華北電力大學(xué)除氧器給水控制課程設(shè)計(共8頁)

1、 課程設(shè)計（綜合實驗）報告 分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線(zn xin)技術(shù)課程設(shè)計除氧器水位自動(zdng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)除氧器給水(jshu)系統(tǒng)簡介：1 除氧器給水系統(tǒng)的組成除氧器給水系統(tǒng)大的組成部分主要有，除氧器、給水泵組、高加系統(tǒng)三大部分組成。其作用主要是把凝結(jié)水經(jīng)過除氧器除氧后，經(jīng)給水泵升壓，通過高壓加熱器加熱供給鍋爐提高循環(huán)的熱效率，同時提供高壓旁路減溫水、過熱器減溫水和再熱器減溫水。2 除氧器水位控制的必要性除氧器水箱用以保證鍋爐有一定的給水儲備量，一般要求能滿足鍋爐額定負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行15-20min的給水量。水位太低因儲備量不足而危及鍋爐的安全運(yùn)行，還可能使給水泵入口汽化，導(dǎo)致給水泵不能

2、正常工作；水位太高，可能淹沒除氧頭而影響除氧效果。一般要求水位在規(guī)定值100mm-200mm范圍內(nèi)，所以除氧器設(shè)計有水位自動控制系統(tǒng)，并有高、低水位異常報警和連鎖保護(hù)。將給水加熱到相應(yīng)除氧器內(nèi)壓力的飽和溫度，可以保證氣體從水中分離出來，很好的清除氧氣的主要機(jī)理是加熱除氧。除氧器除了通過用汽輪機(jī)抽氣加熱給水到沸騰狀態(tài)以除氧外，還擔(dān)負(fù)著向給水泵不斷供水的任務(wù)，為了保證給水泵安全運(yùn)行，即要求避免給水泵入口發(fā)生汽化或缺水事故，一定要保證除氧器下部的給水箱保持規(guī)定的水位。除氧器水位過低，除了影響給水泵安全運(yùn)行之外，甚至?xí){鍋爐上水，造成停爐事故；除氧器給水箱水位過高，汽輪機(jī)汽封將上水，抽水管將發(fā)生水擊

3、，威脅汽輪機(jī)的安全運(yùn)行；因此要設(shè)計可靠的除氧器水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。3 除氧器水位控制的工作原理大量的理論研究和實踐表明：對交流電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，不僅能使電力拖動系統(tǒng)具有非常優(yōu)秀的控制性能，而且在許多生產(chǎn)場合中，還具有非常顯著的節(jié)能效果。鑒于此，凝結(jié)水泵不少機(jī)組改造成為變頻泵，以達(dá)到節(jié)省廠用電的目的。除氧器水位調(diào)節(jié)設(shè)計工藝流程圖如下所示：一個調(diào)節(jié)閥，100%流量調(diào)節(jié)用來進(jìn)行除氧器凝結(jié)水給水(jshu)控制。凝結(jié)水泵一般設(shè)計為，兩臺50%變頻泵，一臺工頻泵。低負(fù)荷時，一臺變頻泵運(yùn)行；高負(fù)荷時，兩臺變頻泵運(yùn)行；工頻泵只作為備用。設(shè)置2再循環(huán)調(diào)節(jié)閥通過冷凝水再循環(huán)對冷凝水泵進(jìn)行保護(hù)。二、控制策略 1頻

4、凝泵轉(zhuǎn)速(zhun s)調(diào)節(jié)在低負(fù)荷段時（010%），由凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)副閥單沖量調(diào)節(jié)除氧器水位(shuwi)，變頻凝泵轉(zhuǎn)速則為負(fù)荷指令的函數(shù)；在高負(fù)荷段時（10%100%），轉(zhuǎn)由除氧器水位主調(diào)節(jié)閥三沖量調(diào)節(jié)除氧器水位，副調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，此時，變頻凝泵轉(zhuǎn)速仍為負(fù)荷指令的函數(shù)；控制系統(tǒng)SAMA圖： 圖二 除氧器水位和再循環(huán)流量(liling)控制這種控制方案的主要特點是，不管在哪一個符合段，凝結(jié)水母管壓力均為開環(huán)調(diào)節(jié)，存在問題：需要在不同工況和不同符合段下對函數(shù)進(jìn)行整定，調(diào)試工作量大。有時為了減少手動干預(yù)，不得不將凝結(jié)水壓力提高，這樣又不利于節(jié)能(ji nn)。增加母管壓力調(diào)節(jié)回路，通過母管壓力反饋來

