第四章火電機(jī)組順序控制系統(tǒng)

1、第四章火電機(jī)組順序控制系統(tǒng)定義：將同鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)密切相關(guān)的所有輔機(jī)、閥門、擋板等設(shè)備的順序控制稱為火電廠的順序控制系統(tǒng)火電廠的順序控制系統(tǒng)(SCS)第一節(jié)火電機(jī)組順序控制系統(tǒng)的控制方式 生產(chǎn)過程33321333233321機(jī)組級；2功能組級；3 設(shè)備級圖4-1 順序控制分級示意圖大型火電機(jī)組中對涉及控制設(shè)備眾多的復(fù)雜順控系統(tǒng)采用分級控制的思想。分機(jī)組級控制、功能組級控制和設(shè)備級控制。一、機(jī)組級順序控制（自啟停系統(tǒng)APS） 機(jī)組級順控：為火電機(jī)組最高一級的控制，它能在最少人工干預(yù)下完成整套機(jī)組的啟動和停止。 機(jī)組級并不等于機(jī)組啟停全部自動控制，它允許必要的人工干預(yù)，即在執(zhí)行過程中設(shè)置最少

2、量的程序斷點(diǎn)，由運(yùn)行人員確認(rèn)后，程序繼續(xù)進(jìn)行。它給功能組自動控制方式提供了控制信號。因此，機(jī)組級控制也叫功能組自動方式控制，而功能組接受運(yùn)行人員指令為功能組手動方式也叫功能組控制。二、功能組級順序控制 功能組級順控是一種以一個工藝流程為主，包含有關(guān)設(shè)備在內(nèi)的順序控制。 功能組控制的特點(diǎn)是把工藝上互相聯(lián)系，并且具有連續(xù)不斷的順序性控制特征的設(shè)備群作為一個整體來控制，是將相關(guān)聯(lián)的一些設(shè)備相對集中地進(jìn)行啟動和停止的順序控制。當(dāng)運(yùn)行人員發(fā)出功能組啟動指令后，同一功能組的相關(guān)設(shè)備將按照預(yù)先規(guī)定的操作順序自動啟動。三、設(shè)備級控制設(shè)備級控制是順序控制的基礎(chǔ)級。不通過功能組也能對屬于同一功能組的若干設(shè)備分別進(jìn)

3、行操作，設(shè)備級控制是一種一對一的操作，即一個啟/停操作指令對應(yīng)于一個驅(qū)動級，如操作一個截流閥。這種單一性控制操作，也有人稱其為組件控制。第二節(jié) 順序控制系統(tǒng)設(shè)備級控制一、設(shè)備級控制的作用和功能設(shè)備級控制是對生產(chǎn)過程中的基礎(chǔ)設(shè)備實(shí)施一對一操作，應(yīng)具備下列控制功能：（1）手動/自動控制。自動方式下，設(shè)備級控制可以接受功能組的啟停指令；手動方式下，運(yùn)行人員在操作站或BTG盤上發(fā)出啟停指令（2）保護(hù)功能：當(dāng)具備設(shè)備啟動或停止運(yùn)行條件時應(yīng)自動啟動或停止設(shè)備的運(yùn)行注：BTG盤： B（鍋爐boiler）T（turbine汽輪機(jī)）G（發(fā)電機(jī)generator）盤(控制盤)二、實(shí)例說明圖4-2 凝汽器真空泵A控

4、制邏輯以凝汽器真空泵A的控制為例，其控制邏輯原理如下圖 雖然設(shè)備級控制數(shù)量眾多，但是它的控制類型卻是有限的幾種，以某300MW機(jī)組為例，它有下面六種控制類型：（1）6kV/400V電動機(jī)自鎖啟停（雙路輸出脈沖信號（2） 6kV/400V電動機(jī)單向啟停（單路輸出長信號（3） 400V電動機(jī)可逆啟停（4）氣動單向操作閥門（擋板）（5）電磁閥操作閥門（擋板）（6）直流電動機(jī)啟停設(shè)備級控制可以在繼電器邏輯控制、PLC控制器和DCS等控制裝置中實(shí)現(xiàn) 大型火電機(jī)組中設(shè)備級控制通常在PLC控制器或DCS等控制裝置中實(shí)現(xiàn)。這些功能豐富的控制裝置甚至提供了可用于設(shè)備級控制的模塊，如典型馬達(dá)控制模塊、典型電動閥門

