热工保护与顺序控制的基础知识最新版课件.ppt
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1、热工保护与顺序控制的基础知识沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春第一章 热工保护与顺序控制的基础知识l第一节第一节 分散控制系统分散控制系统DCSDCSl第二节第二节 可编程序控制器可编程序控制器PLCl第三节第三节 热工保护与顺序控制的基本概念热工保护与顺序控制的基本概念l第四节第四节 开关量控制的基础部件开关量控制的基础部件l第五节第五节 开关量信号的可靠性开关量信号的可靠性沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春l热工保护与顺序控制系统的工作过程中,信息的传递和变换都热工保护与顺序控制系统的工作过程中,信
2、息的传递和变换都是以是以开关量信号开关量信号进行的。进行的。模拟量信号模拟量信号:在时间和幅值上是连续的,可用连续的数学函在时间和幅值上是连续的,可用连续的数学函数表示,多来自传感器或变送器的输出信号,如主蒸汽温度、数表示,多来自传感器或变送器的输出信号,如主蒸汽温度、主蒸汽压力主蒸汽压力开关量信号开关量信号:只有有限个对立状态的逻辑变量,如磨煤机的只有有限个对立状态的逻辑变量,如磨煤机的启停、燃烧器的投入与切除、触点的闭合或断开状态启停、燃烧器的投入与切除、触点的闭合或断开状态 l热工保护与顺序控制均属于开关量控制范畴,因而有些书藉称热工保护与顺序控制均属于开关量控制范畴,因而有些书藉称为为
3、热工开关量控制系统热工开关量控制系统。第三节 热工保护与顺序控制的基本概念沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春主要内容:l一、热工保护、连锁和开关量控制一、热工保护、连锁和开关量控制l二、热工保护的设计准则二、热工保护的设计准则l三、热工保护系统三、热工保护系统l四、顺序控制的设计准则(自学)四、顺序控制的设计准则(自学)l五、顺序控制的项目内容(自学)五、顺序控制的项目内容(自学)沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春1 1、热工保护、热工保护 当机组在启停和运行过程中发生危及设备和人身安全当机组在启停和运
4、行过程中发生危及设备和人身安全的故障时,自动采取某些措施,防止事故产生和避免事故的故障时,自动采取某些措施,防止事故产生和避免事故扩大,从而保证机组的正常启停和安全运行。扩大,从而保证机组的正常启停和安全运行。机组异常报警自动启动或切除某些设备或系统停止机组(或某一部分)运行一、热工保护、连锁和开关量控制沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春2、连锁、连锁 在一个装置或许多装置的组合当中,一个装置中的在一个装置或许多装置的组合当中,一个装置中的某个部件或该组合中的某个装置动作时,将引起另一个某个部件或该组合中的某个装置动作时,将引起另一个部件或该组合的
5、另一个装置的动作。部件或该组合的另一个装置的动作。例如:大型辅机与相关的冷却系统、润滑系统、密封系统之间的连锁控制。例如:引风机因故障全部跳闸时,引起送风机、排粉机、给煤机、磨煤机等相继依次跳闸。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春l3、顺序控制(开关量控制)、顺序控制(开关量控制)将机组的部分操作按热力系统或辅机划分成局部控制将机组的部分操作按热力系统或辅机划分成局部控制系统,按照事先规定的顺序进行自动操作的一门控制技术。系统,按照事先规定的顺序进行自动操作的一门控制技术。v机炉辅助系统机炉辅助系统v化学水处理系统化学水处理系统输煤系统输煤系统v吹
6、灰系统吹灰系统v脱硫系统脱硫系统v脱销系统脱销系统沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春提供阀门的开度信号,可就地显示,也可远传。也称液位控制器或液位继电器(二)气动执行机构:薄膜式、活塞式电源中断时,指示灯熄灭。热工开关量控制系统的基础部件接触器利用电磁吸引使电路接通和断开;误动作次数+拒动作次数+正确动作次数T膨胀位移信号开关信号能够把被测物理量转换成开关形式的电信号进行输出的设备。切换值之差。3、热继电器KR:正常时关闭,电动机过载断开F1F2接通7-9;同时KM1常开触点闭合电动机启动阀门开启;3、能够根据电动门、电动机的控制接线图说明其工作过
