方案框架,在現(xiàn)場設備級廣泛應用現(xiàn)場總線智能型設備、機械檢測分析診斷設備、無線智能型設備、數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)等先進的檢測技術。 以現(xiàn)場設備級的豐富實時過程信息及診斷數(shù)據(jù)支撐，進行設備管理軟件的二次開發(fā)，結合SIS，ERP系統(tǒng)建設，實現(xiàn)設備狀態(tài)檢修、運行優(yōu)化、全生命周期管理等應用，建成全面數(shù)字化電廠。,全廠現(xiàn)場總線系統(tǒng)應用范圍： 汽輪機及熱力系統(tǒng) 余熱鍋爐系統(tǒng) 廠用電源系統(tǒng) 熱網(wǎng)系統(tǒng) 化學水處理等輔控系統(tǒng),全廠現(xiàn)場總線設備應用范圍： 電動執(zhí)行機構 智能定位器 變送器 液位計 分析儀表 380V電動機 380V開關,對于簡單單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)： 由于現(xiàn)場智

52、能終端設備，既有測量、采集、保護、變換、信號處理等功能，也有邏輯運算和控制功能。 因此，可在化學水處理等系統(tǒng)的簡單控制回路中，通過現(xiàn)場總線，將控制任務下放于現(xiàn)場設備中，由現(xiàn)場智能終端設備構成控制回路，實現(xiàn)對各對象的控制。,第二層次：過程控制層,過程控制層： 它所側(cè)重的是監(jiān)視和控制。形成的SIS/MIS所需的數(shù)據(jù)信息，通過這里上傳。目前京能集團數(shù)字化電廠建設提出要實現(xiàn)全廠DCS一體化，全部集中到全廠控制室集中監(jiān)控，目前京科、京泰均已實現(xiàn)。有利于電廠的生產(chǎn)運行和檢修維護，為數(shù)字化電廠建設提供統(tǒng)一的平臺。,建設數(shù)字化電廠，全面提高自動化水平，實現(xiàn)電廠本質(zhì)安全 集團新建燃氣發(fā)電項目通過全面實施APS技

53、術，實質(zhì)性提高電廠自動化水平；對原有燃氣電廠通過APS技術改造，逐步提升自動化水平。,作用,減輕運行人員 的工作強度,提高機組啟停的正確性和規(guī)范性,縮短機組啟停時間,2013年2月投產(chǎn)的京橋熱電先行探索實施了APS一鍵啟停技術，解決了許多技術難題。,汽輪機ATC自動控制,其他,二拖一自動并/退汽,協(xié)調(diào)全程投入,燃機工作原理：在經(jīng)過加熱后的天然氣進入燃氣輪機的燃燒室，與壓氣機壓入的高壓空氣混合燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣流推動燃氣輪機旋轉(zhuǎn)做功。 從燃氣輪機排出的氣體溫度高達攝氏600度，仍然具備很高的能量，把這些高溫氣體送到鍋爐，把水加熱成蒸汽去推動蒸汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。,過程控制層：京橋 APS設

54、計方案簡介,APS邏輯構架及啟/停斷點設置方式 西門子APS設計主體框架為上層機組級功能組調(diào)用下層功能組、功能子組順控邏輯從而調(diào)用單體設備驅(qū)動級邏輯的控制方式。功能組稱為GC，功能子組稱為SGC的控制邏輯理念。,啟動斷點設計（啟動起點為循環(huán)水啟動開始，終點為整套機組二拖一并汽完成），APS啟動設置了七個斷點分別為： 1、APS公用系統(tǒng)啟動準備(盤車啟動、真空建立等) 2、余熱鍋爐上水 3、第一臺燃機啟動、并網(wǎng)（協(xié)調(diào)在燃機啟動時就已投入，并配合汽機ATC自動升負荷） 4、汽輪機啟動（蒸汽品質(zhì)判斷） 5、汽輪機組并網(wǎng) 6、第二臺燃機啟動、并網(wǎng) 7、并汽、漲負荷,APS停機斷點設計（停機起點為機組帶

55、負荷,終點為盤車投套APS停機設置五個斷點）分別為： 1、第一臺燃機減負荷、退汽 2、第一臺燃機解列、盤車投入 3、第二臺燃機減負荷（減負荷至100MW,IGV最小開度） 4、汽輪機組解列、盤車投入 5、第二臺燃機解列、盤車投入（可選凝汽器是否備用，及退軸封、破壞真空）,MCS全程控制系統(tǒng)： APS與MCS的接口技術是APS成功與否的關鍵，為實現(xiàn)APS必須對MCS進行重新設計和優(yōu)化改善，使之實現(xiàn)全程穩(wěn)定調(diào)節(jié)并且與APS無縫結合，共同完成機組的啟動和停止。為實現(xiàn)與APS的接口，提出自動自舉的概念，即無論機組在運行狀態(tài)還是停機狀態(tài)，MCS所有調(diào)節(jié)系統(tǒng)都能在自動位，等待工藝系統(tǒng)滿足調(diào)節(jié)時，自動系統(tǒng)才進行PID運算，否則處于預置跟蹤狀態(tài)。,APS是單元機組最高級自動控制技術，具有高度的復雜性，是DCS控制系統(tǒng)中所有常規(guī)子系統(tǒng)的統(tǒng)領。要實現(xiàn)APS，必然要求機爐側(cè)SCS、MCS、 DEH、CCS、BPS，以及電氣側(cè)ECS等所有子系統(tǒng)的正確與完善，小至每一個測點信號和通道，大至每一個