5、控制模塊等，極大地方便了順序控制系統(tǒng)的設(shè)計。對設(shè)備級控制有不同功能要求的場合，則需要重新設(shè)計設(shè)備級控制邏輯。編制設(shè)備級控制邏輯的語言通常使用功能模塊圖和梯形圖。圖4-3 典型電動門控制邏輯 第三節(jié) 順序控制系統(tǒng)功能組控制一、功能組控制的作用和控制方式完整的功能組一般具有如下三種控制方式：（1）功能組啟停的自動/手動切換。 自動（AUTO)時，功能組可接受自動啟動功能組和自動停止功能組信。手動時，按啟動鍵（START)和停止鍵(STOP)可以啟動和停止功能組。 在機(jī)組級控制時要求所有功能組處于自動方式。（2）中止（Halt）、解除（Release)和超馳（Over）操作。 中止操作時，控制程序暫

6、停執(zhí)行，解除操作時，功能組繼續(xù)啟停操作，超馳操作時，停止功能組的啟/停過程。（3）有兩臺以上冗余設(shè)備時，選擇某一臺作為啟動操作的“首臺設(shè)備”，并有自動/手動切換開關(guān)。當(dāng)?shù)谝慌_設(shè)備啟動完成后，便會自動選擇第二臺設(shè)備作為“首臺設(shè)備”的備用設(shè)備為啟動做好準(zhǔn)備。 功能組處于各種狀態(tài)時應(yīng)有相應(yīng)的指示燈表示。二、風(fēng)煙系統(tǒng)功能組（略）三、直吹式制粉系統(tǒng)功能組（略）圖4-4 鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)簡圖 四、給水系統(tǒng)功能組（P97-104） 給水系統(tǒng)的主要任務(wù)給水系統(tǒng)的主要任務(wù)是： 將除氧器過來的水升壓，經(jīng)高加、省煤器進(jìn)入鍋爐（或汽包），保證鍋爐蒸發(fā)量的要求，維持鍋爐工質(zhì)的平衡；并為過熱器、再熱器、高旁提供減溫水。有的還

7、為爐水循環(huán)泵提供高壓冷卻水的補(bǔ)充水。給水系統(tǒng)的一般組成 系統(tǒng)一般組成系統(tǒng)一般組成：兩臺汽泵SFP，一臺電泵MDFP（BFSP)，各有一臺防汽蝕升壓前置泵SFBP（BFSBP）。 各前置泵裝有電動門，各主泵后有出口門、逆止閥、流量測量裝置，以及最小流量再循環(huán)管道至除氧器給水箱，并有給水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥防泵內(nèi)流體汽化。啟動給水泵 汽動給水泵汽動給水泵由小汽輪機(jī)驅(qū)動，分有高、低壓汽源運(yùn)行中可以切換，其獨(dú)立汽封汽源來自主機(jī)汽封系統(tǒng)，其排汽經(jīng)隔離閥排入主機(jī)凝汽器，正常潤滑主油泵，事故油泵為備用。電動給水泵 電動給水泵電動給水泵與其前置泵由液力耦合器連接共用同一電機(jī)驅(qū)動。用液力耦合器勺管來調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)速以控制水流

8、量。起潤滑系統(tǒng)油泵正常工作時由主驅(qū)動裝置驅(qū)動，當(dāng)啟動、停止、潤滑油壓低時，則要啟動輔助潤滑油泵。 為了密封一般從凝結(jié)水母管引出密封水防止泵體內(nèi)液體向外泄漏。某電動給水泵熱力系統(tǒng)順控例電動給水泵聯(lián)動控制啟動電動給水泵聯(lián)動控制停止電動給水泵聯(lián)動控制輔助油泵啟停控制電動給水泵聯(lián)動控制出口門、再循環(huán)門控制第四節(jié) 順序控制系統(tǒng)機(jī)組級控制一、機(jī)組級控制的作用和DCS構(gòu)成機(jī)組級啟停順序控制系統(tǒng)（APS）屬于機(jī)組級控制方式，是機(jī)組的最高管理級，其作用是使機(jī)組在冷態(tài)、溫態(tài)（機(jī)組停運(yùn)不足36h）、熱態(tài)（機(jī)組停運(yùn)不超過10h)或極熱態(tài)等方式下啟動，直到機(jī)組帶一定的負(fù)荷（如滿負(fù)荷），以及在任何負(fù)荷下，將機(jī)組負(fù)荷降到零

