热控自动化技术发展及应用课件.ppt

1、生产设备技术部 自动化仪表系统的发展及其在火电厂中的应用控制理论的发展及其在火电厂中的应用热控专业主要名词术语及重要设备系统一、自动化仪表系统的发展及其在火电厂中的应用1.基地式仪表（50年代）生产设备技术部缺点：仪表系统封闭，无法与外界沟通(温度、压力、水位、火检、手动门、一机多控、)2.电动单元组合仪表（6070年代）生产设备技术部缺点：构成复杂控制系统困难，故障率高，无法进行数字通信（单独温度点、压力点、流量、物位、信号的单一性）3.组装式电子综合控制仪表（70年代末）生产设备技术部缺点：与电动单元组合仪表没有本质上的改变，只是卡件。4.计算机直接数字控制（集中控制）（60年代）生产设备

2、技术部缺点：可靠性差，故障率高，没有在实际中得以应用（局部的应用）5.数据采集系统DAS(Data Acquisition System）（70/80年代）生产设备技术部缺点：功能单一，只能实现监测，没有构成闭环控制（温度巡测、电容式压力变送器、集中报警器）6.单回路调节器（80年代）缺点：结构复杂，使用不便 价格昂贵 不容易构成复杂控制系统与之前的设备系统没有大的改变生产设备技术部7.可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）（60年代末）缺点：结构复杂，价格昂贵 构成复杂控制系统困难（运用范围窄、小系统、并未淘汰）生产设备技术部8.分散控制系统DC

3、S（Distributed Control System）（70年代）生产设备技术部典型的现场控制站机柜图图形组态界面系统数据库组态界面SAMA图组态界面多窗口显示分散控制系统DCS特点：适应性和扩展性强 控制能力强 人机联系方便 可靠性高发展方向：分散控制系统的网络结构 同现场总线相结合使控制进一步分散化 标准化、通用化技术生产设备技术部9.现场总线控制系统FCS（Field bus Control System）（90年代）生产设备技术部现场总线控制系统FCS生产设备技术部现场总线控制系统FCS特点：控制功能进一步分散实现了现场设备数字化使系统得到了更多数字信息生产设备技术部10、管理信息

4、系统 功能/层次矩阵战略计划管理控制运行控制业务处理销售市场生产后勤人事内务会计信息处理高层管理11、厂级监控信息系统 特点：系统结构庞大，价格昂贵 全公司系统进行数据的在线通讯 SIS的功能及应用 生产过程信息监测和统计生产过程信息监测和统计 实时性能计算、分析和操作指导实时性能计算、分析和操作指导 设备状态监测与故障诊断设备状态监测与故障诊断 设备寿命监测和管理设备寿命监测和管理 控制系统优化控制系统优化 厂级优化负荷分配厂级优化负荷分配生产设备技术部二、控制理论的发展及其在火电厂中的应用1、经典控制理论 20世纪初稳定理论 PID控制律概念 反馈放大器 控制系统分析、设计与综合的方法 数

5、学工具传递函数和频率特性 研究范围单输入单输出系统 计算工具手工计算（依靠图表和曲线）2、现代控制理论 60年代后航天技术的发展导致了现代控制论的出现 现代控制论的基础 数学工具矩阵理论（状态空间表达）研究范围多输入多输出系统 计算工具计算机3、智能控制理论 80年代初，微型计算机的出现导致了智能控制理论的迅猛发展 主要的智能控制方法 模糊控制 神经网络控制 专家控制 进化控制4、火电厂自动控制系统的基本组成单回路控制系统前馈-反馈复合控制系统串级控制系统解耦控制系统协调控制5、自动控制系统的典型控制策略 PID算法 变型PID 自整定PID 自适应控制 预测控制 专家控制检测装置-输入输出信

6、息获取与处理推理机构被控对象控制规则库知识库直接型专家控制器 神经网络控制 模糊控制 计 算控 制变 量模 糊量 化处 理模 糊控 制规 则模 糊决 策非 模糊 化处 理D/AA/D被 控 对 象执 行 机 构传 感 器模 糊 控 制 器（计 算 机）三、热控专业主要名词术语及重要设备系统 DCS分散控制系统指控制功能分散、风险分散、操作显示集中、采用分布式结构的智能网络控制系统。DAS数据采集系统指采用数字计算机控制系统对工艺系统和设备的运行参数、状态进行检测，对检测结果进行处理、记录、显示和报警，对机组的运行情况进行运算分析，并提出运行指导的监视系统。MCS模拟量控制系统指通过控制变量自动

