DCS控制系統(美國格萊特)
時間:2006-04-27 13:51:00來源:0
導語:?DCS控制系統的介紹
1.1主設備簡介:
1. 75T/H循環流化床鍋爐
額定蒸發量: 75T/H
額定蒸汽壓力: 3.85 MPa
額定蒸汽溫度: 450℃
額定爐膛溫度: 840℃
給水溫度: 105℃
給水壓力: 6 MPa
汽包壓力: 4.4MPa
一次風預熱溫度: 150℃
二次風預熱溫度: 150℃
排煙溫度: 156℃
脫硫效率: 85%
鍋爐熱效率: 89.92%
過熱蒸汽調溫方式: 二級噴水減溫
2. 2×6000KW汽輪發電機組1×3000KW汽輪發電機組
主要技術規范:
產品代號:
型號:
額定功率:
額定轉速: 3000r/min
額定進汽壓力及變化范圍: 3.43MPa -0.2
-0.3(絕對)
額定進汽溫度及變化范圍: 435℃ +10℃
-15℃
額定抽汽量: 75t/h
額定抽汽壓力 0.5~1.18Mpa
額定工況抽汽溫度: 435℃
額定抽汽量: 57~75t/h
額定排汽溫度: 226℃
額定排汽壓力: 0.5Mpa(絕對)
額定轉速時振動值: ≤0.03mm(全振幅)
臨界轉速時振動值: ≤0.15mm(全振幅)
3.發電機:
型號:
額定功率:
額定電壓:
額定電流:
額定轉速:
冷凝器進水溫度: 30℃
冷凝器出水溫度: 50℃
發電機出口熱風道風溫: 80℃
4.鍋爐間主要輔機設備:
1).一次風機(配帶液力耦合器)
2).二次風機(配帶液力耦合器)
3).引風機(配帶液力耦合器)
4).爐前給煤機
5).冷渣機
6).冷渣循環泵
7).鏈斗輸送機
8).渣倉
9).疏水泵
5.汽機間主要輔機設備:
1).凝結水泵
2).膠球泵
3).交流潤滑油泵
4).高壓電動油泵
5).直流潤滑油泵
6).射水泵
7).盤車電機
8).工業水加壓泵
9).給水泵
1.2 機組基本運行方式
1) 主蒸汽系統采用切換母管制。
2) 除氧給水系統采用切換母管制,除氧器定壓運行。設有高/低壓給水母管。
3) 除氧給水系統設有除氧器和100%出力的給水泵。
4) 過熱蒸汽調溫方式:二級噴水減溫。
5) 冷渣系統采用連續排渣方式。
1.3 熱工自動化水平
1.3.1 本工程控制方式采用爐、機集中控制方式。鍋爐、汽輪機組、除氧給水系統設一個集中控制室。在集中控制室內實現機組啟動、運行、停機和事故處理。
1.3.2機組的運行以CRT為監視和控制中心。實現爐、機集中控制。在集中控制室內可完成機組正常運行情況的監視和調整、異常工況的報警和緊急事故處理,在少量就地運行人員的配合下,可實現機組的分階段、半自動啟/停。在集中控制室內的控制盤上只布置少量重要參數的監視儀表和報警信號光字牌以及部分操作按鈕,旨在DCS系統出現全局故障時保證系統安全停爐。
1.4分散控制系統(DCS)覆蓋范圍
分散控制系統的功能覆蓋范圍包括數據采集和處理系統(DAS)、模擬量控制系統(MCS)、順序控制系統(SCS)、爐膛安全監視系統(FSSS)、汽機緊急跳閘保護系統(ETS)。同時具有與其它供貨商供應的控制系統和設備進行通訊的功能,并負責相關的接口工作,以便能通過同一總線傳遞必要的信息和數據,接受控制系統的統一調度和指揮,形成完整的控制系統。
1.5分散控制系統( DCS)組態原則
a、DCS系統按分層分散及雙機冗余的原則組態,保證最高的可靠性和可用性。
