火电厂热工自动化系统的功能和常见类型

火电厂热工自动化系统的功能和常见类型

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1. 火电厂热工自动化系统的主要功能

一个完整系统的火电厂热工自动化系统必须具备如下功能 。

1.1 自动检测(数据采集 )

对反映生产过程运行状态的物理量、化学量以及表征设备工作状态的参数 自动地检查、测量和监视。

1.2 自动调节

为了保证设备安全经济运行,必须要求某些表征设备正常工作的物理量始终维持在某一规定数值或预定范围内、按预定的规律来变化,但生产过程中经常受到各种外界或内部因素的干扰,使被调量发生偏离规定值的倾向时,就需要进行相应的调节,使之保持或恢复到规定的范围内,保证生产过程的稳定。自动调节就是依靠自动调节设备来实现这种调节作用的,所以自动调节设备必须具备检测、定值、运算、执行等功能。

1.3 自动保护

设备发生异常,导致工艺参数超过允许范围,甚至发生事故时,为确保生产的安全,保证产品的质量,需要对某些关键性参数设置信号、联锁装置,事故发生前,信号系统能发出声、光信号,提醒操作人员采取措施。如果工况已接近危险状态时,联锁系统采取紧急措施,以防止事故发生或进一步扩大,或保证设备不受损坏,是一种安全装置。

1.4 自动操作(包括远方控制、程序控制或顺序控制)

根据预先规定的程序或条件 自动地对生产设备进行某种周期性操作 ,把操作人员从重复性劳动中解放出来。

2. 火电厂热工自动化系统的常见类型

按功能分类,常见的火电厂热工 自动化控制系统如下 :

2.1 自动发电控制系统(AGC)

由于调速器为有差调节,因此对于变化幅度较大、周期较长的变动负荷分量 ,需要通过改变汽轮发电机组的同步器来实现 ,即通过平移调速系统的调节静态特性,从而改变汽轮发电机组的出力来达到调频的目的,称为二次调整。当二次调整由由电网调度中心的能量管理系统来实现遥控自动控制时,则称为AGC 。

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AGC-Automatic Generation Control自动发电控制。也称电力系统频率与有功功率的自动控制,或负荷与频率控制(LFC-Load and FrequencyControl)。

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2.2 厂级实时监控信息系统(SIS)

SIS(Supervisory Ioformation System,SIS)是发电厂的生产过程自动化和电力市场交易信息网络化的中间环节,是发电企业实现发电生产到市场交易的中间控制层,实现电厂管理信息系统(MIS)与各种分散控制系统(DCS等)之间数据交换的桥梁。是实现生产过程控制和生产信息管理一体化的核心,是承上启下实现信息网络的控制枢纽。

其主要功能:实现全厂生产过程监控;实时处理全厂经济信息和成本核算;竞价上网处理系统;实现机组之间的经济负荷分配;机组运行经济评估及运行操作指导。

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2.3 单元机组协调控制系统(CCS)

单元机组协调控制系统 (coordination control system,CCS)是基于机、炉的动态特性,应用多变量控制理论形成若干不同形式的控制策略,在机、炉控制系统基础上组织的高一级机、炉主控系统。它是单元机组自动控制的核心内容。

概括地说就是把锅炉和汽轮机作为一个整体进行控制,共同适应电网对负荷的需求,并能保证机组本身安全运行的一种策略。协调控制系统是一种总称,包括单元机组的主控系统和子控系统。

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2.4 锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)或燃烧器管理系统(BMS)。

炉膛安全监控系统(Furnace Safeguard Supervisory System,简称FSSS),也称燃烧器管理系统(Burner Management System,简称BMS)。

炉膛安全监视系统包括炉膛火焰监视,炉膛压力监视,炉膛吹扫,自动点火,燃烧器自动切换,紧急情况下的主燃料跳闸等。

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2.5 顺序控制系统(SCS)。

顺序控制系统SCS(Sequence Control System)按照生产过程工艺要求预先拟定的顺序,有计划、有步骤、自动地对生产过程进行一系列操作的系统,称之为顺序控制系统。顺序控制也称程序控制,在发电厂中主要用于主机或辅机的自动启停程序控制,以及辅助系统的程序控制。如汽轮机的自动启停程序控制、磨煤机自动启停程序控制、定期排污和定期吹灰的程序控制等。

