熱控自動化技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用課件

1、生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)部 自動化儀表系統(tǒng)的發(fā)展及其在火電廠中的應(yīng)用控制理論的發(fā)展及其在火電廠中的應(yīng)用熱控專業(yè)主要名詞術(shù)語及重要設(shè)備系統(tǒng)一、自動化儀表系統(tǒng)的發(fā)展及其在火電廠中的應(yīng)用1.基地式儀表（50年代）生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)部缺點：儀表系統(tǒng)封閉，無法與外界溝通(溫度、壓力、水位、火檢、手動門、一機多控、)2.電動單元組合儀表（6070年代）生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)部缺點：構(gòu)成復(fù)雜控制系統(tǒng)困難，故障率高，無法進行數(shù)字通信（單獨溫度點、壓力點、流量、物位、信號的單一性）3.組裝式電子綜合控制儀表（70年代末）生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)部缺點：與電動單元組合儀表沒有本質(zhì)上的改變，只是卡件。4.計算機直接數(shù)字控制（集中控制）（60年代）生產(chǎn)設(shè)備

2、技術(shù)部缺點：可靠性差，故障率高，沒有在實際中得以應(yīng)用（局部的應(yīng)用）5.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS(Data Acquisition System）（70/80年代）生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)部缺點：功能單一，只能實現(xiàn)監(jiān)測，沒有構(gòu)成閉環(huán)控制（溫度巡測、電容式壓力變送器、集中報警器）6.單回路調(diào)節(jié)器（80年代）缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用不便 價格昂貴 不容易構(gòu)成復(fù)雜控制系統(tǒng)與之前的設(shè)備系統(tǒng)沒有大的改變生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)部7.可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller）（60年代末）缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴 構(gòu)成復(fù)雜控制系統(tǒng)困難（運用范圍窄、小系統(tǒng)、并未淘汰） 生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)部8.分散控制系統(tǒng)D

3、CS（Distributed Control System）（70年代）生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)部典型的現(xiàn)場控制站機柜圖圖形組態(tài)界面系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組態(tài)界面SAMA圖組態(tài)界面多窗口顯示分散控制系統(tǒng)DCS特點：適應(yīng)性和擴展性強控制能力強人機聯(lián)系方便可靠性高發(fā)展方向：分散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)同現(xiàn)場總線相結(jié)合使控制進一步分散化標(biāo)準(zhǔn)化、通用化技術(shù)生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)部9.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS（Field bus Control System）（90年代）生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)部現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)部現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS特點：控制功能進一步分散實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備數(shù)字化使系統(tǒng)得到了更多數(shù)字信息生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)部10、管理信息系統(tǒng) 功

4、能/層次矩陣戰(zhàn)略計劃管理控制運行控制業(yè)務(wù)處理銷售市場生產(chǎn)后勤人事內(nèi)務(wù)會計信息處理高層管理11、廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)特點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，價格昂貴 全公司系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的在線通訊 SIS的功能及應(yīng)用 生產(chǎn)過程信息監(jiān)測和統(tǒng)計 實時性能計算、分析和操作指導(dǎo) 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷 設(shè)備壽命監(jiān)測和管理 控制系統(tǒng)優(yōu)化 廠級優(yōu)化負荷分配生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)部二、控制理論的發(fā)展及其在火電廠中的應(yīng)用1、經(jīng)典控制理論20世紀(jì)初穩(wěn)定理論PID控制律概念反饋放大器控制系統(tǒng)分析、設(shè)計與綜合的方法 數(shù)學(xué)工具傳遞函數(shù)和頻率特性 研究范圍單輸入單輸出系統(tǒng) 計算工具手工計算（依靠圖表和曲線）2、現(xiàn)代控制理論60年代后航天技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了現(xiàn)代

5、控制論的出現(xiàn)現(xiàn)代控制論的基礎(chǔ) 數(shù)學(xué)工具矩陣?yán)碚摚顟B(tài)空間表達） 研究范圍多輸入多輸出系統(tǒng) 計算工具計算機3、智能控制理論80年代初，微型計算機的出現(xiàn)導(dǎo)致了智能控制理論的迅猛發(fā)展主要的智能控制方法 模糊控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 專家控制 進化控制4、火電廠自動控制系統(tǒng)的基本組成單回路控制系統(tǒng)前饋-反饋復(fù)合控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)解耦控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制5、自動控制系統(tǒng)的典型控制策略PID算法變型PID自整定PID自適應(yīng)控制預(yù)測控制 專家控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模糊控制 三、熱控專業(yè)主要名詞術(shù)語及重要設(shè)備系統(tǒng) DCS分散控制系統(tǒng)指控制功能分散、風(fēng)險分散、操作顯示集中、采用分布式結(jié)構(gòu)的智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。 DAS數(shù)據(jù)采集系

