火电厂顺序控制与保护课件

火电厂顺序控制与保护第一章绪论一、大型火电机组的自动化技术热工自动化包括：监测（Monitor）、控制（Control）、报警（Alarm）、保护（Protection）。简称（CAMP）。1热工自动化技术的发展过程a.50年代，就地指示仪表。b.80年代，集中的模拟显示仪表（DDZII,DDZIII）c.微机化的组件式仪表。（SPEC-200)d.分散控制系统（DCS）。ABB的INFI-90，西屋的WDPF，新华电站的（XDPS-2000），华北电力大学的LN2000等。2热工自动化包括的内容及缩写计算机监视系统（DAS）模拟量控制系统（MCS）炉膛安全监控系统（FSSS）汽轮机控制系统（TCS）汽轮机监视仪表（TSI）旁路控制系统（BPC）顺序控制系统（SCS）二、热工联锁保护的作用及组成定义：机组出现危险工况时，自动采取措施，防止事故产生和避免事故扩大，保证设备及人身安全。当故障发生时，热工保护系统的优先级最高。超越运行人员的手动操作，按照预先规定的方式处理事故。联锁：热工保护系统的一种重要技术。联：联动；锁：闭锁。1锅炉热工保护汽压保护、水位保护、温度保护、炉膛安全监控系统（FSSS）。2汽轮机的热工保护轴向位移保护、缸胀和差胀保护、超速（零转速保护）、振动监测及保护、主轴弯曲保护、轴承温度高和润滑油压力低保护、真空度低保护、汽轮机进水保护等。3机、炉、电大联锁保护单元机组是一个整体。燃料锅炉汽轮机发电机电网任何一个故障都会影响整个系统。三、火电厂顺序控制系统作用及组成1定义：将生产过程的部分工艺按照事先规定好的条件及顺序进行自动操作。可以是闭环的，也可以是开环的。2组成锅炉定期排污顺控系统炉膛吹灰系统化学水处理顺控系统输煤程控系统第一章开关量控制系统的基本知识重点（1）理解开关量切换差的含义。（2）了解常用热工开关的工作原理（3）掌握常用电器的工作原理，包括继电器，接触器等。§1-1热工开关量变送器一、开关特性切换差：被测物理量上升时开关动作值与下降时开关动作值之差。切换差例子切换差≠误差，切换差大小应按使用场合确定。二、热工开关变送器1压力开关图1-32流量开关水、蒸汽等，用孔板或喷嘴测量流量，由流量整定值得到开关信号，测量精确。煤流，断煤开关。3液位开关浮子式，图1-8电接触式，图1-94温度开关。0～100度：固体膨胀式温度开关；100～250度：气体膨胀式温度开关；250度：热电偶、热电阻模拟量开关量5行程开关反映运动部件的位置信息。§1-2常用控制电器一、手动电器（开关）1按钮主令电器2组合开关闸刀开关3控制开关多个触点，不同触点接通产生不同命令。二、自动电器有两个回路，工作线圈回路接通时，产生电流，产生磁场，吸合衔铁，执行元件回路接通工作。小功率回路控制大功率回路。1电磁式继电器图1-15电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器2接触器频繁接通断开大功率设备的自动开关常用控制电器符号第二章锅炉机组的热工保护§2-1概述一、保护系统的特点1优先级最高。2应采用独立的信号检测传感器。3保护系统具有可维护性，有一定的实验手段。4保护动作是单方向的。保护系统动作后，必须排除故障后，设备才能重新启动。二、保护系统的手段（1）限值保护。根据锅炉和辅机的运行工况对锅炉的最大出力进行限值。（2）联锁保护（3）紧急停炉三、锅炉及其辅机的主要保护汽压保护给水泵保护参数保护汽温保护设备保护磨煤机保护水位保护给煤机保护灭火保护点火系统保护§2-2锅炉汽压保护重点（1）掌握脉冲式安全门的工作原理。（2）理解不同部位安全门启动压力的关系。（3）学会分析继电器控制电路。一、安全门当锅炉介质超过允许压力时，安全门开启，排出蒸汽，保证安全。汽压降到安全值以下后，自动关闭。汽包、过热器、再热器都安装有安全门。过热器安全门：1.02倍工作压力汽包安全门：1.05倍工作压力过热器安全门先于汽包安全门打开。