5、調(diào)節(jié)變速泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，保障母管壓力隨負(fù)荷變化的情況下，達(dá)到節(jié)能效果。目前在所有的控制方案中，采用凝結(jié)水變頻泵后，很少有考慮凝結(jié)水再循環(huán)門的改進(jìn)，大多仍采用原來工頻泵的設(shè)計，這樣不利于變頻泵的節(jié)能利用。凝結(jié)水泵在低速相應(yīng)的有效汽蝕余量增加了，而泵的氣蝕相似理論指出泵的必要氣蝕余量與轉(zhuǎn)速成正比減少。故而，海門電廠百萬機(jī)組設(shè)計時增加了45%的凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥一個，低轉(zhuǎn)速時通過(tnggu)泵的流量可以相應(yīng)減少，即再循環(huán)門回路控制的設(shè)定值可以隨轉(zhuǎn)速降低而減小，從而改變管路特性，有利于一定轉(zhuǎn)速相應(yīng)的凝結(jié)水母管壓力得以提高，達(dá)到節(jié)能的目的。1凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)凝結(jié)水再循環(huán)閥控制改變以往流量設(shè)定值為一固定值

6、的方案，改為設(shè)定值由變頻泵的轉(zhuǎn)速指令的函數(shù)關(guān)系在給定，同時考慮單臺泵運(yùn)行和兩臺運(yùn)行的情況。這種方案能更明顯，是一種值得推廣的控制方案。 圖三 變速(bin s)泵轉(zhuǎn)速控制三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與硬件(yn jin)配置設(shè)計1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）系統(tǒng)(xtng)的四層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分為四層：現(xiàn)場級、控制級、監(jiān)控級、管理級?，F(xiàn)場級包括若干個流量變送器、水位變送器、用作執(zhí)行器的供水調(diào)節(jié)閥、循環(huán)調(diào)節(jié)閥和變速泵和工頻泵?？刂萍壈ㄟ^程控制站，用來接收變送器送來的現(xiàn)場信號，按照一定的控制策略計算出所需要的控制量，并送回到現(xiàn)場的執(zhí)行器中去。監(jiān)控級包括運(yùn)行員操作站OS、工程師工作站EW。在該級上實現(xiàn)預(yù)定義及自由格式動態(tài)畫面顯示、趨勢

7、顯示、彈出式報警及操作指導(dǎo)信息、報表打印、硬件診斷等。管理級包括多臺管理計算機(jī)，可用來存儲和處理大量數(shù)據(jù)，方便工作人員對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)測和管理。（2）系統(tǒng)(xtng)的通訊網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)著上述四層結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括四層通訊網(wǎng)絡(luò)：現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)Fnet、控制網(wǎng)絡(luò)Cnet、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)Snet、管理網(wǎng)絡(luò)Mnet，分別將相應(yīng)層內(nèi)的設(shè)備(shbi)連接在一起。（3）冗余(rn y)配置AC800F控制器之間通過槽位E2中的以太網(wǎng)模件EI813FR配置冗余，冗余以太網(wǎng)模件間采用總線連接方式，從而實現(xiàn)熱備用，即：槽位E2中的EI813FR用于主AC800F與熱備AC800F間的通訊與同步，當(dāng)主AC800F故障時，可以快速、平

8、滑地切換到熱備AC800F上；E1槽位中的EI813FR作AC800F與上位機(jī)正常的網(wǎng)絡(luò)通訊。為了提高系統(tǒng)的安全性，Profibus主模件FI830FR也進(jìn)行了冗余配置，即當(dāng)一個AC800F或其FI830FR故障后，會由另外一個AC800F上的FI830FR繼續(xù)與現(xiàn)場設(shè)備保持通訊和完成現(xiàn)場控制。FI830FR通過Profibus - DP網(wǎng)與S800I/0站的現(xiàn)場總線通訊接口CI830連接，實現(xiàn)AC800F與I/0間的數(shù)據(jù)傳輸，包括I/0配置、控制信號、反饋信號、測量數(shù)據(jù)。2系統(tǒng)配置（1）運(yùn)行員操作站及工程師工作站的硬件組成：計算機(jī)：DELL Inspiron 530：奔騰雙核處理器E2140