b、鍋爐、汽機的控制在不同的控制站中實現,以降低由于某個控制站故障而引起的不良影響,同時便于機組設備檢修。
c、功能強大的系統軟、硬件自檢能力。操作人員一目了然地查看系統狀況。
2. 數據采集和處理系統( DAS)
2.1 總則
2.1.1數據采集和處理系統( DAS)連續采集和處理所有與機組有關的重要測點信號及設備狀態信號,以便及時向操作人員提供有關的運行信息,實現機組安全經濟運行。當機組發生任何異常工況時,及時發出報警,提高機組的可利用率。
由于系統采用了WINDOWS NT作為唯一的操作平臺,所以具有強大的圖形功能和廣泛的開放性,同時易于掌握。漢化問題比較徹底,可以支持漢字顯示,漢字數據庫,漢字打印。
2.1.2 DAS至少有下列功能:
顯示:包括操作顯示、成組顯示、棒狀圖顯示、趨勢顯示、報警、模擬圖顯示等。
制表記錄:包括定期記錄、事故追憶記錄、跳閘一覽記錄、操作一覽記錄等。
歷史數據存儲和檢索( HSR)。
事件順序記錄(SOE)。
2.2 顯示
2.2.1總則
2.2.1.1每個CRT能綜合顯示字符和圖像信息,機組運行人員通過CRT實現對機組運行過程的操作和監視,CRT可以顯示漢字。
2.2.1.2每幅畫面能以文字和圖形方式顯示過程變量的實時數據和運行設備的狀態,這些數據和狀態每秒更新一次。顯示的顏色或圖形隨過程狀態而變化。棒狀圖和趨勢圖能顯示在任意一個畫面的任何一個部位上。
2.2.1.3可顯示DCS系統內所有的過程點,包括模擬量輸入、模擬量輸出、數字量輸入、數字量輸出、中間變量和計算值。對顯示的每一個過程點,顯示其標志號(通常為 TAG號)、中文說明、數值、性質、工程單位,高低限值等。
2.2.1.4提供對機組運行工況的畫面開窗顯示、滾動畫面顯示和圖像縮放顯示,以便操作人員能全面監視,快速識別和正確進行操作。
2.2.1.5 提供機組和設備運行時的操作指導,并由CRT的圖像和文字顯示出來。操作指導劃分為三個部分,即為啟動方式、正常方式和跳閘方式。
2.2.1.6根據用戶提供的P&ID和本規范書要求,提供至少100幅用戶畫面(通常指機組模擬圖)。用戶畫面數量,可在工程設計階段按實際要求進行增加,而不額外增加費用支出。
運行人員可通過鍵盤,對畫面中的任何被控裝置進行手動控制。畫面上的設備正處于自動程控狀態時,模擬圖上反映出運行設備的最新狀態及自動程序目前進行至哪一步。若自動程序失敗,則有報警并顯示故障出現在程序的哪一步。
2.2.1.7可在工程師站,使用該站的畫面生成程序,自己制作和修改用戶畫面。賣方提供符合ISA過程和儀表符號標準的圖素。當用戶需使用的圖素,未包括在ISA標準符號中時,用戶可使用圖素組態器,建立用戶自定義的新圖素,用戶自定義的新圖素能被存儲和檢索。
2.2.1.8 SUPVIEW具有強大的畫面顯示能力,每幅畫面能容納不少于1000個圖素,以及不少于1000個過程測點。從畫面的實用性角度考慮,每幅畫面安排的實時更新過程測點的推薦數量為255個。
2.2.2操作顯示
采用多層顯示結構,顯示的層數根據工藝過程和運行要求來確定,這種多層顯示可使運行人員方便地翻頁,以獲得操作所必需的細節和對特定的工況進行分析。
多層顯示包括廠區級顯示(或稱概貌顯示)、功能組顯示和細節顯示。
2.2.2.1 廠區級顯示(或稱概貌顯示)
廠區級顯示提供整個機組運行狀態的總貌,顯示出主設備的狀態、參數和包括在廠區顯示中的與每一個控制回路有關的過程變量與設定值之間的偏差。允許一次擊鍵即能調出用于監視或控制的其它顯示畫面。若任何一個控制回路出現報警,用改變顯示的顏色來提示。
