小型透平綜合控制系統(tǒng)解決方案

1、小型透平綜合控制系統(tǒng)解決方案在工業(yè)生產(chǎn)中，直接用汽輪機作為原動機來驅(qū)動一些大型的機械設備，如大型風機、給水泵壓縮機、發(fā)電機等功率比較大的設備，這種用途的汽輪機叫工業(yè)汽輪機，利用工業(yè)生產(chǎn)過程中的余熱余壓，進行發(fā)電或進行工業(yè)驅(qū)動，可大幅度的降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，但由于汽輪機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復雜，對控制要求有比較精確，牽扯到較多的調(diào)節(jié)保護系統(tǒng)，因此一體化解決方案顯得尤為重要。和利時公司作為大型專業(yè)自動化設備制造企業(yè)，在裝備制造業(yè)的發(fā)展已有15年的歷史，成功研發(fā)了多種裝備自動化控制系統(tǒng)，如：0.1600mw汽輪發(fā)電機組deh系統(tǒng)，專用透平控制器；驅(qū)動各種高壓力、高流量泵、船舶螺旋槳的工業(yè)汽輪

2、機meh，驅(qū)動各種風機、壓縮機的透平控制系統(tǒng)。經(jīng)過十多年的開發(fā)與工程實踐，和利時在裝備制造業(yè)取得了多達25項專利技術(shù)小型透平綜合控制系統(tǒng)是針對工業(yè)汽輪機一體化控制需求，發(fā)揮和利時的綜合解決能力，打造的適用于各類小型透平機組的綜合一體化控制產(chǎn)品。按功能可分為以下功能： dcs：分散控制系統(tǒng)（das、mcs、scs數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模擬量控制系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng)等） deh：數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（專用透平控制器用以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制、負荷控制、自動并網(wǎng)、相關(guān)保護、試驗等） ets ：危急遮斷保護系統(tǒng)tsi ：本體安全監(jiān)測保護系統(tǒng)（實現(xiàn)振動、脹差、軸位移、測速、偏心等的測 量與保護） eh：電液執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)（實現(xiàn)調(diào)

3、速汽門的位置控制） 電氣儀表系統(tǒng)：可提供機組所需各類儀器儀表及工程總包服務 勵磁、綜保系統(tǒng)：可提供成熟可靠的產(chǎn)品及解決方案 分項說明：1. 分散控制系統(tǒng)（dcs）根據(jù)控制對象和功能，將汽輪機及附屬設備的控制分為das（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)），mcs（模擬量控制系統(tǒng)），scs（順序控制系統(tǒng)），deh（電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)），ets（緊急跳閘系統(tǒng)）等。雖然機組的控制可以按以上方式進行分類，但實際上，各系統(tǒng)之間有密不可分的聯(lián)系，甚至各系統(tǒng)功能相互交疊。以下對各系統(tǒng)功能的描述基于使各系統(tǒng)盡量能獨立和完備。其中，das是必不可少的系統(tǒng)，它是其它各系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎。數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)（das）das（數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)）即汽輪

4、機及附屬設備的監(jiān)測系統(tǒng)，替代了常規(guī)的二次儀表，同時提供數(shù)據(jù)監(jiān)視報警、數(shù)據(jù)記錄等功能。采用das系統(tǒng)，減少了盤柜上的儀表數(shù)量，使機組運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測更直觀、更全面，減輕了運行人員的監(jiān)盤工作和人為失誤，減少了熱工人員的維護量。其它系統(tǒng)（mcs，scs，deh，ets）功能的實現(xiàn)需要das系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)平臺和報警、計算等功能。das系統(tǒng)各功能尤其是畫面的合理分配與測點布置、報警功能的合理實現(xiàn)等，直接影響運行人員的工作效率和勞動強度。另外，das系統(tǒng)應能實現(xiàn)測點數(shù)據(jù)好壞的判斷功能，避免設備的誤動，并使故障能得到最及時的處理。事故順序功能（soe）：系統(tǒng)具有事故順序記錄功能，準確記錄事故發(fā)生順序，以備分析調(diào)

