火電廠自控系統(tǒng)

1、 火電廠控制系統(tǒng)總體分為兩部分：第一部分是主控部分，第二部分是副控部分。 下面就這兩部分具體內(nèi)容做個介紹。 火電廠主控系統(tǒng)以控制方式分類可分為：DAS、MCS、SCS、FSSS及DEH等系統(tǒng)。第一部分 火電廠主控系統(tǒng) 火電廠的主控系統(tǒng)中的火電廠的主控系統(tǒng)中的DAS(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))主要是連續(xù)采集和處理機組工藝模擬主要是連續(xù)采集和處理機組工藝模擬量信號和設備狀態(tài)的開關(guān)量信號，并實時監(jiān)視量信號和設備狀態(tài)的開關(guān)量信號，并實時監(jiān)視,保證機組安全可靠地運行。保證機組安全可靠地運行。 DAS系統(tǒng)的主要功能如下：系統(tǒng)的主要功能如下： 數(shù)據(jù)采集：對現(xiàn)場的模擬量、開關(guān)量的實時數(shù)據(jù)采集、掃描、處理。信息

2、顯示：包括工藝系統(tǒng)的模擬圖和設備狀態(tài)顯示、實時數(shù)據(jù)顯示、棒圖顯示、歷史趨勢顯示、報警顯示等。事件記錄和報表制作/ 打?。喊⊿OE 順序事件記錄、工藝數(shù)據(jù)信息記錄、設備運行記錄、報警記錄與查詢等。事件記錄和報表制作/ 打印：包括SOE 順序事件記錄、工藝數(shù)據(jù)信息記錄、設備運行記錄、報警記錄與查詢等。歷史數(shù)據(jù)存儲和檢索。設備故障診斷。 模擬量控制系統(tǒng)模擬量控制系統(tǒng)(Modulating Control System，簡寫，簡寫MCS) MCS的根本任務是進行負荷控制以適應電網(wǎng)的需要。在單元機組的根本任務是進行負荷控制以適應電網(wǎng)的需要。在單元機組中，負荷的變化會導致主汽壓力的變化，這樣需要調(diào)整燃料

3、量、風中，負荷的變化會導致主汽壓力的變化，這樣需要調(diào)整燃料量、風量，進而使燃燒經(jīng)濟性和爐膛負壓發(fā)生變化；主汽壓力變化在另一量，進而使燃燒經(jīng)濟性和爐膛負壓發(fā)生變化；主汽壓力變化在另一方面又需調(diào)整給水流量和減溫水量，這又使汽包水位和蒸汽溫度發(fā)方面又需調(diào)整給水流量和減溫水量，這又使汽包水位和蒸汽溫度發(fā)生變化。這些模擬量參數(shù)的變化都有一個遲延過程，如果采用常規(guī)生變化。這些模擬量參數(shù)的變化都有一個遲延過程，如果采用常規(guī)的單變量控制系統(tǒng)；上述參數(shù)變化后重新調(diào)整到正常值是非常困難的單變量控制系統(tǒng)；上述參數(shù)變化后重新調(diào)整到正常值是非常困難的，往往需要一個較長的過程。而模擬量控制系統(tǒng)把鍋爐和汽輪發(fā)的，往往需要一

4、個較長的過程。而模擬量控制系統(tǒng)把鍋爐和汽輪發(fā)電機看成是一個不可分割的整體，并采用以前饋電機看成是一個不可分割的整體，并采用以前饋-反饋控制為主的多反饋控制為主的多變量協(xié)調(diào)控制策略，較好地解決了過去常規(guī)單變量控制系統(tǒng)存在的變量協(xié)調(diào)控制策略，較好地解決了過去常規(guī)單變量控制系統(tǒng)存在的問題。模擬量控制系統(tǒng)使整個機組問題。模擬量控制系統(tǒng)使整個機組(包括主輔機設備包括主輔機設備)，都能協(xié)調(diào)地，都能協(xié)調(diào)地根據(jù)統(tǒng)一的負荷指令，及時、同步地控制到適應負荷指令的狀態(tài)。根據(jù)統(tǒng)一的負荷指令，及時、同步地控制到適應負荷指令的狀態(tài)。從這個意義來說，模擬量控制系統(tǒng)是大型火力發(fā)電機組安全、經(jīng)濟從這個意義來說，模擬量控制系統(tǒng)是