每一幅廠區級顯示畫面可容納100個以上的過程變量,并且能提供50幅以上的廠區級顯示畫面。
2.2.2.2功能組顯示
功能組顯示可觀察某一指定功能組的所有相關信息,可采用棒狀圖形式,或采用模擬M/A站面板的畫面,面板上有帶工程單位的所有相關參數,并用數字顯示出來。
功能組顯示能將數以百計的常規儀表壓縮為一幅幅畫面。功能組顯示包含過程輸入變量、報警條件、輸出值、設定值、回路標號、縮寫的文字標題、控制方式、報警值等。
每幅功能組顯示畫面能顯示12個控制站或功能塊,并且提供200幅以上的功能組顯示畫面。
賣方組態的功能組顯示畫面包括所有調節控制回路和程序控制回路。
2.2.2.3細節顯示
細節顯示可觀察以某一回路為基礎的所有信息,細節顯示畫面所包含的每一個回路有關信息,足夠詳細,以便運行人員能據以進行正確的操作。對于調節回路,至少顯示出設定值、過程變量、輸出值、運行方式、高、低限值、報警狀態、工程單位、回路組態數據等調節參數。對于斷續控制的回路,則顯示出回路組態數據和設備狀態。
細節顯示是以彈出窗口的方式顯示,它不但可以從功能組畫面調用,也可以從流程圖畫面、報警畫面、趨勢畫面等任何一種畫面上調用。
操作員不需要記憶TAG名,只需要用球標點擊該參數,就可自動獲得它的TAG名,然后再彈出細節畫面。
2.2.3標準畫面顯示
提供報警顯示、趨勢顯示、成組顯示、棒狀顯示等標準畫面顯示,并預先做好或按本工程的具體要求定制。
2.2.3.1成組顯示
在技術上相關聯的模擬量和數字量信號,組合成成組顯示畫面,并保存在存儲器內,便于運行人員調用。
成組顯示能便于運行人員按需要進行組合,并且根據需要存入存儲器或從存儲器中刪除。
成組顯示有色彩增亮顯示和棒狀圖形顯示。
一幅成組顯示畫面可包含20個以上的測點。并且至少提供40幅成組顯示畫面。
任何一點在越過報警限值時,均變為紅色并閃光。
2.2.3.2棒狀圖顯示
運行人員可以調閱動態,棒狀圖畫面即以動態棒狀圖的外形尺寸反映各種過程變量的變化。
棒狀圖可在任何一幅畫面中進行組態和顯示,每一棒狀圖的標尺可設置成任何比例。
在一幅完全為棒狀圖的畫面上,至少顯示10根棒狀圖。
進入DCS系統的任何一點模擬量信號,均設置成為棒狀圖形式,并顯示出來。
若某一棒狀圖,其數值越過報警限值時,越限部份用紅色顯示出來。
2.2.3.3 趨勢顯示
系統能提供8000點歷史數據的趨勢和實時數據的趨勢顯示。趨勢顯示可用整幅畫面顯示,也可在任何其他畫面的某一部位,用任意尺寸顯示。所有模擬量信號及計算值均可設置為趨勢顯示。
同一幅CRT顯示畫面上,在同一時間軸上,采用不同的顯示顏色,能同時顯示8個模擬量數值的趨勢。
在一幅趨勢顯示畫面中,運行人員可重新設置趨勢變量、趨勢顯示數目、時間標度、時間基準及趨勢顯示的顏色。
能提供600根實時數據趨勢曲線顯示,每個實時趨勢值的時間分辯率為1秒(存儲速率)。能提供600根歷史趨勢曲線顯示,每個歷史趨勢值的時間標度可由運行人員按0.5分鐘、1分鐘、2分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘、30分鐘和60分鐘進行選擇。
趨勢顯示畫面還同時用數字顯示出變量的數值。
趨勢顯示可存貯在內部存貯器中,便于運行人員調用,運行人員亦可按要求組態趨勢并保存在外部存儲器中,以便以后調用。