5、用。模擬量控制系統(tǒng)（mcs）mcs（模擬量控制系統(tǒng)）實現(xiàn)機組模擬量運行參數(shù)的連續(xù)不間斷控制，以滿足生產(chǎn)工藝要求。不同形式的機組，控制回路數(shù)量也有所不同。按照基本和常用的統(tǒng)計，包括：凝汽器水位控制，軸封壓力控制，低壓加熱器水位控制，高壓加熱器水位控制，抽汽流量控制等。順序控制系統(tǒng)（scs）scs（sequence control system，順序控制系統(tǒng)）實現(xiàn)運行機組及設備的程控、保護功能。程控即設備的啟動/停止、關(guān)聯(lián)設備的聯(lián)鎖互動等功能由程序自動實現(xiàn)。保護功能即當機組或某設備出現(xiàn)故障時，程序自動運行某項功能以保護機組及設備。scs基本要求scs用于實現(xiàn)設備的軟操手動啟動/停止，以及機組的設備

6、級、功能組級、系統(tǒng)級程控運行。實現(xiàn)機組的程控運行，目的是為了在機組啟、停時減少運行人員的常規(guī)操作和勞動強度，增加機組及設備操作的可靠性；保障機組或設備故障時動作的及時性；并減少運行成本，延長設備的使用壽命。2. 汽輪機安全監(jiān)視系統(tǒng)（tsi）tsi選用en系列。該系列的安全監(jiān)視裝置是一種模塊化、智能化、高可靠性的在線監(jiān)視系統(tǒng)，配套各種en010系列傳感器或進口傳感器后，能對各種汽輪機、水輪機、鼓風機、壓縮機等旋轉(zhuǎn)機械的振動、軸向位移、轉(zhuǎn)速、熱膨脹、偏心、脹差等進行連續(xù)精確測量，是汽輪機及其它旋轉(zhuǎn)機械的重要監(jiān)測設備。系統(tǒng)特點 先進的電子技術(shù)，集成度高，抗干擾能力強，可靠性高，安裝方便； 模塊化設計

7、，可根據(jù)用戶需求配置各種功能模塊，系統(tǒng)擴展性好； 多種電壓、電流輸出方式可選擇； 高轉(zhuǎn)速測量及顯示，最高轉(zhuǎn)速可到32000rpm；2.1 主要功能2.1.1. 顯示 液晶屏數(shù)字方式實時顯示各功能模塊的測量值； 液晶屏數(shù)字方式實時顯示功能塊測量值趨勢，“警告報警”及“危險報警”設定值； led實時顯示通道正常、“警告報警”及“危險報警”輸出狀態(tài)。 具有危險報警旁路、通道旁路、首先報警指示功能。2.1.2. 報警功能 “警告報警”及“危險報警”的led顯示與繼電器輸出同步。2.1.3. 輸出功能 具備“警告報警”及“危險報警”開關(guān)量輸出功能，配合繼電器模塊實現(xiàn)干接點信號輸出，常開、常閉接點同時提供

8、，也可提供多繼電器編程輸出； 同時輸出與被測量相對應的標準420ma電流信號，能方便的接入dcs；2.1.4. 其他 多種報警方式選擇，可選對輸入信號進行不報警、高報警、低報警、高低報警、高低區(qū)間報警處理。 所有參數(shù)采用數(shù)字化設定，具有參數(shù)掉電保護功能。2.2 en系列模塊在汽輪機發(fā)電機組中的應用示意圖2.3 tsi測點配置 轉(zhuǎn)速1通道、電渦流傳感器、用于電超速保護 軸向位移1通道、電渦流傳感器 瓦振4通道、速度傳感器3. 汽輪機危急遮斷系統(tǒng)（ets）汽輪機危急遮斷系統(tǒng)（ets-emergencytripsystem）連續(xù)在線接收汽輪發(fā)電機組的tsi系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)、deh系統(tǒng)及其它設備的報警和

