电厂行业集控课件.ppt
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1、1火力发电集控运行利用4C技术(即Computer计算机技术、Control控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术)对火力发电生产过程进行高度自动化的集中监控,以实现对机组的启停控制、运行状态及参数的监视调整、事故情况下的紧急处理,保证火力发电厂连续、安全、经济运行。2 火力发电厂的集控对象3 全厂管控一体化集控运行管控一体化是采用厂级实时监控系统SIS(Supervisory Information System)把企业管理信息系统MIS(Management Information System)与生产过程DCS集控系统联为一体,实现全厂生产的一体化数字管理和控制
2、。图1.1 燃煤火力发电厂集控系统组成 4 全厂管控一体化组成全厂管控一体化组成 SISSIS系统:主要为火电厂全厂实时生产过程综合优化服务的生产系统:主要为火电厂全厂实时生产过程综合优化服务的生产过程实时管理和监控的信息系统。过程实时管理和监控的信息系统。MISSISDCS5 单元机组单元机组DCS控制系统的组成控制系统的组成MCS及及CCS;FSSS;SCS;DAS;DEH;BPS;TAS;ECS。第第2章章 火力发电机组的集控规律火力发电机组的集控规律火电厂机组的运行控制方式随着电力技术和控制技术的发展而火电厂机组的运行控制方式随着电力技术和控制技术的发展而发展,其发展经历了如下几个阶段
3、:发展,其发展经历了如下几个阶段:1、机、炉、电单独控制机、炉、电单独控制早期的中、小型机组电厂,一般均采用单独控制,其主要特征早期的中、小型机组电厂,一般均采用单独控制,其主要特征是:锅炉、汽轮机、电气都有自己单独的控制室,控制室之是:锅炉、汽轮机、电气都有自己单独的控制室,控制室之间通过热工信号、电话联系,同时设置有机、炉、电辅机的间通过热工信号、电话联系,同时设置有机、炉、电辅机的控制操作室,控制分散,就地控制量大,控制室对设备运行控制操作室,控制分散,就地控制量大,控制室对设备运行的监视主要依靠常规表计完成,控制使用强电信号实现。的监视主要依靠常规表计完成,控制使用强电信号实现。该控制
4、方式与当时机组设备水平和控制技术水平有关该控制方式与当时机组设备水平和控制技术水平有关(1 1)、设备情况:因锅炉的设备故障率较高,采用母管制,)、设备情况:因锅炉的设备故障率较高,采用母管制,单台设备启单台设备启/停或故障只要对母管没有影响,一般不会影响停或故障只要对母管没有影响,一般不会影响其他设备的运行。其他设备的运行。(2 2)、控制的自动化水平不高,信号的采集和处理水平较低)、控制的自动化水平不高,信号的采集和处理水平较低,不能实现集中的控制。,不能实现集中的控制。2、集中控制、集中控制随着机组容量的增大和再热机组的出现,使控制方式发生了随着机组容量的增大和再热机组的出现,使控制方式
5、发生了较大的变化,因为再热机组一般采用单元制(或扩大单元较大的变化,因为再热机组一般采用单元制(或扩大单元制)锅炉、汽轮机、发电机单元制设置,其纵向联系已成制)锅炉、汽轮机、发电机单元制设置,其纵向联系已成为一个整体,对设备的监视、控制操作要求协调一致,机为一个整体,对设备的监视、控制操作要求协调一致,机、炉、电单独控制已不能适应机组运行的要求,结合当时、炉、电单独控制已不能适应机组运行的要求,结合当时控制技术的发展,形成了集中控制方式,即将机、炉、电控制技术的发展,形成了集中控制方式,即将机、炉、电控制室集中为一个控制中心,使机、炉、电可以密切配合控制室集中为一个控制中心,使机、炉、电可以密
6、切配合,协调操作,便于运行管理的统一指挥,有利于机组的安,协调操作,便于运行管理的统一指挥,有利于机组的安全经济运行。全经济运行。从控制本身也有较大发展,增加了大量的自动调节控制,由从控制本身也有较大发展,增加了大量的自动调节控制,由强电控制发展为弱电控制,再到计算机控制,增加程序控强电控制发展为弱电控制,再到计算机控制,增加程序控制和顺序控制,增加机组的保护装置,使用智能仪表等。制和顺序控制,增加机组的保护装置,使用智能仪表等。3、单元机组集散控制(、单元机组集散控制(DCS控制系统)控制系统)现代大型发电机组均使用分散控制方式现代大型发电机组均使用分散控制方式分散控制的概念:分散控制的概念