9、(1.60GHz,1MB L2 CACHE)，內(nèi)存512MB DDR2，硬盤160GB , 19 液晶顯示器，Ethernet網(wǎng)絡(luò)適配器。（2）過程控制站：主要配置見下表：序號型號名稱備注1SD 812FR電源模件輸入電源24VDC2SD 812FR電源模件輸入電源24VDC3EI 813FR以太網(wǎng)模件屏蔽雙絞線安裝4EI 813FR以太網(wǎng)模件屏蔽雙絞線安裝5EI 813FR以太網(wǎng)模件屏蔽雙絞線安裝6EI 813FR以太網(wǎng)模件屏蔽雙絞線安裝7FI 830FR現(xiàn)場總線接口模件與Profibus協(xié)議兼容8FI 830FR現(xiàn)場總線接口模件與Profibus協(xié)議兼容模擬量輸入輸出模件的配置(pizh)

10、如下：序號型號名稱數(shù)量備注1CI830Profibus通信模件1支持雙絞線連接2AI801模擬量輸入模件3模擬量輸入8通道3AI835凝水泵轉(zhuǎn)速輸入模件2模擬量輸入8通道4AO810模擬量輸出模件2模擬量輸出8通道（3）現(xiàn)場(xinchng)級設(shè)備：測量(cling)變送器：序號名稱數(shù)量1壓力變送器（PT）12流量變送器（TE）23水位指示器14轉(zhuǎn)速變送器2系統(tǒng)測點如下：序號類型測點名稱系統(tǒng)信號類型單位1AI供水母管壓力測量信號MCS420mAKPa2AI凝結(jié)水流量測量信號MCS420mAt/h3AI供水閥門位置測量信號MCS420mA%4AI除氧器水位測量信號MCS420mAmm5AI主給水

11、流量測量信號MCS420mAt/h6AIA泵轉(zhuǎn)速測量信號MCSmVr/min7AIB泵轉(zhuǎn)速測量信號MCSmVr/min8AOA泵轉(zhuǎn)速MCSmVr/min9AOB泵轉(zhuǎn)速MCSmVr/min10AO主閥開度MCS420mA%11AO循環(huán)閥開度MCS420mA%（4）通訊：以過程控制站、運(yùn)行員操作站、工程師工作站作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，輔助以兩臺8口的交換機(jī)，在節(jié)點間利用雙絞線通訊，實現(xiàn)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理。AC800F控制器與I/0模件之間用屏蔽雙絞線通訊，利用Profibus通信技術(shù)。（5）軟件組成：計算機(jī)選用Window XP 平臺，工程師站安裝組態(tài)軟件Control Builder F，運(yùn)行員操作(coz

12、u)站安裝監(jiān)控軟件Digivis。系統(tǒng)配置圖見附件(fjin)五、課程設(shè)計的收獲(shuhu)和體會課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程。通過此次課程設(shè)計，我們更加扎實的掌握了分散控制系統(tǒng)的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。過而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲齲最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀

13、。這次課程設(shè)計終于順利完成了。在今后社會的發(fā)展和 HYPERLINK /zuowen/xuexi/ t _blank 學(xué)習(xí)實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會及他人對你的認(rèn)可。課程設(shè)計過程中，也對團(tuán)隊精神的進(jìn)行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團(tuán)結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。此次設(shè)計也讓我明白了思路即出路，有 HYPERLINK /zuowen/shenme/ t _blank 什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢，只要認(rèn)真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。附件（系統(tǒng)配置圖）過程控制站運(yùn)行員操作站工程師工作站SnetCnet以太網(wǎng)模件以太網(wǎng)模件現(xiàn)場總線模件電源模件主閥開度循環(huán)閥門主給水流量變頻A泵轉(zhuǎn)速變頻泵B轉(zhuǎn)速除氧器水位變頻泵