9、。 在大型單元機(jī)組中，機(jī)組自啟停系統(tǒng)作為SCS的一部分，一般在DCS中實(shí)現(xiàn)。 整個DCS以兩條互為冗余的開環(huán)無源通信電纜作為高速公路，所有的控制站都通過相應(yīng)的硬件接口（GWC門控制器）掛在總線上，各站的功能不分主從。這種總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，易于擴(kuò)展，性能可靠，某一站的故障不影響其他站的工作。這種DCS的構(gòu)成如下：全廠的外圍輔助系統(tǒng)采用PLC控制，通過門控制器連接到以太網(wǎng)，主控制系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成，包括汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）、燃燒器管理控制系統(tǒng)（MBC也稱BMS），以及機(jī)組自動控制系統(tǒng)（APC，也稱模擬量控制系統(tǒng)（MCS），它們組成的各控制站可以很方便地進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了資源共享

10、。 DCS這種結(jié)構(gòu)為設(shè)計機(jī)組自啟停控制系統(tǒng)提供了有利條件。二、斷點(diǎn)結(jié)構(gòu) APS系統(tǒng)采用斷點(diǎn)啟停設(shè)計思想，根據(jù)機(jī)組啟停曲線與單元火電機(jī)組啟停特點(diǎn)，采用斷點(diǎn)程序設(shè)計方式，對機(jī)組啟停進(jìn)行階段劃分。通過按“開始”按鈕，機(jī)組開始執(zhí)行機(jī)組的啟停工作。在斷點(diǎn)處，需運(yùn)行人員點(diǎn)擊“斷點(diǎn)完成”進(jìn)行下一階段任務(wù)的啟動。在非斷點(diǎn)處，運(yùn)行人員可以通過按“復(fù)位”按鈕中斷各個階段甚至機(jī)組的啟動或停止。復(fù)位或停止后重新開始時，已執(zhí)行過的斷點(diǎn)可點(diǎn)擊“斷點(diǎn)完成”跳過。在完成機(jī)組啟動或停止任務(wù)后，APS自動退出。 APS分為啟動模式或停止模式啟動模式下，啟動過程設(shè)計7個斷點(diǎn)：（1）機(jī)組輔助系統(tǒng)啟動斷點(diǎn)（2）機(jī)組啟動準(zhǔn)備斷點(diǎn)（3）鍋

11、爐點(diǎn)火斷點(diǎn)（4）升溫建立沖轉(zhuǎn)參數(shù)斷點(diǎn)（5）汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)斷點(diǎn)（6）發(fā)動機(jī)并網(wǎng)斷點(diǎn)（7）升負(fù)荷斷點(diǎn)。圖4-35 APS啟動模式斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)的SFC圖（1）機(jī)組輔助系統(tǒng)啟動斷點(diǎn)任務(wù)（2）機(jī)組啟動準(zhǔn)備斷點(diǎn)任務(wù)（3）鍋爐點(diǎn)火斷點(diǎn)任務(wù) （4）升溫建立沖轉(zhuǎn)參數(shù)斷點(diǎn)任務(wù)（5）汽機(jī)沖轉(zhuǎn)斷點(diǎn)任務(wù)（6）發(fā)電機(jī)并網(wǎng)斷點(diǎn)任務(wù)（7）升負(fù)荷斷點(diǎn)任務(wù)在停止模式下，停止過程分為3個斷點(diǎn)：（1）減負(fù)荷到5斷點(diǎn)（2）機(jī)組解列斷點(diǎn)（3）機(jī)組停運(yùn)斷點(diǎn)。圖4-36 APS停止模式斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)的SFC圖（1）減負(fù)荷到5%斷點(diǎn)任務(wù)（2）機(jī)組解列斷點(diǎn)任務(wù)（3）機(jī)組停運(yùn)斷點(diǎn)任務(wù)三、斷點(diǎn)任務(wù)1.APS啟動過程 啟動允許條件：空氣壓縮機(jī)組運(yùn)行且空氣壓縮機(jī)儀用母管壓力正常；蒸汽輔助聯(lián)箱壓力正常；空側(cè)密封油泵運(yùn)行；氫側(cè)密封油泵運(yùn)行。 APS接到啟動指令且滿足啟動允許條件，APS進(jìn)入機(jī)組輔助系統(tǒng)啟動階段。（1）機(jī)組輔助系統(tǒng)啟動（2）機(jī)組啟動準(zhǔn)備（3）鍋爐點(diǎn)火（4）熱態(tài)沖洗建立沖轉(zhuǎn)參數(shù)（5）汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)（6）發(fā)動機(jī)并網(wǎng)（7）升負(fù)荷2.