7、:DCS分散控制系统指控制功能分散、风险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分散、操作显示集中、采用分布式结构的智能网络控制系统。统。随着机组容量的增大和实现单元制集中控制,就在的信息量随着机组容量的增大和实现单元制集中控制,就在的信息量和操作量大大增加,(和操作量大大增加,(500MW500MW机组比机组比50MW50MW的信息量增大的信息量增大倍,操作量增大倍,信息量:倍,操作量增大倍,信息量:200MW200MW在在1 1千点左右,千点左右,300MW300MW机组在机组在3 3千点左右,千点左右,600MW600MW机组在万点左右)要求机组
8、在万点左右)要求机组控制的自动化水平应不断提高,同时计算机技术和控机组控制的自动化水平应不断提高,同时计算机技术和控制技术的发展为集散控制系统的应用提供了保证。制技术的发展为集散控制系统的应用提供了保证。4、火电厂的集控、火电厂的集控-全厂管控一体化全厂管控一体化它采用厂级实时监控系统它采用厂级实时监控系统SISSIS(Supervisory Information Supervisory Information SystemSystem)把企业管理信息系统)把企业管理信息系统MISMIS(Management Management Information SystemInformation
9、System)与生产过程)与生产过程DCSDCS集控系统联为一体集控系统联为一体,实现全厂生产的一体化数字管理和控制。具有,实现全厂生产的一体化数字管理和控制。具有4 4个层次个层次5、发展的趋势:发展的趋势:区域电网对发电机的自发电控制区域电网对发电机的自发电控制区域电网对发电机的自发电控制:在电力系统内用户负荷发区域电网对发电机的自发电控制:在电力系统内用户负荷发生变化时,直接由电网调度中心的能量管理系统生变化时,直接由电网调度中心的能量管理系统EMSEMS(Energy Manage SystemEnergy Manage System,即电力调度自动化系统的总称),即电力调度自动化系统
10、的总称)及时调整系统内各机组的发电出力,保证供电连续性,并及时调整系统内各机组的发电出力,保证供电连续性,并使频率偏移指标符合规定要求的优化运行控制;在互联的使频率偏移指标符合规定要求的优化运行控制;在互联的区域电网间进行联络线交换(买卖)负荷的控制。区域电网间进行联络线交换(买卖)负荷的控制。2.1 集控方式集控方式-DCS分散式控制分散式控制2.1.1 分散式控制系统的应用及发展分散式控制系统的应用及发展1 DCS发展发展(1)第一代)第一代DCS20世纪世纪70年代中期第一代年代中期第一代DCS由控制站、操作显示站、数据由控制站、操作显示站、数据通信站与管理计算机组成,实现了回路分散和控
11、制站与操通信站与管理计算机组成,实现了回路分散和控制站与操作站功能分离。作站功能分离。(2)第二代DCS20世纪80年代中期,产生了第二代DCS。它由具有独立运行能力的分散“微机站”组成,各微机站控制不同的生产过程,站与站之间通过网络传递信息,是近年来电厂应用最普遍的方式,第二代DCS具有如下特点:控制回路由分散到局部集中,是否要双机双站冗余由用户选择。多功能软件供用户任意选择。有专门的I/0子系统对现场信号进行采样、预处理和输出处理,节省CPU的时间和空间,供用户实施先进控制策略。完善的显示功能。(3)第三代DCS特点:MMI人机接口功能完善;开放与互操作;现场总线;先进控制技术。世界各国主
12、要制造商已将 DCS 形成功能齐全、配置灵活的系列产品。分析各制造商其系统结构和功能可归纳以下五个特点:(1)硬件积木化(2)软件模块化(3)控制组态化(4)通信网络化(5)高可靠性2、国内外主要制造商目前世界上主要制造商有 Foxboro(美)、SIEMENS(德)、ABB(瑞士)、Emerson(美)、HITACH(日)、LEEDS&NORTHRMP(美)、Honeywell(美)、Hartmann&Braun(德)、Yokogawa(日)、等。在国内 DCS 厂家中,最大的供货商依次为:浙大中控、和利时、上海新华、上仪、四联、威盛等。新华控制工程公司的XDPS-400、北京和利时的FOC