7、程;按钮开关、组合开关、控制开关手动电器:按钮、组合开关、控制开关;第一章 热工保护与顺序控制的基础知识上海远东仪表厂的产品型号2)电动门的主要组成部分及功能例:化学水处理系统l化学水处理系统的任务是向热力系统供给合格的补充水。化学水处理系统的任务是向热力系统供给合格的补充水。它包括:它包括:原水净化处理系统;制备锅炉所需质量的补给水系统;汽轮机凝结水的净化处理系统;废水处理系统化学废水化学废水煤厂排水煤厂排水锅炉清洗废水锅炉清洗废水沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春l天然水中含有很多杂质,必须经过一系列处理,除去对锅天然水中含有很多杂质,必须经过
8、一系列处理,除去对锅炉安全有害的杂质,才能作为锅炉补给水。当原水经澄清、炉安全有害的杂质,才能作为锅炉补给水。当原水经澄清、过滤、除去机械杂质后,还要进行软化和除盐,除去溶解过滤、除去机械杂质后,还要进行软化和除盐,除去溶解在水中的钙、镁、钠等盐类。在水中的钙、镁、钠等盐类。l由于化学水处理除盐的运行和再生比较频繁,再生过程中由于化学水处理除盐的运行和再生比较频繁,再生过程中的阀门、水泵和风机的操作量很大,因而的阀门、水泵和风机的操作量很大,因而一般都采用顺序一般都采用顺序控制。控制。l顺序控制器现在一般都顺序控制器现在一般都采用可编程序控制器(采用可编程序控制器(PLC)。沈阳工程热工保护
9、第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 二、热工保护的设计准则l误动作:误动作:系统不应该动作而动作;系统不应该动作而动作;l拒动作:拒动作:系统应该动作而不动作。系统应该动作而不动作。l“二取一二取一”:串联法串联法 如汽轮机轴向位移保护。如汽轮机轴向位移保护。并联法并联法 如汽轮机进水保护、主蒸汽压力高保护。如汽轮机进水保护、主蒸汽压力高保护。l“三取二三取二”:采用三个检测元件测量。当其中两个或两个采用三个检测元件测量。当其中两个或两个以上检测元件触点闭合时,信号单元就有输出;以上检测元件触点闭合时,信号单元就有输出;既减小误动既减小误动 作率又减小拒动作率;作率
10、又减小拒动作率;如炉膛火焰监视系统如炉膛火焰监视系统测点测点测点沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春弹簧拉力矩Mt 、摩擦力矩Mm化学水处理系统的任务是向热力系统供给合格的补充水。8MPa时,“1-3通”J失电M停压缩机停;小口径阀门的全行程时间为30-40s;5、液动执行机构的工作原理;下切换值(复原值):输入变量(物理量)减小时,使输出变量(开关量)改变的输入变量值。按钮开关、组合开关、控制开关中途:按下开阀启动按钮SB3 开阀接触器KM1线圈带电对提高测量准确度,增加系统的可靠性,很有必要。动作过程:同电流继电器;一个测点采用两个检测元件串联的
11、方法;7、应能适应生产过程的环境条件;第一章 热工保护与顺序控制的基础知识四种驱动动力能源方式:第四节 开关量控制的基础部件自动电器:接触器利用电磁吸引使电路接通和断开;电动门的位置状态以红、绿指示灯显示:开关量控制应完成的功能:P283)机组保护系统(炉、机、电大联锁保护)红灯HR亮2、加强热控专业管理水平也称流量控制器或流量继电器 三、热工保护系统三、热工保护系统l1 1)锅炉保护系统)锅炉保护系统炉膛安全保护FSS:锅炉汽压保护、水位保护、直流锅炉断水保护、再热器保护、主燃料跳闸保护、机组快速甩负荷保护等l2 2)汽轮机保护系统)汽轮机保护系统汽轮机紧急跳闸系统ETS:轴向位移保护、缸胀
