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1、电厂热工过程控制基础1.1 电厂热工过程控制概述LLl电厂热工过程控制的发展阶段随着计算机技术的迅速发展，电厂热工过程控制又经历了以下几个计算机控制过程：1）集中型计算机控制：用一台计算机对整个生产过程进行整体控制，因此对计算机的可靠性要求很高，一旦计算机出现事故，将使整个生产受到影响。2）分散型计算机控制：随着微机的大批生产，成本的不断降低，逐渐把集中控制改为用微机进行局部控制，克服了集中控制的一些缺点，但此时各系统之间很难协调起来。3）计算机分散控制：它把各系统之间、厂级管理、调度等用一台功能很强的计算机进行上位管理；而把各子系统用微机控制，充分发挥了集中控制和分散控制各自的优点,是一种比
2、较合理的控制方法。生产过程自动化技术发展的里程碑是计算机的应用，特别是以微处理器为核心的新型装置一分散控制系统（DCS）的成功应用。分散控制系统就是以大型工业生产过程及其相互关系日益复杂的控制对象为前提，从生产过程综合自动化的角度出发，按照系统工程中分解与协调的原则研制开发出来的，以微处理机为核心，结合了控制技术、通信技术和显示技术的新型控制系统。1.1.2电厂热工过程控制的主要内容根据应用层次和范围的不同，我们将现代电站自动化所涵盖的主要内容大致分为7类。1 .数据采集与管理包括对热力过程中温度、压力、流量、液位、成分等热工参数的测量；测量数据在不同系统之间的高速传输；生产过程实时/历史数据
3、的高效存储；历史数据的快速检索；统计数据的报表打印；报警数据的采集、存储、分析与处理等。具有数据采集与管理功能的典型的系统主要有数据采集系统、DCS数据库、SlS数据库、MIS数据库等。2 .闭环控制以模拟量控制系统为主，主要对机组的一系列参数进行控制，如中间点温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、主汽压力、炉膛负压和发电机功率等。重要的控制回路包括：协调控制系统、给水控制系统、汽温控制系统、燃烧控制系统等。3 .顺序控制顺序控制一般可分为时间定序式和过程定序式两类。1）时间定序式：按预定的时间顺序而触发控制作用的发生；2）过程定序式：依据生产过程进行的状态决定下一步控制作用是否发生。目前采用DCS
4、或PLC构成大型火电机组的SCS(SequenceControlSystem,SlS)系统，常用的顺序控制系统有锅炉吹灰器控制、循泵启停控制、磨组启停控制、锅炉点火系统控制、汽轮机自启停控制、输煤系统控制等。4 .联锁保护联锁保护是以顺序控制系统为基础的一类重要的控制方式。它是指在重要运行参数超过限定值或相关设备运行条件不满足要求时按照预先设定的程序，自动终止异常的生产过程和设备，同时投入相应的辅助装置，避免事故扩大，损伤人员和设备。目前，电站最主要的两个联锁保护系统是炉膛安全保护监控系统(FurnaceSafeguardSupervisorySystemzFSSS)和汽轮机数字电液调节系统(
5、DigitalElectro-HydraulicControlSystem,DEH)o5 .状态监测和故障诊断通过状态监测和故障诊断加强对各类设备或部件、尤其是不可直接观测或处于恶劣环境中的设备或部件进行检测和分析，判断系统的健康状况,指出故障隐患并对其发展趋势进行预测，协助相关人员查找故障部件及故障原因，并提供故障处理指导。状态监测和故障诊断可在一定程度上提高机组运行的安全性和可靠性，减少非计划停机。目前，电站中的状态监测和诊断主要分布在高速旋转的部件（如汽轮机转子）、高温承压部件（如蒸汽管道）以及一些重要辅机（如送、引风机和水泵）上。6 .经济性分析经济性分析主要通过性能计算和耗差分析两个
6、途径来实现。1）性能计算：通过与监控系统和管理系统相连，实时获取机组的主要运行参数，在线计算热耗率、锅炉效率、厂用电率、辅机单耗、高加投入率、汽泵投入率、发电煤耗、供电煤耗等经济参数。2）耗差分析:在线监测包括锅炉、汽轮机、主要辅机在内的整个热力系统的相关参数,实时分析热力系统的热经济性，定量查找热耗偏高的部位和原因，准确地对热力设备和热力系统的技术改造、运行方式的调整、运行参数的设定提供指导。7.设备管理现代化的设备管理需要应用现代管理理念和管理技术，在准确掌握设备状态,保证设备的安全、可靠和经济性的基础上,科学的进行检修决策，合理安排检修项目、检修间隔和检修工期，有效降低检修成本，提高设备
7、可用性。以状态检修为核心的设备管理体制是电站管、控一体化发展的一个重要体现。1.1.3电厂热工过程控制主要功能1.单元机组协调控制系统（CoordinationControlSystem,CCS)1.协调控制是基于机、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。2 .锅炉炉膛安全监控系统(FurnaceSafeguardSupervisorySystem,FSSS)或称燃烧器管理系统(BurnerManagementSystemzBMS),包括炉膛火焰监视、炉膛压力监视、炉膛吹扫、自动点火、紧急情
8、况下的主燃料跳闸等。3 .顺序控制系统(SequenceControlSystemfSCS)按照生产过程工艺要求预先拟定的JI质序,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和炉膛吹灰的程序控制等。4 .数据采集系统(DataAcquisitionSystem,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，经处理运算后以监控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
9、，事件JI褥记录，历史数据存储以及操作指导等。5 .汽轮机数字电液控制系统(DigitalElectricHydraulicSystem,DEH)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。6 .给水泵汽轮机电液控制系统(MachineElectricHydraulicSystem,MEH)7 .旁路控制系统(BypassControlSystem,BPS)大型中间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。8 .汽轮机自启停系统(Automat
10、icTurbineStart-uporShutdownControlSystem,ATC)9 .RUNBACK、RUNUP、RUNDOWN、FCBRUNBACK(自动快速减负荷)、RUNUP(强增负荷)、RUNDOWN(强减负荷)、FASTCUTBACK(FCB,负荷快速切回或称快速甩负荷)。10 .汽轮机监视仪表(TurbineSupervisoryInstrumentsrTSI)和汽轮机紧急跳闸系统(EmergencyTripSystem,ETS)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。