2.2.3.4報警顯示
系統能通過接點狀態的變化,或者參照預先存儲的參考值,對模擬量輸入、計算點平均值、變化速率、其他變換值進行掃描比較,分辯出狀態的異常、正常或狀態的變化。若確認某一點越過預先設置的限值,CRT屏幕顯示報警畫面,并發出聲響信號。
報警顯示按時間順序排列,最新發生的報警優先顯示在報警畫面的頂部,每一個報警點可有6個不同的優先級,并用6種不同的顏色顯示該點Tag加以區分。
報警可一次擊鍵進行確認。在某一站上對某一點發生的報警進行確認后,則所有其它站上該點發出的報警也同時被確認。某一點發出的報警確認后,該報警點顯示的背景顏色有變化并消去音響信號。
采用閃光、顏色變化等手段,區分出未經確認的報警和已經確認的報警。
當某一未經確認的報警變量恢復至正常時,在報警清單中清除該報警變量,由仍處于報警狀態的其它報警點自行添補其位置空缺。
所有出現的報警恢復,均由報警打印機打印出來。
若某一已經確認的報警再一次發出報警時,作為最新報警再一次顯示在報警畫面的頂部,這一報警點的標簽號顏色的改變能表示出該報警點重復報警的次數。
所有帶報警限值的模擬量輸入信號和計算變量,均分別設置“報警死區”,以減少參數在接近報警值時產生的頻繁報警。
在設備停運及設備啟動時,有模擬量和數字量信號的“報警閉鎖”功能,以減少不必要的報警。在操作員站上能實施這一功能。啟動結束后,“報警閉鎖”功能自動解除。“報警閉鎖”不影響對該變量的掃描采集。
對所有輸入信號和計算變量均提供可變的報警限值。這些報警限值可以是過程參數(如負荷、流量、溫度)的一個函數。
報警信息中表明與該報警相對應的顯示畫面的檢索名稱。
在操作員站,通過一次擊鍵能調用多頁的報警一覽。報警一覽的信息以表格形式顯示,并包括如下內容:點的標志號、點的描述、帶工程單位的當前值、帶工程單位的報警限值、報警狀態(高或低)及報警發生的時間。每一頁報警一覽有20個報警點,報警一覽至少有1000個報警點(包括系統診斷報警點)。
2.2.4 其它顯示
2.2.4.1操作指導畫面顯示
在不同的啟停工況下,設備狀態、啟動許可條件檢查及步序指令在CRT屏幕上顯示,以指導運行人員操作。在系統事故或設備故障時,自動顯示必要的操作步驟以指導運行人員緩和不正常工況,這些運行人員操作指導是完善明確的、便于操作,并且是為提高電廠可利用率而設計的。
2.2.4.2系統狀態顯示
系統狀態顯示表示出與數據高速公路相連接的各個站(或稱DPU)的狀態。各個站內所有I/O模件的運行狀態均包括在系統狀態顯示中,任何一個站或模件發生故障,相應的狀態顯示畫面改變顏色和亮度以引起運行人員的注意。
2.3 記錄
所有記錄使用可編輯的標題,而不是預先打印的形式。賣方可按用戶指定的格式,確定所有記錄的標題。
記錄功能可由程序指令或運行人員指令控制,數據庫中所具有的所有過程點均可以記錄。
2.3.1 定期記錄
定期記錄包括交換班記錄、日報和月報。對交接班記錄和日報,系統在每一小時的時間間隔內,提供300個預選變量的記錄,并保存7天。而對月報,則在每一天的時間間隔內,提供300個預選的記錄。在每一個交接班后,或每一天結束時,或每一個月結束時,自動進行記錄打印。
2.3.2運行人員操作記錄
系統記錄運行人員在集控室進行的所有操作項目及每次操作的精確時間。通過對運行人員操作行為的準確記錄,可便于分析運行人員的操作意圖,分析機組事故的原因。
2.3.3事件順序記錄(SOE)