7、完成被控制变量调节的回路。CCS协调控制系统指将锅炉-汽轮发电机组作为一个整体进行控制，通过控制回路协调锅炉汽轮机在自动状态下运行给锅炉、汽轮机的自动控制系统发出指令，以适应负荷变化的需要，尽最大可能发挥机组的调频、调峰的能力，它直接作用的执行级是锅炉燃料控制系统和汽轮机控制系统。SCS顺序控制系统指对火电机组的辅机及辅助系统，按照运行规律规定的顺序（输入信号条件顺序、动作顺序或时间顺序）实现启动或停止过程的自动控制系统。FSSS炉膛安全监控系统指对锅炉点火和油枪进行程序自动控制，防止锅炉炉膛由于燃烧熄火、过压等原因引起炉膛爆炸（内爆或外爆）而采取的监视和控制措施的自动系统。其包括燃烧器控制系

8、统BCS和炉膛安全系统FSS。AGC自动发电控制，根据电网对各电厂负荷要求对机组发电功率由电网调度进行自动控制的系统。MFT总燃料跳闸指保护信号指令动作或由人工操作后，快速切断进入炉膛的所有燃料而采取的措施。DEH汽轮机数字式电液控制系统，是按电气原理设计的敏感元件、数字电路以及按液压原理设计的放大元件和液压伺服机构构成的汽轮机控制系统。ETS汽轮机的紧急跳闸系统是在汽轮机的运行过程中，机组重要参数越线等异常工况下，实现紧急停止汽轮机运行的控制系统。TSI汽轮机监测仪表是监视汽轮机本体运行参数的重要设备,包括:转速、轴振、位移、键相、偏心、差胀、缸胀等重要参数。BPC旁路控制系统是汽轮机旁路系

9、统的自动投入和旁路系统蒸汽压力、温度等自动控制系统的总称。MEH给水泵电液调节系统，是采用微型计算机控制和液压执行机构实现控制逻辑，驱动给水泵汽轮机的控制系统。ATC或ATSC汽轮机自启动，根据汽轮机的运行参数和热应力计算，使汽轮机从盘车开始直到带初负荷按程序实现自启动。RB辅机故障减负荷是针对机组主要辅机故障采取的控制措施，即当主要辅机（如给水泵、送风机、引风机）发生故障机组不能带满负荷时，快速降低机组负荷的一种措施。UPS不间断电源 机炉协调控制方式（CC）锅炉跟踪控制方式（BF）汽机跟踪控制方式（TF）手动控制方式（BM）DCS系统也称分布式控制系统，其实质是计算机技术对生产过程进行集中

10、监视、操作、管理和分散控制的新型控制技术。其功能特点是：通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠等。分散控制系统的构成作为一种纵向分层和横向分散的大型综合控制系统，它以多层计算机网络为依托，将分布在全厂范围内的各种控制设备的数据处理设备连接在一起，实现各部分信息的共享的协调工作，共同完成控制、管理及决策功能。1)其硬件设备由管理操作应用工作站、现场控制站和通信网络组成。管理操作应用工作站包括工程师站、操作员站、历史数据站等各种功能服务站。A.工程师站提供技术人员生成控制系统的人机接口，主要用于系统组态和维护，技术人员

11、也可以通过工程师站对应用系统进行监视。B.操作员能提供技术人员与系统数据库的人机交互界面，用于监视可以完成数据的状态值显示和操作员对数据点的操作。C.历史站保存整个系统的历史数据，供组态软件实现历史趋势显示、报表打印和事故追忆等功能。现场控制站用于现场信号的采集处理，控制策略的实现，并具有可靠的冗余保证、网络通信功能。通信网络连接分散控制系统的各个分布部分，完成数据、指令及其它信息的传递。为保证DCS可靠性，电源、通信网络、过程控制站都采用冗余配置。2)分散控制系统的软件是由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件组成。分散控制系统的运行维护的主要内容包括系统在

12、投运前应做好必要项目的检查，检查合格且一切准备就绪后系统上电，按照相关步骤启动系统，并验收系统各部分正常后，投入在线运行。系统正常运行后，做好日常维护工作，发现问题及时查明原因解决处理，并根据热控系统的运行工况决定热控设备的投入与退出。分散控制系统常见故障1)通信网络类故障，主要有节点总线故障、就地总线故障、地址标识的错误。2)硬件故障，主要有人机接口故障、过程通道故障。3)人为故障，在系统维护或故障处理时的误操作现象。4)电源故障。5)SOE工作不正常。6)干扰造成的故障。主要有系统的接地情况、电源质量、过程控制处理机主/备处理机之间的切换、大功率无线通信设备等。分散控制系统的试验1)模拟量

13、控制系统扰动试验投入运行的模拟量控制系统应定期进行扰动试验，其分为内扰和外扰试验。控制其它功能试验 机组RB试验 协调控制系统 除氧器水位控制系统 炉膛负压控制系统 送风控制系统 主燃料控制系统 给水控制系统中的汽泵三冲量控制系统 进热汽温控制系统 再热汽温控制系统 保护联锁试验:锅炉保护联锁试验 风机联锁试验 磨组联锁试验 锅炉所有阀门的调试 机、炉、电大联锁 大修中变更的保护联锁试验 运行中出现异常的保护联锁试验 ETS汽轮机的紧急跳闸系统跳闸条件:1、润滑油压低III值2、抗燃油压低III值3、真空低III值4、振动大II值5、轴向位移大II值6、转速112%7、MFT8、发电机故障、发

