自动控制技术(北方电力)

TPRI火电厂自动控制技术西安热工研究院有限公司贾强邦TPRI分散控制系统:应用较普遍的几种DCS系统SYMPHONY（INFI－90）(ABB-BAILEY)I/ASERIES(FOXBORO)WDPF/OVATION（西屋）HIACS-3000/5000(日立)PROCONTROL－P（ABB）MAX－1000（L&N－MCS）TELEPERM－ME/XP(西门子)CONTRONIC-E(H&B)XDPS-400(上海新华)MACS(和利时)CENTUM－CS3000(横河西仪)TPS（霍尼韦尔）TPRI分散控制系统:DCS通讯网络通讯网络网络结构：令牌网、以太网、FDDI网通讯速率：多为100Mb/s通讯介质:光纤、双绞线、同轴电缆通讯协议：TCP/IP、FDDI、存转TPRI分散控制系统:人机接口人机接口：（参数略）操作站、工程师站、历史站工作站级计算机，UNIX/VMS操作系统工控机,WINDOWSNT操作系统PC机，WINDOWS95/98/2000操作系统关于汉化TPRI分散控制系统:人机接口操作员站：汇集显示、监视控制标准工艺画面，监控报警：显示、确认帮助与指导趋势、报表、历史要求：冗余，3次、2s、1s数量TPRI分散控制系统:人机接口工程师站：设计开发、管理诊断控制策略组态工艺画面制作、组态其它功能的设计组态系统管理：下装、备份、诊断、权限TPRI分散控制系统:控制器控制器（处理器）：参数略分散、冗余自动切换、自恢复大、小控制器，速度与负荷率功能分配远程控制站TPRI分散控制系统:I/O模件I/O模件（参数略）稳定、可靠性、抗干扰能力智能化程度隔离通用性、种类、特殊功能TPRI分散控制系统:I/O模件I/O模件（相关）DI卡防抖动能力DI卡查询电压扫描速率通讯与硬接线连接远程I/OTPRI分散控制系统:电源、接地电源：（总体双路供电）整个DCS配两套24VDC电源组每个模件柜配一对1:1冗余电源每个模件柜配N＋1或N＋X个电源每层模件配一对1:1冗余电源每层模件配4个电源，矩阵式供电TPRI分散控制系统:功能DAS数据采集系统SCS顺序控制系统FSSS炉膛安全监控系统MCS模拟量控制系统ECS电气控制系统BPC旁路控制系统DEH数字式电液控制系统MEH给水泵汽轮机电液控制系统TPRI分散控制系统:功能DAS-DataAcquisitionSystemSCS-SequenceControlSystemFSSS-FurnaceSafeguardSupervisorySystemMCS-ModulatingControlSystemECS-ElectricControlSystemBPC-BypassControlSystemDEH-DigitalElectro-hydraulicControlMEH-Micro-electro-hydraulicControlSystemTPRI分散控制系统:功能MCS模拟量控制系统将锅炉－汽轮发电机组作为一个单元整体进行控制，使锅炉和汽机同时响应控制要求，确保机组快速和稳定地满足负荷的变化，并自动调节保证机组各参数满足安全、经济运行的需要。TPRI分散控制系统:功能MCS模拟量控制系统机炉协调控制系统在机组稳定运行的前提下尽快自动适应中调或运行人员对本机组的负荷要求。TPRI分散控制系统:功能MCS模拟量控制系统机炉协调控制系统执行结构：锅炉、汽机被调参数：主汽压力、发电机功率TPRI分散控制系统:功能MCS模拟量控制系统机炉协调控制系统汽机响应快，不管调节主汽压力，还是发电机功率，调节品质都较好。锅炉响应慢，迟延大，不管调节主汽压力，还是发电机功率，调节品质都较汽机差。TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统四种方式(BASE、BF、TF、CCS)单元主控、锅炉主控、汽机主控RUNBACK一次调频TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统基本方式(BASE)锅炉燃烧率手动控制汽机DEH独立运行TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统锅炉跟随方式(BF)锅炉自动，调节主汽压力汽机DEH独立运行TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统汽机跟随方式(TF)锅炉燃烧率手动控制汽机自动，调节主汽压力TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统以锅炉跟随为基础的协调方式(CBF)锅炉自动，调节主汽压力汽机自动，调节发电机功率TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统以汽机跟随为基础的协调方式(CTF)锅炉自动，调节发电机功率汽机自动，调节主汽压力TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统单元主控作用：产生机组负荷指令（MW）手动时：运行人员给定机组负荷目标值自动时：ADS信号产生机组负荷指令目标值（AGC）目标值经过最大值、最小值、速率限制，产生最终机组负荷指令非协调方式时，跟踪当前机组实际功率TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统锅炉主控作用：产生锅炉主指令（％），代表锅炉燃烧率BF方式时：调节主汽压力，以能量平衡信号(P1/Pt)×Pts作为前馈CBF方式时：调节主汽压力，以机组负荷指令作为前馈手动时：跟踪当前燃料量TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统汽机主控作用：产生汽机负荷参考指令至DEH（％），代表汽机调门开度TF方式时：调节主汽压力CBF方式时：调节发电机功率，设计拉回回路以协调锅炉调节品质手动时：跟踪当前DEH负荷参考TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统RUNBACKRUNBACK即机组辅机故障减负荷,它是为了保证机组负荷指令在任何时候都不超过机组负荷能力。一旦机组负荷指令超过机组负荷能力，则快速减少进入炉膛的燃料量，直至机组负荷指令小于或等于机组负荷能力。TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统引起RB发生的辅机空预器、引风机、送风机、一次风机、给水泵炉水泵（强制循环汽包炉）TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统RB后的动作FSSS：切除部分磨煤机（给粉机），根据需要投运油枪DEH：投入MCS遥控运行MCS：切为TF方式TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统一次调频汽轮发电机组在并网运行时,为保证供电品质，投入一次调频功能。当汽轮发电机组转速在死区范围以外时，一次调频动作，频率调整给定按不等率随转速变化而变化。TPRI分散控制系统:功能机炉协调控制系统一次调频动作DEH：根据频率偏差及本机组特性，叠加一函数至输出直接动作汽机调门MCS：根据频率偏差设置本机组负荷变化量，叠加至机组负荷主指令TPRI分散控制系统:功能MCS主要子控制系统燃料主控风量控制炉膛压力控制汽温控制制粉系统控制给水控制TPRI分散控制系统:功能模拟量控制系统燃料主控燃料主控根据锅炉主控来的锅炉主控指令调节进入锅炉的燃料量。锅炉总风量对燃料量的限制。TPRI分散控制系统:功能模拟量控制系统燃料量计算直吹式制粉系统：给煤量＋燃油流量中间储仓式：给粉量＋燃油流量＋三次风量双进双出磨煤机：总一次风量＋燃油流量TPRI分散控制系统:功能模拟量控制系统风量控制通过调节运行送风机的动叶维持锅炉总风量为设定值。锅炉主指令通过函数发生器产生风量初步设定，经过氧量校正后产生风量设定值。总风量＝二次风量＋一次风量（＋三次风量）TPRI分散控制系统:功能模拟量控制系统炉膛压力控制通过调节运行引风机的静叶维持炉膛压力为设定值。炉膛压力三选中，并经过滤波处理。以送风机动叶开度的平均值作为前馈。TPRI分散控制系统:功能模拟量控制系统过热汽温控制通过调节二级或三级喷水减温调节阀控制过热汽温。