系統提供64點高速順序記錄裝置,其時間分辯率不大于1毫秒。
所有SOE記錄按動作時間的順序排列,并按小時、分、秒和毫秒打印出來。
事件順序記錄完成后,自動打印出來,并自動將數據存儲在存儲器中,以便以后接操作員的指令打印出來。
2.3.4 跳閘記錄
提供跳閘后的分析記錄。一旦檢測到機組某一主設備跳閘,程序立即打印出表征機組主設備的 128個變量的完整記錄,記錄按跳閘前10分鐘和跳閘后5分鐘進行記錄,跳閘記錄分為一般和快速記錄兩種,快速記錄周期為1秒,記錄運行參數20個、一般跳閘記錄周期可按3~5秒。跳閘記錄自動打印或按運行人員指令打印。
2.3.5 操作員記錄
操作員記錄可按要求進行。可預先選擇記錄打印的時間間隔或立即由打印機打印出來。操作員記錄可由20個組構成,每組16個參數。所有具有地址的點均可設置到操作員記錄中。
2.3.6 設備運行記錄
在每天結束時,打印出泵、風機等主設備的累計運行小時數。
2.4 歷史數據的存儲和檢索( HSR)
設置HSR的目的是為了保存長期的詳細的運行資料。提供的HSR系統為CD—RW光盤刻錄機,每張光盤容量為650M,能保證600個輸入點,采樣速率為1秒,存儲30天運行產生的歷史數據,以隨時記錄重要的狀態改變和參數改變。HSR的檢
索可按指令進行打印或在CRT上顯示出來。
2.5 性能計算
2.5.1 在工程師站上在線運行性能計算,用以計算發電機組及其輔機的各種效率及性能參數,這些計算值及各種中間計算值均可在CRT上顯示和打印,大部分的計算采用輸入數據的算術平均值。性能計算包含下列內容:
a. 由鍋爐熱效率、汽輪發電機循環綜合熱耗率及廠用電消耗計算得出的機組凈熱耗率。
b. 用輸入——輸出方法,計算汽輪發電機整個循環性能,所獲得的數據與主蒸汽溫度、壓力及排汽壓力等偏差進行校正。
c. 用焓降的方法計算汽輪機效率,同時分別計算高壓缸、中壓缸和低壓缸的效率。
d. 用輸入——輸出和熱量損失的辦法,計算鍋爐效率。并分別列出可控熱量損失和非可控熱量損失。
e. 用端差及逼近法,計算給水加熱器效率。
f. 用“熱交換協會標準(HEIS)”提供的凝汽器清潔系數,計算凝汽器效率。
g. 用能量平衡原理,計算空氣預熱器效率。
h. 鍋爐給水泵效率。
i. 過熱器和再熱器效率。
j. 用蒸汽溫度、進汽壓力、凝汽器壓力、給水溫度、過剩空氣等的偏差,計算熱效率與額定熱效率的偏差,以及熱力系統運行方式的改變(如高加、低加的投、停)對機組熱效率引起的偏差,并計算偏差所引起的費用。
以上這些性能計算在25%以上負荷時進行,每3分鐘計算一次,計算精度小于0.1%。
2.5.2 所有的計算均有數據的質量檢查,若計算所用的任何一點輸入數據發現問題,告知運行人員并中斷計算。此時可由運行人員手動設置或采用預先存儲的某一常數來替代這一故障數據,繼續進行計算。如采用替代數據時,打印出的計算結果上有注明。
2.5.3 性能計算能判別機組運行狀況是否穩定的功能,使性能計算對運行有指導意義。在變負荷運行期間,性能計算根據穩定工況的計算值,標上不穩定運行狀態。
2.5.4 提供性能計算的期望值與實際計算相比較,比較得出的偏差以百分數顯示在CRT上。運行人員可對顯示結果進行分析,以使機組每天都能運行在最佳狀態。
2.5.5 除在線自動進行性能計算外,還提供一種交互式的性能計算手段,以確定測量誤差對性能計算結果的影響。同時,還具有對不正確的測量結果進行定量分析和指明改進測量儀表的功能,從而大大提高性能計算的精確度。