14、电机油开关跳闸9、DEH控制系统失电10、手动按扭 组成:危急遮断油路危急遮断油路与阀门伺服执行机构一起，构成ETS的执行机构。它分为AST油路和OPC油路，两者之间用一逆止阀相连，AST油路与高、中压主汽门油路相连，OPC油路与高、中压调节阀相连，另外，机械超速遮断系统经隔膜阀与AST油路发生联系。动作时隔膜阀动作排油，使AST泄压，关闭所有主汽门和调节阀门。遮断停机。危急遮断控制块危急遮断控制单元的主要作用是在危急遮断电气柜和油路与油路之间提供接口，为了安全和试验目的，电磁阀被设计成双通道，即两套并联工作。通道包括和，通道包括和电磁阀。当任一停机条件具备时，打开所有的电磁阀以实现遮断停机。

15、危急遮断电气柜危急遮断电气柜主要部件如下：电源组件、逻辑控制模块、继电器板、超速组件。1、电源组件由两个交流和两个直流电源组成。2、逻辑控制模块由西门子S7系列PLC可编程控制器组成。3、继电器板包括电源监视继电器，跳闸输出继电器。4、超速组件包括三个转速表及磁阻探头。、润滑油压低.a、油压低.a、轴向位移大二值.mm.mm、凝汽器真空低-79.69a、汽轮机转速升至额定转速的3300rpm、手按“停机”按钮、锅炉动作、发电机内部故障、电源消失、汽机径向振动大0.254mm、发电机油开关跳闸 FSSS系统即炉膛安全监控系统,它是现代化大型火电机组必须具备的一种监控系统,在锅炉启动阶段完成吹扫及

16、点火,在锅炉正常运行状态,它密切监视燃烧系统的大量参数与状态,进行逻辑判断,必要时发出动作指令,通过联锁装置和发信号到其它系统,以保护锅炉燃烧系统的安全。FSSS的主要功能:a)炉膛点火前吹扫,点火前清扫目的是在启动前把炉膛及管道内积聚的未燃烧燃料及气体清除掉,采用大于全负荷30%的风量,同时满足其它必要点火准备条件后,吹扫5分钟,以彻底清扫干净,若5分钟期间,吹扫条件失去任何一个,则吹扫中断,需重新吹扫。b)暖炉油点火,当清扫完后,在满足一定许可条件下,燃油才能投入运行,点火允许灯亮后,在操作面板上进行操作,即可自动投入各油角。c)煤粉投入。在暖炉油投入,炉膛达到一定温度,建立起点火能量后,

17、在满足一定条件下,即可运行给粉机投粉。d)安全保护。在正常运行情况下,FSSS系统通过装置在锅炉各部位的敏感元件(压力开关,火焰检测器等)提供的信号以及来自其它系统的有关信号,连续监视燃烧情况及机组重要设备运行情况,一旦出现危险工况即自动启动跳闸,联锁一系列设备,切断进入炉膛的燃料。保护锅炉不受损坏。e)紧急停炉。当锅炉有关设备遭受危险需马上停炉时,可由运行人员手动停炉按钮,切断主燃料(MFT)。f)燃烧后吹扫。锅炉跳闸后,在跳闸条件消失后,若满足吹扫条件,即自动进入吹扫,以清除炉膛内残余的可燃物 FSSS系统的硬件组成：控制机柜和就地设备控制机柜：XDPS系统机柜，和DCS系统一体化就地设备

18、包括：a)点火控制柜b)油枪c)点火装置d)油阀 雾化阀e)火焰检测器f)燃油速断阀g)压力开关h)就地压力表 TSI系统的组成系统的组成我厂的汽轮机保护装置采用的是美国本特利（BENTLY）公司生产的3500保护系统，该系统是计算机化的振动信息系统，可对旋转机械和往复式运动机械的机械状态提供所需要的信息，如不平衡、不对中，轴裂纹和轴承故障等机械问题的早期判定提供可靠依据。主要设备组成包括：监测装置、测量探头、前置放大器及其延长电缆等部件。其工作原理为：探头将位移信号送至前置器，前置器将其转换为电压信号送至3500监测装置进行处理，处理后由继电器模件输出报警、危险值送至ETS和报警系统实现紧急停机和报警，模件输出420mA信号至DCS显示其数值。本套汽轮机安全监视装置用于连续监视汽轮机本体各种参数,其监视参数有转速、轴向位移、胀差、轴承盖振动、鉴相、轴振动、汽缸绝对膨胀、偏心等。谢 谢 大 家!生产设备技术部