SCS 包括锅炉(BSCS)、汽机(TSCS)的主要辅机设备及系统的控制、联锁、保护功能,SCS 设计为子功能组级和驱动级二级控制的层次性结构。

SCS 主要用于机组的烟、风、水、汽等各大系统的各类辅机的驱动和阀门的开关机控制,以及完成机组重要辅机阀门的联锁保护及功能组级的顺序控制功能。

2.6 数据采集系统(DAS)

DAS(Data Acquisition System,简称DAS)又称为计算机监控系统,其基本功能是对机组整个生产过程参数进行在线检测,经处理运算后以 CRT 画面形式提供给运行人员。该系统可进行自动报警,制表打印,性能指标计算,事件顺序记录,历史数据存储以及操作指导等。

一个完整的数据采集工作过程大致可分为三步:

  1. 数据采集:采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号,然后送入计算机。
  2. 数据处理:根据不同的需要由计算机进行相应的计算和处理,得出所需的数据。
  3. 处理结果的复现与保存:将处理后的结果在绘图仪、电平记录仪上显示出来,或者将数据存入磁盘形成文件保存起来,或通过线路进行远距离传输。

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2.7 汽轮机数字电液控制系统(DEH)

数字电液控制系统,DEH(Digital Electro-HydraulicControl System),目前普遍采用的是以DCS为基础的DEH系统,它具有对汽轮机发电机的启动、升速、并网、负荷增/减进行监视、操作、控制、保护等功能,以及数
字处理和CRT显示功能。

汽轮机数字电液控制系统是汽轮发电机组的重要组成部分,除完成汽轮机转速、功率及机前压力的控制外,还可
实现机组启停过程及故障时的控制和保护。

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2.8 给水泵汽轮机电液控制系统(MEH)

给水泵汽轮机控制系统MEH,(Feedwater Pump Turbine Electr-Hydraulic Control System)的主要任务是接受来自锅炉控制系统(CCS)的指令,通过运算,输出调门开度指令信号,通过控制给水泵汽轮机的转速来控制给水流量以满足锅炉给水的要求。给水泵汽轮机控制系统MEH包括系统配套的就地仪表、电子控制装置部分及液压伺服系统,电子控制装置部分及液压伺服系统之间用电液伺服阀(高压抗燃油系统),或电液转换器(低压透平油系统)接口。本文主要涉及给水泵汽轮机控制系统MEH的电子控制装置部分。

用微型计算机及液压伺服机构实现给水泵汽轮机各项功能的一种数字式 电液控制系统。

2.9 旁路控制系统(BPS)

大型中问再热式机组一般都设置旁路热力系统,其目的是在机组启、停过程中协调机、炉的动作,回收工质,保护再热器等。完备的旁路控制系统是充分发挥旁路系统功能的前提。

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2.10 汽轮机自启动系统(TAS)

当控制系统置于汽轮机 自启动运行方式时 ,运行人员只须按一个启动键 ,机组即可 自动启动、升速至额定转速,甚至并网、带负荷,在此过程中,目标转速、升速率、过临界转速的升速率的给定、暖机过程控制以及阀切换等均由程序中预设的汽轮机 自启动曲线给出。汽轮机自启动功能的实现相比传统的液调系统,使汽轮机控制的自动化程度有了质的飞跃。

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2.11 汽轮机监视仪表(TSI)和汽轮机紧急跳闸系统(Errs)

汽轮发电机属高速运转的大型机械设备,对其运行参数的要求十分严格。大轴的振动、位移、热膨胀等参数直接影响到汽机的安全运行,必须精确测量并加以监视。以微处理器为核心的汽轮机监控系统,可有效地解决参数检测与处理方面的困难。

部分摘自:《张天林:常见火电厂热工自动化系统》