13、S 和国电 智 深 公 司 的 E D P F-N T,华 能 信 息 产 业 公 司 的PINECONTROL,都已在多个电厂试验应用的基础上,经过改造提高后、达到或接近国外厂家同类的DCS 水平,并已在200、300WM 机组改造或新建工程中得到广泛应用,受到电厂的欢迎和好评,且其价格低于国外成套进口的设备。2.1.2 分散式控制系统的基本结构及组成分散式控制系统的基本结构及组成DCS的结构可归纳为的结构可归纳为“三点一线三点一线”式结构。式结构。“一线一线”即即DCS计算机网络;计算机网络;“三点三点”即连接到网络上的三种不同类型的即连接到网络上的三种不同类型的节点。这三种节点为:过程控
14、制站(现场节点。这三种节点为:过程控制站(现场I/O控制站)、控制站)、操作员站、工程师站。操作员站、工程师站。(1)过程控制单元(过程控制站过程控制单元(过程控制站or现场现场I/O控制站)控制站)是完成对现场是完成对现场I/OI/O处理并实现直接数字控制的网络节点。主处理并实现直接数字控制的网络节点。主要功能有:要功能有:数据采集和处理数据采集和处理功能、数据功能、数据转换转换功能、基于网功能、基于网络数据的局部自动络数据的局部自动控制控制、回路计算及闭环控制、顺序控制、回路计算及闭环控制、顺序控制功能以及脱离与功能以及脱离与DCSDCS其他部分的对现场执行最基本的控制其他部分的对现场执行
15、最基本的控制功能等。功能等。(2)操作员站操作员站是处理与运行操作有关的人机界面功能的网络节点。主要功是处理与运行操作有关的人机界面功能的网络节点。主要功能就是为系统的运行操作人员能就是为系统的运行操作人员提供人机界面提供人机界面,使操作员可,使操作员可以通过操作员站及时了解现场运行状态、各种运行参数的以通过操作员站及时了解现场运行状态、各种运行参数的当前值等,并可通过专用操作设备对运行过程进行控制,当前值等,并可通过专用操作设备对运行过程进行控制,以保证生产过程的安全、高效、高质。以保证生产过程的安全、高效、高质。(3)工程师站工程师站是对是对DCSDCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统
16、监视、控进行离线的配置、组态工作和在线的系统监视、控制、维护的网络节点。其主要功能是提供对制、维护的网络节点。其主要功能是提供对DCSDCS进行进行组态组态的工作,并在的工作,并在DCSDCS在线运行时实时在线运行时实时监控监控DCSDCS网络上各个节点网络上各个节点的节点情况,使系统工程时可以通过工程师站及时调整系的节点情况,使系统工程时可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定,从而使统配置及一些系统参数的设定,从而使DCSDCS系统在任何时系统在任何时候都处于最佳的工作状态。候都处于最佳的工作状态。(4)DCS的系统网络的系统网络实现过程控制单元与操作员站、工程师站间的信息传递
17、、数实现过程控制单元与操作员站、工程师站间的信息传递、数据交换、共享。采用局域网,其结构包括:星形、总线型据交换、共享。采用局域网,其结构包括:星形、总线型和环形。和环形。212.2 单元火电机组的模拟量控制单元火电机组的模拟量控制模拟量控制是用于完成对单元主机及辅助系统的闭环调节模拟量控制是用于完成对单元主机及辅助系统的闭环调节控制,由控制,由机炉负荷协调控制系统机炉负荷协调控制系统(CCS)CCS)及机炉各子系统组及机炉各子系统组成。成。具体包括:具体包括:CCS CCS,燃烧控制,温度控制,给水控制,制粉,燃烧控制,温度控制,给水控制,制粉系统控制,脱硫分散控制系统的模拟量控制等。系统控
18、制,脱硫分散控制系统的模拟量控制等。222.2.1 机炉负荷协调控制机炉负荷协调控制1 单元机组协调控制系统的组成单元机组协调控制系统的组成(1)组成)组成1 1)协调控制级:相当于机炉调节系统的指挥机构,起上位)协调控制级:相当于机炉调节系统的指挥机构,起上位控制作用;由控制作用;由负荷指令逻辑处理器负荷指令逻辑处理器和机组和机组主控制器主控制器组成。组成。2)基础控制级:锅炉、汽轮机子控制系统)基础控制级:锅炉、汽轮机子控制系统3)单元机组。)单元机组。图2.2 单元机组协调控制系统的组成框架24(2)协调控制系统主要功能是:)协调控制系统主要功能是:控制锅炉的汽温、汽压及燃烧率;控制锅炉
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