脉冲安全门控制框图：1正常情况：5-6通，7-8通。2超压情况：P高通J带电J1通自保持P低断J2通，5-6通KC带电KC1通BJ带电BJ1通（为关阀准备）KC2通DCK带电开阀BJ2通（为安全门关准备）自动关阀汽压下降P低闭合J掉电J2断KC失电KC2断J3通BJ2通GC带电DCK失电。GC4通DCG带电（关阀门）GC3断GC2通闪烁。正在关阀GC1通启动定时SJ10s后SJ断BJ失电BJ2断GC失电GC3闭合LD亮GC4断DCG失电关阀动作结束。二、汽压保护系统汽压高一、高二、高三值。保护动作图2-4§2-3锅炉水位保护重点（1）锅炉汽包水位保护的重要性。（2）掌握水位高和水位低的保护方法。（3）理解水位保护的继电器原理图。一、水位保护的重要性（汽包锅炉）汽包是汽水的分界处。水位过高：汽包内蒸汽和水的分离行程变短，造成蒸汽带水带盐、导致汽机进水，过热器汽机结垢。水位过低：锅炉的自然循环被破坏，造成水冷壁干烧。二、水位保护系统水位高一、高二、高三（+50，+150，+250），水位低一、低二、低三（-50，-150，-250）水位保护原理图图2-5安全门动作时，会引起汽包压力的变化，使汽包产生虚假水位现象。安全门动作时，有60秒的禁止信号。三、继电器原理图水位高一23ZJ带电水位高二4ZJ带电1ZJ闭合（无安全门动作）2ZJ闭合（无计算机指令）相与6ZJ带电开放水门安全门动作时间逻辑。安全门动作DKJ闭合SJ带电60s后SJ触点1ZJ失电解锁1ZJ带电禁止事故放水门四直流锅炉的断水保护直流炉无汽包，水在水冷壁一次循环直接变为蒸汽，无明显的汽水分界面。必须建立一定的给水压力。由给水泵流量信号进行监视。图2-7汽包水位事故案例水位表计失灵、指示不正确，引起误判断误操作，水位保护拒动。1某厂＃2炉（HG670t/h）在负荷由15万千瓦升至16万千瓦时，燃烧不稳，水位波动大，运行监视失误，误判断、误操作，锅炉先满水后干锅严重损坏。水冷壁爆管6根另有9根损坏。水冷壁鳍间焊口裂缝，后墙6米，前墙20米。2某厂＃4炉（SG400t/h）检修后启动过程中，负荷由4万千瓦猛增到7万千瓦时，由于给水调节操作不当，造成严重缺水，173根水冷壁管烧坏。3某厂＃2炉（苏制670t/h）在大修后启动中12－18kg/cm2时，锅炉负荷60t/h，差压水位表及差压水位记录表不能投入运行，电接点水位计因测量筒水脏亦不正常作为参考，靠司水手拨水位调整水位。司水监视云母水位计技术不熟练，未能准确报告水位，加之给水流量表因小信号切除无指示，调整给水操作失误，导致锅炉长时间缺水，烧坏249根水冷壁管，构成重大损坏事故§2-4再热器保护一、再热器壁温高保护在机组启动时，产生蒸汽量少，再热器的蒸汽冷却作用弱。如果锅炉再热器布置在烟道的高温部分，必须进行保护。图2-8二、再热器汽温高保护再热器汽温高的保护手段：改变燃烧器角度、切除上层燃烧器。喷水减温作为事故保护手段（会引起锅炉效率降低）。§2-5炉膛安全监控系统重点（1）FSSS系统的组成和作用（2）炉膛爆炸的原因和防止措施（3）火焰检测系统的工作原理（4）煤、油燃烧器的控制（5）燃料安全系统一、概述作用：在锅炉运行的各个阶段对炉膛状态参数进行连续监视；按照安全规定对采集到的状态参数进行判断、运算。遇到危险工况，能自动的启动有关设备进行紧急跳闸，切断燃料，实现紧急停炉，保证主、辅设备不受损害。组成a燃料安全系统（FurnaceSafeguardSystem,FSS）重要参数监测（如炉膛中是否有火焰）、主燃料跳闸（MFT）及首出原因、炉膛吹扫。b燃烧器管理系统（BCS）点火及暖炉油枪控制、煤燃烧器控制c炉水循环泵控制强制循环结构：现场设备：检测元件（压力开关、温度流量开关、火焰检测器），执行机构（阀门驱动机构、油枪伸缩机构）逻辑控制：过程控制计算机FSSS在不同阶段的作用：二、炉膛的主要事故—炉膛爆炸1外爆当锅炉灭火或燃烧不稳定时，进入炉膛的部分燃料未燃尽，和空气形成可燃混合物，当遇到点火火源时，发生爆炸。