5、大型火力發(fā)電機組安全、經(jīng)濟運行的重要技術(shù)保障。運行的重要技術(shù)保障。6 MCS主要由協(xié)調(diào)、鍋爐、汽機和輔機等四個控制系統(tǒng)構(gòu)成。包括機、爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)、高加水位控制，低加水位控制、軸封壓力控制、凝汽器水位控制、消防水泵出口母管壓力控制 、快減壓力調(diào)節(jié)，快減溫度調(diào)節(jié) 、汽包水位自動調(diào)節(jié)（一）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)簡稱CCS(Coordinate Control System)，也稱為主控系統(tǒng)。它是指通過控制回路來協(xié)調(diào)鍋爐與汽輪機在自動控制系統(tǒng)狀態(tài)下工作，給鍋爐自動控制系統(tǒng)和汽機自動控制統(tǒng)發(fā)出指令，以適應負荷變化。盡可能最大發(fā)揮機組的調(diào)頻、調(diào)峰能力。它直接作用的執(zhí)行級是鍋爐自動控制系統(tǒng)和

6、汽機自動控制系統(tǒng)。 單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括以下控制系統(tǒng)： 1.鍋爐負荷（燃燒）控制系統(tǒng) 燃燒控制系統(tǒng)是一個較為復雜的多變量控制系統(tǒng)，它采用了燃料量和空氣交叉限制控制的策略，即主控系統(tǒng)發(fā)出的鍋爐指令N同時作用到燃料控制系統(tǒng)和風量控制系統(tǒng)，但又受到雙方測量值的交叉限制，以保證在所有燃燒工況下都能保持安全、經(jīng)濟的燃料/空氣比。 燃燒控制系統(tǒng)包括：燃料量控制、空氣量控制和爐膛壓力控制等三部分。 （1）燃燒控制 燃燒控制又包括燃油量控制和煤量控制。其中，煤量控制燃料控制系統(tǒng)接受鍋爐負荷指令，以總風量的交叉限制后，作為燃料量指令，即保證燃燒過程中，風量始終大于燃料量，保證燃燒的經(jīng)濟型。燃料量指令然后自動

7、平均的分配給運行的給煤機。 （2）磨煤機控制 磨煤機控制系統(tǒng)包括磨煤機出口的煤粉和空氣混合物的溫度控制和用于輸送和干燥煤粉的一次風量控制。它們都是通過協(xié)調(diào)的控制一次風的熱風擋板和冷風擋板的開度來達到控制目的的。 （3）風量控制 送風量控制 送風量控制是通過改變軸流式送風機的動葉節(jié)距，每臺送風機的出口擋板可作為風量的切斷和隔離用。風量指令時鍋爐負荷指令、實際總?cè)紵?、或最小風量設定值中取最大值，保證風量大于燃料量。風量控制器比較了補償后總風量和風量指令后進行控制輸出，控制輸出同時作用到兩臺送風機，最后保證了在穩(wěn)態(tài)時實際風量等于風量指令。 二次風分配控制 包括輔助風擋板控制、燃料風擋板控制、燃盡風

8、控制。為燃燒提供足夠的氧氣，讓火焰形成切圓以保證燃燒穩(wěn)定安全經(jīng)濟。 爐膛壓力控制 爐膛壓力控制系統(tǒng)是通過調(diào)節(jié)兩臺軸流式引風機動葉角度，使引風量和送風量相適應，以維持爐膛壓力在允許范圍內(nèi)，保證鍋爐安全運行。 圖1為整個燃燒控制的簡易邏輯圖。圖1 2.給水控制系統(tǒng) （1）啟動控制 機組啟動時，電泵先運行，當機組負荷到25%時，系統(tǒng)啟動汽泵，電泵緩慢手動減速直至停止運行。 （2）水位控制 主要目的是控制汽包水位，而汽包水位的控制手段就是控制給水。根據(jù)機組所帶負荷的情況，汽包水位控制可用單沖量或三沖量控制方式。這兩種控制方式的變換是基于給水流量的測量，當負荷低于30%，采用單沖量控制方式。當負荷大于3