9、停機信號，并進行綜合邏輯判斷處理。當發(fā)生不能保證熱力系統(tǒng)及設備正常運行或危及設備安全的情況時，及時發(fā)出各種停機/報警、遮斷機組、關(guān)閉抽汽逆止門等保護信號，使汽輪機組安全停機，并為dcs、soe系統(tǒng)提供停機診斷信息，是電站熱控設備中最重要的保護系統(tǒng)之一。ets系統(tǒng)綜合各種跳閘指令、報警和部分繼電器控制回路，主要完成以下功能： 汽機故障、發(fā)電機故障、鍋爐主燃料跳閘或其它故障時，自動動作停機電磁鐵，快速關(guān)閉進汽閥（各主汽閥、調(diào)節(jié)閥）、關(guān)閉抽汽逆止門（供熱機組） 送停機信號到光字牌進行報警指示 送停機信號到soe系統(tǒng)進行停機記錄3.1 系統(tǒng)特點 可靠性高，安全穩(wěn)定。 動態(tài)響應快，控制周期小于20ms。

10、 重要信號可冗余設計或三取二表決。 可實現(xiàn)deh、dcs與ets一體化無縫連接 完善的故障自診斷功能。 具備在線試驗功能。 停機首出指示功能。 帶保護的投切開關(guān)方式投切，即操作方便，又能防止運行過程中保護被隨意退出，安全可靠。3.2 通道試驗、動作指示每一停機輸入通道均可在線進行模擬停機試驗（包括：采集、處理、通道動作指示、開出報警和soe記錄）。每個保護通道都有通道動作指示、通道保護切投、并送信號到光字報警和soe系統(tǒng)記錄。ets系統(tǒng)提供220vac電源指示、24vdc電源指示、plc系統(tǒng)正常工作指示、ets系統(tǒng)停機開出指示等，并提供電源失電報警。3.3 系統(tǒng)功能簡介ets系統(tǒng)的輸入信號及通

11、道采用多重化設置，任何單一元件故障或電源故障均不影響整套裝置的正常工作或引起保護誤動，跳閘原因未消除時，各保護項目不能手動或自動復歸。直流控制回路設備線圈設有吸取反電勢的功能設計。ets設有方便地切/投各項保護的手段。ets的基本功能包括汽輪機的有關(guān)開關(guān)量監(jiān)視和跳閘保護功能。在各種工況下當發(fā)生不能保證熱力系統(tǒng)、設備正常運行或危及設備安全時，及時發(fā)出報警、跳閘信號。 可通過dp總線與dcs系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，也可單獨使用。 每一個保護項均配有獨立的保護投切開關(guān)，并有一個總保護開關(guān)。 ets裝置使用的24v電源需要監(jiān)視，使用一個dc24v繼電器。 存在手動停機功能，操作員臺按鈕直接硬接線至ets的打

12、閘繼電器。 ets裝置獨立安放在機柜之中。 di信號清單中的保護開關(guān)要求選型，放置在機柜中，帶有標牌。停機和首出復位按鈕選擇不帶保持的按鈕。 所有di信號要求有端子排便于現(xiàn)場接線。 do信號使用ly2nj-dc24v繼電器。 24v電源監(jiān)視使用1個ly2nj-dc24v繼電器。3.4 系統(tǒng)測點及保護功能配置(可選配其中部分保護) 手動停機； 電超速保護； 汽機軸瓦振動大保護； 控制油壓力低保護； 轉(zhuǎn)子軸向位移保護； 潤滑油壓低保護； 真空低保護； 軸瓦溫度高保護； 發(fā)電機內(nèi)部故障保護；4. deh數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)專用透平控制器適用于小型透平發(fā)電和工業(yè)拖動機組?？煽刂妻D(zhuǎn)速、功率、壓力等重要參數(shù)，