外爆冷态放炮Q高T低危害严重热态放炮Q低T高爆燃TTTTTPP112121vCVTBQPP11212内爆炉膛内压力突然降低，炉膛负压过大，炉膛向内塌陷在高负荷时炉膛突然灭火送引风机联锁失败3可燃物堆积原因（1）空气不足或点火能量暂时中断失去火焰。（2）炉膛灭火，没有及时切断燃料。（3）停运期间，有泄漏4防爆措施（1）主燃料与空气混合物进口处有足够的点火能量。（2）对于已进入炉膛的可燃混合物应尽快冲淡。（3）当进入炉膛的燃料只有部分燃烧时，应继续冲淡，使之成为不可燃的混合物。VMRTP油枪泄漏实验1主油阀开,回油阀关,燃油压力调整门手动关,等待5min充压30%;2主油阀关;3等待5min,测试油压不低(P1非)、不高(P4非);4油泄漏测试OK;5回油阀开,燃油压力控制投自动;6主油阀开结束。如果测试压力高则主油阀泄漏;反之则回油阀或油枪泄漏。三、火焰检测系统1火焰检测器原理不同燃料燃烧时发出不同的火焰。煤：可见光，红外线，脉动频率10Hz油：可见光，紫外线天然气：紫外线,30Hz以上针对不同的燃料火焰采用不同的火焰检测器。CE公司的可见光火焰检测器的敏感波长在400～700nm之间，对5～12Hz最为敏感。火焰检测器安装在二次风口里，并有冷却风机送风冷却。2火焰检测器组成光电转换图2-15强度检测图2-16频率检测图2-17故障检测图2-183层火焰监视典型600MW机组安装20只火检，分为五层，每层四只。安装在二次风口中，并有冷却风机送风冷却。监视上下层火焰。每一层通过2/4，或3/4指示本层有火焰。4火检的问题火检安装位置。燃烧器喷出煤燃烧经过四个阶段。第一段为预热区第二段是初始燃烧区,亮度不是最大,但变化频率达到最大值;第三段为完全燃烧区,亮度最高且稳定;第四段为燃烬区亮度和变化频率较低。火检探头的安装必须使其视线落在初始燃烧区中,如果视线在预热区,势必造成盲火;若在燃烧区靠近炉膛中心,则必然偷看其他燃烧器的火焰,不能反应本燃烧器的真实情况。火检视线应落在初始燃烧区内。火检灵敏度要调整恰当,过低,火检不能足够灵敏地检测火焰状况,易造成误动;过高,又易使火检误发有火火检可靠性不高的原因火检探头镜面被烟灰污染；火检传感器及接线由于高温老化损伤；火检炉墙测孔积灰结渣；火检装置的整定值（强度、频率）和实际运行工况不符；火检探头的视角小，检测不到火焰。5提高灭火保护功能可靠性的途径（1）提高火焰检测器的可靠性火检安装位置恰当；采用“火焰亮度”和“火焰频率”双信号判定有火信号；光纤要可靠且要保证冷却风通畅；保证探头清洁；火检探头要标定合适；探头的数量要合适。（2）加强入炉煤质管理，减少煤质的突然变化（3）提高逻辑系统的可靠性。四燃烧器管理系统包括油层控制和煤层控制。燃烧器布置温州发电厂#3机组的锅炉是上海锅炉厂生产的亚临界、中间一次再热、控制循环汽包锅炉，型号为SG-1025/18.3-M843。该锅炉采用π型布置、单炉膛、平衡通风、炉膛四角切圆燃烧，采用正压直吹式系统。锅炉配有五台碗式中速磨煤机，每台磨煤机各对应一层煤粉喷嘴（煤粉喷嘴共分五层，从下到上依次为A、B、C、D、E，对应制粉系统也称为A、B、C、D、E），在正常生产运行时，四层制粉系统运行就可使机组带满负荷。设有三层轻油枪（从下到上分别称为AB、BC、DE），采用机械雾化，二级点火方式。本燃烧系统的点火方式为二级点火，即高能点火装置点燃轻油，轻油点燃煤粉。系统配有12支蒸汽雾化的轻油枪。油枪前雾化压力恒定在0.8MPa，雾化蒸汽温度小于250℃，且有28℃的过热度，油枪出力按30%MCR负荷设计。1油层控制a油层启动按照1-3-2-4间隔15秒对角启动。当一角油枪燃烧不正常时，对角油枪应退出。单个油角启动（1）进油枪；（2）开吹扫阀并计时；（3）完成吹扫后关吹扫阀；（4）进点火枪打火；（5）开油角阀；（6）火焰建立后停止打火，推点火枪；b油层停止按照1-3-2-4顺序间隔30秒依次退出。油角自动停止步骤（1）关油角阀；