9、0%時應用三沖量控制方式。任何一種控制方式都可給出指令同時作用到電動給水泵和啟動給水泵。 （3）鍋爐再循環(huán)控制 為了保證給水泵的最小流量，以防止給水泵溫度升高而造成汽蝕，每臺給水泵都配備有最小流量再循環(huán)控制回路，它是由單沖量、閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)組成。最小流量的保證是通過控制每臺泵的再循環(huán)流量控制閥的開度來實現(xiàn)的。 3.蒸汽溫度控制系統(tǒng) 汽溫控制系統(tǒng)包括過熱蒸汽溫度控制盒再熱蒸汽溫度控制，不論過熱汽溫還是再熱汽溫都可通過擺動燃料噴嘴位置和噴水減溫來調(diào)節(jié)，最后是蒸汽溫度維持不變。 （1）過熱汽溫控制 過熱汽溫用安裝在一級過熱器之間的減溫器噴水閥來調(diào)節(jié)。采用串級系統(tǒng)，利用最終汽溫和級間汽溫來改善出口汽

10、溫控制的動態(tài)過程。 噴水閥控制減溫器后溫度，利用導前作用來保持過熱器最終汽溫在設定值。預期的負荷變化通過過熱器級間汽溫的測量汽溫的測量引入系統(tǒng)。主汽溫的變化首先由級間汽溫變化測出，這個測量值起初步校正控制作用。最終過熱器出口汽溫偏差信號將調(diào)整噴水閥位置，以保持主汽溫度在設定值。 （2）再熱汽溫控制 再熱汽溫控制與過熱汽溫控制十分相似，它也是一個串級控制系統(tǒng)。再熱蒸汽溫度通常都采取擺動燃料噴嘴位置作為主要調(diào)溫手段，并以事故噴水減溫作用緊急輔助控溫手段。 在發(fā)生汽機跳閘或者主燃料跳閘或機組其他故障時，控制系統(tǒng)將關(guān)閉所有噴水閥以保護汽輪機，防止汽輪機進水。 CCS其他控制系統(tǒng)包括主蒸汽母管壓力控制、

11、除氧器水位控制，除氧器壓力控制、空預器冷端溫度控制系統(tǒng)、凝汽器水位控制系統(tǒng)、輔助蒸汽控制系統(tǒng)、汽機潤滑油溫度控制系統(tǒng)等。 高加水位控制，低加水位控制 軸封壓力控制 消防水泵出口母管壓力控制 爐膛的安全監(jiān)控系統(tǒng)是FSSS（Furnace Safety Supervisory System）。FSSS系統(tǒng)包括兩部分：燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）、爐膛安全保護系統(tǒng)（FSS） 。 BMS功能包括：- 油燃燒器的啟動/停止順序控制；- 煤燃燒器的啟動/停止順序控制； - 磨煤機系統(tǒng)的控制。實現(xiàn)功能：- 啟動、吹掃、點燃、直到燃燒器穩(wěn)定運行的全過程自動化控制；- 也可分階段、順序啟動的控制方式，完成燃燒器的自

12、動控制； - 正常工況、RB工況下的燃燒器控制功能 。 三.爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)FSS（Furnace Safety System）系統(tǒng)功能FSS系統(tǒng)功能如下：爐膛吹掃功能；油燃料泄漏試驗功能；緊急跳閘（MFT/OFT）功能。FSS系統(tǒng)的監(jiān)視和保護功能連續(xù)監(jiān)視鍋爐運行，出現(xiàn)危險工況時，快速、準確地生成油燃料跳閘信號（OFT）、或主燃料跳閘（MFT）信號； 將OFT、MFT信號，通過硬接線邏輯，執(zhí)行相關(guān)保護動作。并且將緊急跳閘信號，送至BMS系統(tǒng)、機組控制系統(tǒng)，完成相應的機組保護動作； MFT發(fā)生后，維持鍋爐進風，清除爐膛內(nèi)、煙道中的可燃物；有關(guān)許可條件滿足之前，阻止燃料重新進入爐膛；具有手動MFT