串级结构：以出口汽温为被调量，以喷水减温器后温度为导前信号。以锅炉负荷（风量、主蒸汽流量）作为前馈。TPRI分散控制系统:功能模拟量控制系统再热汽温控制通过调节燃烧器摆角控制再热汽温，并配有一级或二级喷水减温。通过调节烟气挡板控制再热汽温，并配有一级或二级喷水减温。通过调节烟气再循环挡板控制再热汽温，并配有一级或二级喷水减温。TPRI分散控制系统:功能模拟量控制系统再热汽温控制（喷水控制）通过调节一级或二级喷水减温调节阀控制再热器出口温度。串级结构：以出口汽温为被调量，以喷水减温器后温度为导前信号。以锅炉负荷（风量、主蒸汽流量）作为前馈。TPRI分散控制系统:功能模拟量控制系统汽包炉给水控制（汽包水位控制）启炉时：通过给水旁路调节阀控制汽包水位，电泵勺管控制给水旁路调节阀前后差压。15％－30％负荷：主给水阀打开，通过电泵勺管控制汽包水位（单冲量）。30％负荷以上：通过给水泵转速控制汽包水位（三冲量）。以主蒸汽流量为前馈，以给水流量为导前信号TPRI分散控制系统:功能模拟量控制系统直流炉给水控制（水跟煤）启炉时：维持最小给水流量（25％—30％）。正常运行：通过给水泵转速控制主汽温度。由锅炉主指令通过水煤比函数产生给水流量初步设定。通过中间点温度（启动分离器出口）校正给水流量设定值TPRI分散控制系统:功能DEH数字式电液控制系统超速保护和安全保护控制及运行方式转速控制和负荷控制(基本控制BTC)阀门管理校验和在线试验机组协调控制热应力监测和机组自启动(ATC)TPRI分散控制系统:功能DEH超速保护(超速限制)•103％超速保护•甩负荷超速预警保护•负荷不平衡保护超速跳闸保护•110％（109％）超速跳闸•114％超速跳闸（DEH无条件发跳闸指令）TPRI分散控制系统:功能其他安全保护功能•主汽压力限制•低真空降负荷保护•汽轮机参数监测（TSI）保护•防进水保护TPRI分散控制系统:功能控制及运行方式自动控制方式主要运行方式。DEH的基本控制功能（BTC）在此方式下实现，如转速和负荷自动控制、阀门试验、机炉协调控制等开环手动控制方式DEH系统正常工作，直接对阀门开度进行控制，用于事故工况自启动控制（ATC）方式理论上是根据热应力计算，实现从冲转至并网、带满负荷的全自动控制紧急手动控制方式在DEH的CPU或通讯故障时，通过辅助操作盘和硬件直接控制阀门，实现安全停机或坚持运行TPRI分散控制系统:功能基本控制(BTC)冲转准备挂闸：建立安全油压预暖：高压缸预暖、高压阀室预暖冲转和升速目标转速和升速率设定：限制和防误设功能过临界转速：自动设升速率大于300r/min2,禁止保持暖机定速和同期转速到达3000±15r/min后，可投入同期同期：DEH按同期升、降脉冲调节转速。同期脉冲可来自电气、手操盘或DEH系统的同期模件TPRI分散控制系统:功能负荷控制功能并网带初负荷在并网的瞬间，DEH根据汽压计算值与固定偏置值之和，快速增加进汽量(3-5%）带初负荷，进入阀位控制或手动功率反馈控制设定目标负荷和变化率，功率反馈闭环控制。调节级压力反馈控制将调节级压力变换为功率值，设定目标功率和变化率，或直接设定目标压力(%)和变化率，调节级压力反馈闭环控制。TPRI分散控制系统:功能机前压力反馈控制根据负荷自动设定汽压目标值，或人工设定目标值和变化率，机前压力反馈闭环控制定阀位控制人工设定阀位目标值和变化率，功率和机前压力开环控制。一次调频根据电网的要求，人工投入。预先设定调频死区和范围、不等率，在功率反馈控制时自动进行调频，增(减)功率定值。TPRI分散控制系统:功能阀门管理高压主汽门/调门切换采用高压主汽门冲转的汽机，在2600-2800r/min切换到调门控制进汽量。高/中压缸切换采用中压缸启动的汽机，有的在2800r/min，有的在负荷达10-15%时，由中压调门控制切换到高压调门控制进汽量。单阀/顺序阀切换非极热态启动的汽机，用单阀方式冲转，当负荷大于某值(如30%)时，可由人工切换到顺序阀方式运行。为兼顾汽机运行的安全和经济性，有的设计闭锁和自动投顺序阀的逻辑。TPRI分散控制系统:功能校验和在线试验超速试验（电超速、机械超速）喷油试验阀门活动性