12、和差胀保护、超速保护、振动保护、主轴弯曲保护、轴承温度高和油压低监视保护、凝汽器真空低监视保护、给水加热器保护、汽轮机进水保护等l3 3)机组保护系统(炉、机、电大联锁保护)机组保护系统(炉、机、电大联锁保护)沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春l炉机电大联锁保护炉机电大联锁保护大型单元机组的特点是炉、机、电在生产中组成一个有机整体,其中某个环节出现故障时,必然会不同程度地影响整个机组的正常运行,因此需要综合考虑故障情况下炉、机、电三者之间的关系。炉机电大联锁保护动画演示沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春
13、四、自动报警系统的应用 l监视机组运行过程中的各种工况监视机组运行过程中的各种工况参数和设备参数和设备状态;状态;l发生参数越限或设备故障时,以发生参数越限或设备故障时,以声光形式声光形式发出报警信号。发出报警信号。u自动报警系 统的组成 沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春第一章 热工保护与顺序控制的基础知识l第一节第一节 分散控制系统分散控制系统DCSDCSl第二节第二节 可编程序控制器可编程序控制器PLCl第三节第三节 热工保护与顺序控制的基本概念热工保护与顺序控制的基本概念l第四节第四节 开关量变送器的基础部件开关量变送器的基础部件l第五节第
14、五节 开关量信号的可靠性开关量信号的可靠性沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春第四节 开关量控制的基础部件l开关量控制应完成的功能:P28 根据输入的开关量信号,按预定工艺要求进行逻辑运算,将结果通过输出部件、驱动执行机构完成操作任务。l基础部件主要包括:一、开关量变送器二、常用控制电器三、执行机构沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春一、开关量变送器能够把被测物理量转换成开关形式的电信号进行输出的设备。l(一)开关特性(一)开关特性l(二)开关量变送器的种类(二)开关量变送器的种类1.压力开关2.差压开关3
15、.流量开关4.液位开关5.温度开关6.行程开关沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春(一)开关特性(一)开关特性 当输入的物理量在某一范围内变化时,当输入的物理量在某一范围内变化时,输出的开关量状态发生改变:输出的开关量状态发生改变:l(1)(1)当输入当输入P P1 1时,输出时,输出“1-21-2通通”;l(2)(2)当输入当输入P P1 1P P 时,输出时,输出“1-31-3通通”;l(3)(3)当当P P1 1输入输入P P1 1P P 时,输出可时,输出可 以是以是“1-21-2通通”也可以是也可以是“1-31-3通通”。如果输入是增方向通
16、过如果输入是增方向通过P P1 1 时,则输出时,则输出“1-21-2通通”;若输入是减方向通过若输入是减方向通过P P1 1P P 时,则输出时,则输出“1-31-3通通”。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春1 1、常用术语、常用术语使输出变量改变的任一输入变量值;输入变量(物理量)增大时,使输出输入变量(物理量)增大时,使输出变量变量(开关量开关量)改变的输入变量值,如图中的改变的输入变量值,如图中的P P1 1P P;输入变量(物理量)减小时,使输出输入变量(物理量)减小时,使输出变量变量(开关量开关量)改变的输入变量值。如图中的改变的输入变
17、量值。如图中的P P1 1;上切换值与下 切换值之差。如图中P 沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 2 2、主要技术要求、主要技术要求 1 1)动作的稳定性和可靠性)动作的稳定性和可靠性 2 2)切换差的选择)切换差的选择切换差分为可调与不可调两种切换差分为可调与不可调两种切换差不是越小越好,而应根据使用要求来确定;切换差不是越小越好,而应根据使用要求来确定;沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春(二)开关量变送器的种类l1.1.压力开关压力开关l2.2.差压开关差压开关l3.3.流量开关流量开关l4.4.