13、跳閘功能；自動記憶和顯示“跳閘原因”。 順序控制系統(tǒng)是分散控制系統(tǒng)的重要組成部分，主要應用于（鍋爐、汽輪機、發(fā)電機）及輔機的啟停，保護，并且通過數(shù)據(jù)告訴公路與其他控制系統(tǒng)相連接。 順序控制系統(tǒng)是按預先規(guī)定的順序、條件和時間要求，對工業(yè)自動化技術(shù)中的一個重要組成部分。它的信號主要是開關(guān)量。順序控制系統(tǒng)包括1.輸煤、制粉系統(tǒng)順控2.鍋爐二次風門順控3.鍋爐定排順控4.射水泵順控 5.給水程控 6.勵磁開關(guān)7.整流裝置開關(guān) 8.發(fā)電機滅磁開關(guān) 9.發(fā)電機感應調(diào)壓器 10.備用勵磁機手動調(diào)節(jié)勵磁11.發(fā)電機組斷路器同期回路12.其他設備起停順控 （一）DEH控制系統(tǒng)的組成 DEH控制系統(tǒng)是采用數(shù)字計算

14、機作為控制器、電液轉(zhuǎn)換機構(gòu)、高壓抗燃油系統(tǒng)和油動機作為執(zhí)行器，對汽輪發(fā)電機組實行自動控制的簡稱（TURBINE DINGITAL ELECTRO-HYDRAULIC CONTRLO SYSTEM,DEH) 圖2是DEH控制系統(tǒng)圖。由鍋爐來的主蒸汽經(jīng)高壓主汽門和調(diào)節(jié)閥進入高壓缸，高壓缸的排汽經(jīng)再熱器再熱后，通過中壓主汽門和調(diào)節(jié)閥門進入中、低壓缸，蒸汽在高、中、低壓缸彭正做功沖動汽輪機，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。調(diào)整閥門開度或蒸汽餐宿可達到調(diào)節(jié)汽輪發(fā)電機組的電功率和頻率的目的。目前國產(chǎn)化300MW機組，設有兩個高壓主汽門、四個高壓調(diào)節(jié)門和兩個中壓調(diào)節(jié)門、兩個中壓主汽門（我廠為兩個中壓聯(lián)合汽閥）。兩個中壓

15、主汽門在機組掛閘后處于全開狀態(tài)，其他閥門將根據(jù)機組運行方式參與不同的調(diào)節(jié)，異常工況時，關(guān)閉所有的閥門可取到保護機組的作用。 EH油系統(tǒng)包括EH高壓供油系統(tǒng)、電液轉(zhuǎn)換執(zhí)行器和危機遮斷控制組件 電液轉(zhuǎn)換器將DEH系統(tǒng)來的控制量變成油壓信號送油動機執(zhí)行機構(gòu)，油動機活塞在上、下油壓作用下相對運動，帶動彈簧加載后的閥門上下運動，改變蒸汽閥門開度，從而達到控制機組的速度/負荷的目的。 一定質(zhì)量、溫度和壓力的高壓抗燃油是由EH高壓供油系統(tǒng)提供的。它一方面為機組的各閥門油動機提供壓力油；同時，它又通過節(jié)流孔進入自動跳閘母管，簡歷自動跳閘母管油壓。一旦機組故障，引起電磁閥和隔膜閥開啟時，泄掉自動跳閘母管壓力油，