6、統(tǒng)指采用數(shù)字計算機控制系統(tǒng)對工藝系統(tǒng)和設(shè)備的運行參數(shù)、狀態(tài)進行檢測，對檢測結(jié)果進行處理、記錄、顯示和報警，對機組的運行情況進行運算分析，并提出運行指導(dǎo)的監(jiān)視系統(tǒng)。 MCS模擬量控制系統(tǒng)指通過控制變量自動完成被控制變量調(diào)節(jié)的回路。 CCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)指將鍋爐-汽輪發(fā)電機組作為一個整體進行控制，通過控制回路協(xié)調(diào)鍋爐汽輪機在自動狀態(tài)下運行給鍋爐、汽輪機的自動控制系統(tǒng)發(fā)出指令，以適應(yīng)負荷變化的需要，盡最大可能發(fā)揮機組的調(diào)頻、調(diào)峰的能力，它直接作用的執(zhí)行級是鍋爐燃料控制系統(tǒng)和汽輪機控制系統(tǒng)。 SCS順序控制系統(tǒng)指對火電機組的輔機及輔助系統(tǒng)，按照運行規(guī)律規(guī)定的順序（輸入信號條件順序、動作順序或時間順序）實

7、現(xiàn)啟動或停止過程的自動控制系統(tǒng)。 FSSS爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)指對鍋爐點火和油槍進行程序自動控制，防止鍋爐爐膛由于燃燒熄火、過壓等原因引起爐膛爆炸（內(nèi)爆或外爆）而采取的監(jiān)視和控制措施的自動系統(tǒng)。其包括燃燒器控制系統(tǒng)BCS和爐膛安全系統(tǒng)FSS。 AGC自動發(fā)電控制，根據(jù)電網(wǎng)對各電廠負荷要求對機組發(fā)電功率由電網(wǎng)調(diào)度進行自動控制的系統(tǒng)。 MFT總?cè)剂咸l指保護信號指令動作或由人工操作后，快速切斷進入爐膛的所有燃料而采取的措施。 DEH汽輪機數(shù)字式電液控制系統(tǒng)，是按電氣原理設(shè)計的敏感元件、數(shù)字電路以及按液壓原理設(shè)計的放大元件和液壓伺服機構(gòu)構(gòu)成的汽輪機控制系統(tǒng)。 ETS汽輪機的緊急跳閘系統(tǒng)是在汽輪機的運行過

8、程中，機組重要參數(shù)越線等異常工況下，實現(xiàn)緊急停止汽輪機運行的控制系統(tǒng)。 TSI汽輪機監(jiān)測儀表是監(jiān)視汽輪機本體運行參數(shù)的重要設(shè)備,包括:轉(zhuǎn)速、軸振、位移、鍵相、偏心、差脹、缸脹等重要參數(shù)。 BPC旁路控制系統(tǒng)是汽輪機旁路系統(tǒng)的自動投入和旁路系統(tǒng)蒸汽壓力、溫度等自動控制系統(tǒng)的總稱。MEH給水泵電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是采用微型計算機控制和液壓執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)控制邏輯，驅(qū)動給水泵汽輪機的控制系統(tǒng)。 ATC或ATSC汽輪機自啟動，根據(jù)汽輪機的運行參數(shù)和熱應(yīng)力計算，使汽輪機從盤車開始直到帶初負荷按程序?qū)崿F(xiàn)自啟動。 RB輔機故障減負荷是針對機組主要輔機故障采取的控制措施，即當(dāng)主要輔機（如給水泵、送風(fēng)機、引風(fēng)機）發(fā)生故障

9、機組不能帶滿負荷時，快速降低機組負荷的一種措施。UPS不間斷電源 機爐協(xié)調(diào)控制方式（CC） 鍋爐跟蹤控制方式（BF） 汽機跟蹤控制方式（TF） 手動控制方式（BM） DCS系統(tǒng)也稱分布式控制系統(tǒng)，其實質(zhì)是計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的新型控制技術(shù)。其功能特點是：通用性強、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中、人機界面友好、安裝簡單規(guī)范化、調(diào)試方便、運行安全可靠等。 分散控制系統(tǒng)的構(gòu)成作為一種縱向分層和橫向分散的大型綜合控制系統(tǒng)，它以多層計算機網(wǎng)絡(luò)為依托，將分布在全廠范圍內(nèi)的各種控制設(shè)備的數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接在一起，實現(xiàn)各部分信息的共享的協(xié)調(diào)工作，共同完成