18、液位开关液位开关l5.5.温度开关温度开关l6.6.行程开关行程开关 开关量变送器的主要任务是将被测物理量转换成开关形式电信号,主要有:沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 1、压力开关l1)工作原理将将被测压力转换成为开关信号;被测压力转换成为开关信号;2)压力开关特点l抗干扰能力强;l抗振性能高;l传感器内部有过载保护装置l触点容量大、寿命长。介质压力或差压介质压力或差压P P作用力作用力F1F1弹簧力弹簧力F2F2F1 F2F1 F2接通接通7-87-8;F1F2F1F2接通接通7-97-9;沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识
19、沈阳工程学院 动力系 崔长春以是“1-2通”也可以是“1-3通”。第一章 热工保护与顺序控制的基础知识误动作:系统不应该动作而动作;点动控制:按下按钮电动机才会运转、手松开按钮电动机停转。电动执行机构、气动执行机构、液动执行机构;点动控制:按下按钮电动机才会运转、手松开按钮电动机停转。第五节 开关量信号的可靠性2YDB微机语音闪光报警装置第四节 开关量控制的基础部件电动机停;3、控制开关(万能转换开关)对提高测量准确度,增加系统的可靠性,很有必要。电动门控制原理图1-15问题:辅助设备较复杂,存在着油的泄漏问题,应用受限。拒动作:系统应该动作而不动作。继电器启动的条件:MdMt+Mm管道内水或
20、油的断流信号合闸线圈带电触点闭合电动机启动;依靠控制对象的参数变化或外来信号的变化自动进行切换;用动触片作为刀刃,以转动的方法改变动、静触片之间的通断(二)开关量变送器的种类用来限制阀门电动装置的输出转矩,当阀门关严时,发出信号给控制电路切断电动机的电源。3 3)产品型号)产品型号l通过更换不同传感器及不同开关部件,即可组成十多种型号、数百种规格的产品。4 4)高温介质冷却)高温介质冷却 l压力开关的被测介质温度一般不超过l00l使用铜质螺旋管作为散热器。上海远东仪表厂的产品型号上海远东仪表厂的产品型号沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春5 5)例:
21、空气压缩机)例:空气压缩机l初始状态:储气罐压力为0,压力控制器“1-2”通;l工作状态:按下启动按钮HK接触器J励磁电机M运转压缩机工作储气罐压力升高;压力升至0.8MPa时,“1-3通”J失电M停压缩机停;储气罐空气输出压力下降;降至0.7MPa时,“1-2通”M运转压缩机工作压力升高储气罐的空气压力保持0.7-0.8MPa范围内,电动机间歇工作沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春6 6)切换差的选择)切换差的选择l切换差过小,易造成电动机频繁启停,同时造成接触器损坏。l不能以切换差大小作为评价控制器的性能指标。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控
22、制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春(二)开关量变送器的种类l1.1.压力开关压力开关l2.2.差压开关差压开关l3.3.流量开关流量开关l4.4.液位开关液位开关l5.5.温度开关温度开关l6.6.行程开关行程开关 开关量变送器的主要任务是将被测物理量转换成开关形式电信号,主要有:沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春2.差压开关也称差压控制器或差压继电器l工作原理:介质的差压信号介质的差压信号 敏感元件的位移信号敏感元件的位移信号 微动开关的开微动开关的开关信号;关信号;敏感元件采用膜片或波纹管;敏感元件采用膜片或波纹管;P1PP P2
23、2沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春3.流量开关也称流量控制器或流量继电器也称流量控制器或流量继电器l工作原理:流量信号工作原理:流量信号差压信号差压信号开关信号开关信号l实例应用:实例应用:管道的滤网堵塞信号管道的滤网堵塞信号火电厂的断煤信号火电厂的断煤信号管道内水或油的断流信号管道内水或油的断流信号火电厂大部分水和蒸汽的断流信号火电厂大部分水和蒸汽的断流信号沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春断煤开关断煤开关l安装位置:给煤机l组 成:可以绕轴摆动的挡板、连在轴端的压板、微动开关l工作原理:存在煤流存
24、在煤流挡板、压板推起挡板、压板推起微动开关断开微动开关断开煤断流煤断流挡板、压板下压挡板、压板下压微动开关触动微动开关触动沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春4、液位开关也称液位控制器或液位继电器l浮子式利用随液位变化的浮子来触发开关。l电接触式利用液体的导电性来测量液位。l电容式通过两电极间的电容量的变化来测量液位。l超声波式超声波的传播时间与声波的发出到物体表面 的距离成正比沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 5.温度开关温度测量范围不同,选用温度开关的结构形式也不同l1)固体膨胀式温度开关(0-10
25、0)TT膨胀位移信号膨胀位移信号开关信号开关信号l2)气体膨胀式温度开关(100-250)TT压力信号压力信号开关信号开关信号l3)热电阻(热电偶)温度计(250-)TT电流(压)信号电流(压)信号开关信号开关信号沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春6.6.行程开关(行程开关(限位开关)限位开关)l工作原理:机械行程信号微动开关的触点信号7 7、火焰监测器、火焰监测器l用于监测锅炉燃烧器的火焰状况l工作原理:火焰信号(强度和频率)开关量信号l用以向运行人员显示或向自动装置提供燃烧器火焰是否存在与否的信号。8 8、接近开关(无触点开关)、接近开关(无触
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