16、閥門迅速關(guān)閉，保護機組，避免事故進一步惡化引起電磁閥跳閘的信號有： 凝汽器真空低 軸承油壓低 推力軸承磨損（串軸保護） EH系統(tǒng)油壓低 汽機超過額定轉(zhuǎn)速110%以上 遙控遮斷命令等圖3是我廠ETS跳閘信號畫面圖3實現(xiàn)機組的自動啟停實現(xiàn)機組的負荷自動控制實現(xiàn)汽輪發(fā)電機組的自動監(jiān)視和控制實現(xiàn)汽輪發(fā)電機的自動保護 汽輪發(fā)電機的自動保護包括： 1.OPC超速保護控制器。 它由中壓調(diào)節(jié)閥門快關(guān)作用、負荷下跌預測功能和超速控制功能三部分組成。 中壓調(diào)節(jié)閥門快關(guān)作用是在電力系統(tǒng)故障、出現(xiàn)部分甩負荷時，快關(guān)中壓調(diào)節(jié)閥門，以便在部分甩負荷瞬間維護電力系統(tǒng)穩(wěn)定；負荷下跌預測功能是在發(fā)電機主開關(guān)跳閘而汽機仍帶有30

17、%以上負荷時，及時關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)閥門、以防止汽機超速而導致危機保安器動作；超速控制功能是當機組在非OPC測試的情況下出現(xiàn)轉(zhuǎn)速高于103%額定轉(zhuǎn)速時，將高、中壓調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，并將負荷控制改變?yōu)檗D(zhuǎn)速控制，由高壓調(diào)節(jié)閥門來控制汽機轉(zhuǎn)速，同時根據(jù)轉(zhuǎn)速來調(diào)整中壓調(diào)節(jié)閥門，逐步將積聚在再熱器中的蒸汽排出。 2.危急遮斷控制裝置（ETS) 3.機械超速和手動脫扣 當機組超速超過110%的額定值時，或運行人員要求停機時，機械超速和手動脫扣系統(tǒng)，通過釋放潤滑油系統(tǒng)經(jīng)節(jié)流孔在機械超速和手動跳閘母管建立的壓力油，釋放自動停止跳閘母管油壓，實現(xiàn)緊急停機。 火電廠公用輔助系統(tǒng)是火電廠正常穩(wěn)定運行的關(guān)鍵組成環(huán)節(jié)，它包括輸

18、煤系統(tǒng)、化學水處理系統(tǒng)、除灰/ 除渣/電除塵系統(tǒng)、鍋爐的吹灰/定排和脫硫系統(tǒng)等。下面就火電廠公用輔助系統(tǒng)分類加以闡述：煤是火力發(fā)電廠的一次能源，火電廠內(nèi)的輸煤系統(tǒng)主要完成卸煤、貯存、分配、篩選、破碎等工作，同時進行燃料計量、計算出正品和煤耗、取樣分析和去除雜物等。主要控制對象有斗輪堆取料機、皮帶機、碎煤機、除鐵器、取樣裝置、犁煤器、滾軸篩、電子皮帶秤等設備。輸煤系統(tǒng)存在控制設備多、工藝流程復雜、現(xiàn)場環(huán)境惡劣（粉塵、潮濕、振動、噪音、電磁干擾嚴重）、系統(tǒng)設備分散、分布面寬、距離遠等特點。一般在煤控室設模擬屏或CRT/TFT，同時采用工業(yè)電視監(jiān)視現(xiàn)場運行情況，而且要求與電廠管理信息系統(tǒng)連結(jié)。 該系統(tǒng)的主要功能如下： 分爐、分時計量，煤場入場、出場計量 煤源給煤、上煤、配煤程控 煤位、設備電流等模擬量動態(tài)顯示 歷史數(shù)據(jù)采集、事故記錄、趨勢圖顯示 運行報表自動生成，實時、定時打印 故障診斷工業(yè)電視跟蹤、報警 1）鍋爐補給水處理 其主要目的是將天然水在進入汽水系統(tǒng)之前除去水中的雜質(zhì),一般流程為: 天然水 混凝沉淀 過濾 離子交換 補給水。 主要的控制過程如下： 混凝沉淀：除去水中的小顆粒懸浮物和膠質(zhì)體物質(zhì)，有化學混凝和電混凝兩種方式。 過濾處理：除去混凝處理后的水中殘留的少量懸浮物，常采用石英砂或無煙煤或直接過濾。 化學除鹽：脫除清水含