10、控制、管理及決策功能。 1) 其硬件設(shè)備由管理操作應(yīng)用工作站、現(xiàn)場控制站和通信網(wǎng)絡(luò)組成。管理操作應(yīng)用工作站包括工程師站、操作員站、歷史數(shù)據(jù)站等各種功能服務(wù)站。A. 工程師站提供技術(shù)人員生成控制系統(tǒng)的人機接口，主要用于系統(tǒng)組態(tài)和維護，技術(shù)人員也可以通過工程師站對應(yīng)用系統(tǒng)進行監(jiān)視。B. 操作員能提供技術(shù)人員與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的人機交互界面，用于監(jiān)視可以完成數(shù)據(jù)的狀態(tài)值顯示和操作員對數(shù)據(jù)點的操作。 C. 歷史站保存整個系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，供組態(tài)軟件實現(xiàn)歷史趨勢顯示、報表打印和事故追憶等功能?，F(xiàn)場控制站用于現(xiàn)場信號的采集處理，控制策略的實現(xiàn)，并具有可靠的冗余保證、網(wǎng)絡(luò)通信功能。通信網(wǎng)絡(luò)連接分散控制系統(tǒng)的各個分布

11、部分，完成數(shù)據(jù)、指令及其它信息的傳遞。為保證DCS可靠性，電源、通信網(wǎng)絡(luò)、過程控制站都采用冗余配置。2) 分散控制系統(tǒng)的軟件是由實時多任務(wù)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信軟件、組態(tài)軟件和各種應(yīng)用軟件組成。 分散控制系統(tǒng)的運行維護的主要內(nèi)容包括系統(tǒng)在投運前應(yīng)做好必要項目的檢查，檢查合格且一切準(zhǔn)備就緒后系統(tǒng)上電，按照相關(guān)步驟啟動系統(tǒng)，并驗收系統(tǒng)各部分正常后，投入在線運行。系統(tǒng)正常運行后，做好日常維護工作，發(fā)現(xiàn)問題及時查明原因解決處理，并根據(jù)熱控系統(tǒng)的運行工況決定熱控設(shè)備的投入與退出。 分散控制系統(tǒng)常見故障1) 通信網(wǎng)絡(luò)類故障，主要有節(jié)點總線故障、就地總線故障、地址標(biāo)識的錯誤。2) 硬件故障，主要

12、有人機接口故障、過程通道故障。3) 人為故障，在系統(tǒng)維護或故障處理時的誤操作現(xiàn)象。4) 電源故障。5) SOE工作不正常。6) 干擾造成的故障。主要有系統(tǒng)的接地情況、電源質(zhì)量、過程控制處理機主/備處理機之間的切換、大功率無線通信設(shè)備等。 分散控制系統(tǒng)的試驗1) 模擬量控制系統(tǒng)擾動試驗投入運行的模擬量控制系統(tǒng)應(yīng)定期進行擾動試驗，其分為內(nèi)擾和外擾試驗?？刂破渌δ茉囼?機組RB試驗 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 除氧器水位控制系統(tǒng) 爐膛負壓控制系統(tǒng) 送風(fēng)控制系統(tǒng) 主燃料控制系統(tǒng) 給水控制系統(tǒng)中的汽泵三沖量控制系統(tǒng) 進熱汽溫控制系統(tǒng) 再熱汽溫控制系統(tǒng) 保護聯(lián)鎖試驗: 鍋爐保護聯(lián)鎖試驗 風(fēng)機聯(lián)鎖試驗 磨組聯(lián)鎖試驗 鍋

13、爐所有閥門的調(diào)試 機、爐、電大聯(lián)鎖 大修中變更的保護聯(lián)鎖試驗 運行中出現(xiàn)異常的保護聯(lián)鎖試驗 ETS汽輪機的緊急跳閘系統(tǒng)跳閘條件:1、潤滑油壓低III值2、抗燃油壓低III值3、真空低III值4、振動大II值5、軸向位移大II值6、轉(zhuǎn)速112%7、MFT8、發(fā)電機故障、發(fā)電機油開關(guān)跳閘9、DEH控制系統(tǒng)失電10、手動按扭 組成:危急遮斷油路危急遮斷油路與閥門伺服執(zhí)行機構(gòu)一起，構(gòu)成ETS的執(zhí)行機構(gòu)。它分為AST油路和OPC油路，兩者之間用一逆止閥相連，AST油路與高、中壓主汽門油路相連，OPC油路與高、中壓調(diào)節(jié)閥相連，另外，機械超速遮斷系統(tǒng)經(jīng)隔膜閥與AST油路發(fā)生聯(lián)系。動作時隔膜閥動作排油，使AS