13、專用透平控制器實時采集機組重要被控參數(shù)，通過嚴謹?shù)目刂品桨篙敵鲩y位控制信號，改變調(diào)節(jié)閥開度，最終維持機組被控參數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)。主要功能： 轉(zhuǎn)速控制 升速、過臨界、變轉(zhuǎn)速、調(diào)頻功能 負載控制 功率、流量、壓力等閉環(huán)控制 實驗功能 閥門嚴密性實驗、超速實驗 遙控功能 接收遠方控制指令 其他功能 首出記錄、soe輸出主要技術(shù)參數(shù)： 控制器供電電壓24vdc10% 控制器電流消耗600ma 24 vdc 轉(zhuǎn)速輸入信號3路，可接收方波或正弦波信號 伺服控制信號1路 -200ma 200ma；-10v10v 模擬量輸入信號4路，4 20ma lvdt輸入信號1路線性差動變壓器 模擬量輸出信號2路，420m

14、a 開關(guān)量輸入信號12路，干接點輸入 開關(guān)量輸出信號8路，6路繼電器輸出；2路pwm輸出 顯示屏tft 7吋彩色顯示屏 通訊rs485或rs232通訊口， modbus通訊協(xié)議 外形高寬深=152*306*100 工作環(huán)境溫度與濕-560；5%95%相對濕度,不凝結(jié)6.儀表部分6.1、壓力儀表要求6.1.1 壓力表包括敏感元件、表殼、表盤、玻璃蓋及指針，作為就地流體壓力的指示。壓力表殼為整體，在敏感元件損壞時，流體不致沖入表盤內(nèi)。表盤直徑為150mm，白底色，黑字，指針黑色。壓力表精度等級：1.5。按照要求現(xiàn)場安裝或者盤裝。6.1.2連接尺寸：除非特殊指明，一般為底部m201.5。6.1.3所

15、有壓力儀表提供其安裝附件包括閥門、壓力彎管、連接頭，安裝板（支架）。6.2、壓力、差壓變送器6.2.1變送器應是以微處理器為基礎的智能型，并應至少達到下列性能：二線制，輸出信號420madc有雙向遠程數(shù)字通信能力，能通過手持智能終端對變送器進行遠程距離診斷、查詢、標定和重新組態(tài)，可在線調(diào)整，調(diào)整期間對變送器的正常輸出不造成任何干擾。有自診斷功能。 精度：變送器在滿量程時誤差0.1%，線性誤差0.1%，所有變送器有就地液晶指示(0-100%)。 變送器防護等級不低于ip65。6.2.2 超壓保護至少是設計壓力滿量程50%以上，變送器具有超壓力條件下工作的能力，而不會直接影響原有的精度。6.3、熱

16、電偶、熱電阻、雙金屬溫度計：6.3.1熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計要求生產(chǎn)廠家書面承諾對該產(chǎn)品進行終身售后服務，投標文件中應附所投標產(chǎn)品的選型樣本，所選廠家應征得甲方同意并最終由甲方?jīng)Q定。6.3.2熱電阻的敏感元件用鉑制成，0時的標定電阻為100w。提供雙敏感元件。其接線為三線式。熱電阻實際上是尖端敏感，從尖端算起，敏感元件約25mm或少一些。6.3.3 熱電阻/熱電偶端子頭組件熱電阻/熱電偶端子頭組件是由一個內(nèi)裝有端子排的殼體、一個彈簧加載器件和一個被鏈條連接的旋入密封蓋板組成。彈簧加載器件的設計保證屏蔽套與熱電偶套管之間可靠地接觸。頭部組件適于安裝復式熱電偶元件或熱阻感溫元件的端子排。頭部

17、組件上有與螺紋接管相連的13mm內(nèi)螺紋和與穿線管相連的20mm的內(nèi)螺紋。頭部組件應這符合nema4標準耐久金屬抗震結(jié)構(gòu)。端子排便于頭部組件的拆卸和安裝。熱電阻/熱電偶的端子排可以容納2.5mm2 線規(guī)的補償導線。最高壓力不低于2.5mpa；保護管直徑不低于16；各部分裝配應正確、可靠無缺件。6.3.4 熱電偶的測量精度為i級標準(+0.4%t)，熱電阻的測量精度為a級標準(+0.2%t)6.3.5 在常溫下，各類熱電偶、熱電阻的絕緣電阻能耐壓500v搖表“5秒鐘”。6.3.6 熱電偶絲與保護管之間絕緣電阻大于500m。6.3.7 熱電阻與保護管之間的絕緣電阻大于100m。6.3.8 熱電偶、熱