14、T泄壓 ，關(guān)閉所有主汽門和調(diào)節(jié)閥門。遮斷停機。 危急遮斷控制塊危急遮斷控制單元的主要作用是在危急遮斷電氣柜和油路與油路之間提供接口，為了安全和試驗?zāi)康?，電磁閥被設(shè)計成雙通道，即兩套并聯(lián)工作。通道包括和，通道包括和電磁閥。當(dāng)任一停機條件具備時，打開所有的電磁閥以實現(xiàn)遮斷停機。 危急遮斷電氣柜危急遮斷電氣柜主要部件如下：電源組件、邏輯控制模塊、繼電器板、超速組件。1、電源組件由兩個交流和兩個直流電源組成。2、邏輯控制模塊由西門子S7系列PLC可編程控制器組成。3、繼電器板包括電源監(jiān)視繼電器，跳閘輸出繼電器。4、超速組件包括三個轉(zhuǎn)速表及磁阻探頭。 、潤滑油壓低.a、油壓低.a、軸向位移大二值.mm.

15、mm、凝汽器真空低-79.69a、汽輪機轉(zhuǎn)速升至額定轉(zhuǎn)速的3300rpm、手按“停機”按鈕、鍋爐動作、發(fā)電機內(nèi)部故障、電源消失、汽機徑向振動大0.254mm、發(fā)電機油開關(guān)跳閘 FSSS系統(tǒng)即爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng),它是現(xiàn)代化大型火電機組必須具備的一種監(jiān)控系統(tǒng),在鍋爐啟動階段完成吹掃及點火,在鍋爐正常運行狀態(tài),它密切監(jiān)視燃燒系統(tǒng)的大量參數(shù)與狀態(tài),進行邏輯判斷,必要時發(fā)出動作指令,通過聯(lián)鎖裝置和發(fā)信號到其它系統(tǒng),以保護鍋爐燃燒系統(tǒng)的安全。 FSSS的主要功能:a) 爐膛點火前吹掃,點火前清掃目的是在啟動前把爐膛及管道內(nèi)積聚的未燃燒燃料及氣體清除掉,采用大于全負荷30%的風(fēng)量,同時滿足其它必要點火準(zhǔn)備條件

16、后,吹掃5分鐘,以徹底清掃干凈,若5分鐘期間,吹掃條件失去任何一個,則吹掃中斷,需重新吹掃。b) 暖爐油點火,當(dāng)清掃完后,在滿足一定許可條件下,燃油才能投入運行,點火允許燈亮后,在操作面板上進行操作,即可自動投入各油角。c) 煤粉投入。在暖爐油投入,爐膛達到一定溫度,建立起點火能量后,在滿足一定條件下,即可運行給粉機投粉。 d) 安全保護。在正常運行情況下,FSSS系統(tǒng)通過裝置在鍋爐各部位的敏感元件(壓力開關(guān),火焰檢測器等)提供的信號以及來自其它系統(tǒng)的有關(guān)信號,連續(xù)監(jiān)視燃燒情況及機組重要設(shè)備運行情況,一旦出現(xiàn)危險工況即自動啟動跳閘,聯(lián)鎖一系列設(shè)備,切斷進入爐膛的燃料。保護鍋爐不受損壞。e) 緊急停爐。當(dāng)鍋爐有關(guān)設(shè)備遭受危險需馬上停爐時,可由運行人員手動停爐按鈕,切斷主燃料(MFT)。f) 燃燒后吹掃。鍋爐跳閘后,在跳閘條件消失后,若滿足吹掃條件,即自動進入吹掃,以清除爐膛內(nèi)殘余的可燃物 FSSS系統(tǒng)的硬件組成：控制機柜和就地設(shè)備控制機柜：XDPS系統(tǒng)機柜，和DCS系統(tǒng)一體化就地設(shè)備包括：a) 點火控制柜b) 油槍c) 點火裝置d) 油閥 霧化閥e) 火焰檢測器f) 燃油速斷閥g) 壓力開關(guān)h) 就地壓力表 TSI系統(tǒng)的組成我廠的汽輪機保護裝置采用的是美國本特利（BENTLY）公司生產(chǎn)的3500保護系統(tǒng)，該系統(tǒng)是計算機化的振動信息系統(tǒng)，可對旋轉(zhuǎn)機械和往復(fù)式運動機械的機械