18、電阻的外表應光潔美觀、無裂痕、毛刺、麻點，無絕緣下降等。6.3.9 熱電偶、熱電阻保護套管，除滿足測溫元件供貨清單中的材料要求外，在出廠前要做1.5倍公稱壓力的耐壓試驗合格后方可出廠。6.3.10 具有國家級產(chǎn)品制造許可證。6.3.11 雙金屬溫度計應為超薄萬向型，并具有調(diào)零裝置。刻度盤尺寸：f100；刻度盤殼體應密封；表殼材料為不銹鋼。精度：全量程1.5%。套管材料：1cr18ni9ti；套管外型尺寸：f101；除非特殊指明，保護套管安裝螺紋應為m272。7.eh部分：b100 系列自容式電液執(zhí)行器作為新一代的電液執(zhí)行機構(gòu)，具有系統(tǒng)優(yōu)化、集成度高、應用簡便、可靠性高、節(jié)能、環(huán)保、耐污染等特點

19、，適用于3mw以下的拖動機組。自容式伺服型電液執(zhí)行器具有高定位精度、極大驅(qū)動力、無極調(diào)速及快速關(guān)閉保護等功能，主要應用透平機械調(diào)節(jié)汽閥油動機和旁路調(diào)節(jié)控制閥，以及工業(yè)應用的各類球閥、蝶閥、控制閥、止回閥、閘閥、截止閥、儀表閥、刀閘閥、壓力泄放和安全閥、通用閥、取樣閥、電動執(zhí)行機構(gòu)、氣動執(zhí)行機構(gòu)、液控系統(tǒng)及定位器和控制附件產(chǎn)品特點： 100連續(xù)可調(diào)節(jié)工作，閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，具有高可靠性。 動態(tài)響應時間小于20毫秒，快關(guān)時間小于0.2 秒。 孤網(wǎng)運行工況的汽輪機組尤其適用，調(diào)節(jié)品質(zhì)完全達到孤網(wǎng)運行的快速響應要求。 執(zhí)行器體積小巧，安裝簡單，現(xiàn)場檢修使用及其方便。 執(zhí)行器輸出剛度極大，并還可根據(jù)現(xiàn)場

20、情況在線調(diào)整，完全不受負載類型的限制。 環(huán)保型的流體工作介質(zhì)，無環(huán)境污染，解決了抗燃油的環(huán)境污染問題。 配合和利時公司的專用透平控制器，全面解決了deh 低壓透平油系統(tǒng)性能的不足（如控制精度低、輸出剛度差等），并擁有和高壓抗燃油系統(tǒng)的控制精度，但又無需像抗燃油一樣對油液介質(zhì)進行大量的高成本維護工作。工作原理和結(jié)構(gòu)組成：（1）自容式電液執(zhí)行器為集成化設計，是一種自帶油源的電液執(zhí)行器。內(nèi)部工質(zhì)采用抗磨液壓油，高壓供油。自容式電液執(zhí)行器的應用，像電動執(zhí)行器一樣方便，只需將其安裝在被控閥上，接通電源和油管路，便可執(zhí)行控制任務。（2）自容式電液執(zhí)行器內(nèi)部油系統(tǒng)采用節(jié)能設計，系統(tǒng)靜態(tài)耗油接近于零，動態(tài)耗油

21、為瞬間大流量供油，由蓄能器供給；所帶油源站采用開關(guān)式調(diào)壓，省去了調(diào)壓溢流的耗油。因此，自容式電液執(zhí)行器的能耗遠低于常規(guī)電液伺服系統(tǒng)。（3）自容式電液執(zhí)行器將控制機構(gòu)和油源站分離布置 油箱容積為系統(tǒng)流量的20 倍，利用自身完全可以散熱。同時，自容式泵站系統(tǒng)為節(jié)能設計，功率很低，本身無法產(chǎn)生熱量。如圖1 系統(tǒng)配備了進油過濾系統(tǒng)保持油液清潔度。5 微米精度的濾油器足以保證油液的過濾品質(zhì)。 配備的電液執(zhí)行器通過兩根油管路直接連接油源，可以直接驅(qū)動執(zhí)行器。如圖2 油路系統(tǒng)設計保證了當電磁閥線圈損壞后不影響工作，及時在線更換備品。性能參數(shù)： 額定速度全閉環(huán)無極調(diào)速 伺服閥控制信號正負10 伏或10毫安 定

22、位精度 小于0.1% 重復率小于0.1% 相應速度動態(tài)響應時間小于20毫秒 輸出力范圍 2噸以內(nèi)可調(diào) 控制死區(qū)小于全行程的0.05% 油源容積20升 電源形式380vac，24vdc 反饋信號420ma 功率消耗1.1kw引用的規(guī)范和標準：乙方提供的系統(tǒng)包括的所有設備遵照下列組織的適用標準和規(guī)范進行設計、制造、檢驗。所采用的標準和規(guī)范（包括附件）為合同期間的最新有效版本。當參照的規(guī)范和標準與本規(guī)范書存在明顯沖突時，乙方將向甲方指出沖突之處并取得甲方的書面意見。這些標準和規(guī)范中的規(guī)定為最低限度要求。如乙方根據(jù)自身判斷，并經(jīng)甲方同意，認為采用更好或更為經(jīng)濟的材料可實現(xiàn)所供設備的成功連續(xù)運行，則其設

23、計可超出相應標準和規(guī)范中的規(guī)定要求。乙方保證向甲方提供的所有材料和服務遵循甲方所在國和當?shù)氐姆?、法?guī)及適用的標準和規(guī)范。引用的規(guī)范和標準美國電氣和電子工程師協(xié)會(ieee)ansi/ieee 472沖擊電壓承受能力導則(swc)ansi/ieee 1050電站儀表和控制設備接地導則ansi/ieee 488可編程儀表的數(shù)字接口ansi/ieee 1046電場分布式數(shù)字控制和監(jiān)視導則ansi/ieee rp12.6危險區(qū)域（分等級）本安系統(tǒng)的安裝美國電子工業(yè)協(xié)會(eia)eia rs-232-c數(shù)據(jù)終端設備與使用串行二進制數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)通訊設備之間的接口eia rs-485數(shù)據(jù)終端設備

24、與使用串行二進制數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)通訊設備之間的接口美國儀器學會（isa）isa its 90熱電偶換算表isa rp55.1數(shù)字處理計算機硬件測試ansi/isa s12.12非易燃電氣設備，用于等級i/ii、區(qū)域2和等級iii、區(qū)域12的危險（分等級）場所ansi/isa s50.1工業(yè)過程電子儀表模擬量信號的兼容性ansi/isa s71.04過程測量和控制系統(tǒng)的環(huán)境條件：空氣中的污染物ansi/isa s82.01電氣和電子設備、測量和控制機相關(guān)設備的一般要求isa rp60.3控制中心的人機工程學isa s5.3分散控制共享顯示儀表的圖例符號。邏輯和計算機系統(tǒng)美國科學儀器制造商協(xié)會(sama)sama pms 22.1儀表和控制系統(tǒng)功能圖表示方法。isa rp55.1數(shù)字處理計算機硬件測試sama pmc 31.1過程測量和控制儀表試驗和評估一般方法sama pmc 33.1過程控制儀表的電磁感應特性美國電氣制造商協(xié)會(nema)ansi/nema ics4工業(yè)控制設備和系統(tǒng)的端子排ansi/nema ics6工業(yè)控制設備和系統(tǒng)外殼美國保險商實驗室（ul）ul 1418電視用陰極射線管的防內(nèi)爆ul 44橡膠導線、電纜的安全標準ul 508工業(yè)控制設備ul 913用于等級i/ii/iii、區(qū)域1的危險場所的本安設備及其相關(guān)設備ul 1950信息技術(shù)設備，包括電子商