2.5.6 上述性能計算向買方將提交文字說明和計算實例,以表達性能計算的精確度和可靠性。
2.5.7 所提供的性能計算軟件包已在各個時期的MAX1000和SUPMAX系統上運行多年,有二十多套機組的運行實例;可以根據買方提供的方法及標準完成性能計算。
3. 模擬量控制系統(MCS)
模擬量控制主要是指熱力過程參數的自動調節,根據過程要求保持這些參數為規定值。
3.1 控制范圍
閉環控制回路主要包括(但不限于此):
3.1.1鍋爐部分
汽包水位調節
主蒸汽母管壓力調節
鍋爐主蒸汽母管溫度調節
一級噴水調節
二級噴水調節
二次風調節
一次風調節
爐膛壓力調節
燃料調節回路
床溫調節
床壓調節
3.1.2 公用系統部分
除氧器壓力調節
除氧器水位調節
3.2 基本要求
3.2.1控制系統包括由微處理器構成的各個子系統,這些子系統實現下文規定的對機組及輔助系統的調節控制。
3.2.2協調兩臺鍋爐的負荷分配,使主蒸汽母管壓力維持在允許的范圍內,確保汽機快速和穩定地滿足負荷的變化,并保持穩定和經濟運行。
3.2.3控制系統滿足機組安全啟、停及定壓運行的要求。
3.2.4控制系統劃分為若干子系統,子系統設計遵守“獨立完整”的原則,以保持通訊數據高速公路上信息交換量最少。
3.2.5冗余組態的控制系統,在控制系統局部故障時,不引起機組的危急狀態,并將這一影響降到最小。
3.2.6控制的基本原則是直接并快速地響應代表負荷或能量指令的前饋信號,并通過閉環反饋控制和其它先進控制策略,對該信號進行靜態精度和動態補償的調整。
3.2.7控制系統具有一切必要的手段,自動補償及修正機組自身的瞬態響應及其它必需的調整和修正。
3.2.8在自動控制范圍(鍋爐的穩燃負荷范圍)內,控制系統能處于自動方式而不需人工干預。
3.2.9控制系統能調節控制裝置以達到以下規定的性能保證指標,控制設備實現性能要求的能力,不受到控制系統的限制。
3.2.10如系統某一部分必須具備的條件不滿足時,聯鎖邏輯阻止給該部分投“自動”方式,同時,在條件不具備或系統故障時,系統受影響部分不再繼續自動運行。
3.2.11控制系統任何部分運行方式的切換,不論是人為的還是由聯鎖系統自動的,均平滑進行,不引起過程變量的擾動,并且不需要運行人員的修正。
3.2.12對某些重要的關鍵參數,采用三重冗余變送器測量。對三重冗余的測量值,系統自動選擇中值作為被控變量,而其余變送器測得的數值,若與中值信號的偏差超過預先整定的范圍時,進行報警。如其余二個信號與中值信號的偏差均超限報警時,則控制系統受影響部分切換至手動。
3.2.13工程師可在工程師站的鍵盤上將三選中的邏輯切換至手動,而任選三個變送器中的某一個信號供自動用。
3.2.14對某些僅次于關鍵參數的重要參數,采用雙重冗余變送器測量,若這二個信號的偏差超出一定的范圍,則有報警,并將受影響的控制系統切換至手動。工程師可在工程師站的鍵盤上任選二個變送器中的一個信號用于投自動控制。
3.2.15在使用不冗余變送器測量信號時,如信號喪失或信號越限,均有報警,同時系統受影響部分切換至手動。
3.2.16控制系統的輸出信號為4~20mA連續信號,并有上下限定,以保證控制系統故障時機組設備安全。
3.2.17控制系統所需的所有校正作用,不會因為使驅動裝置達到其工作范圍的控制信號需進行調整而有所延滯。
3.2.18控制系統的手操是指CRT鍵盤的軟手操,系統的“自動”和“手動”之間的切換,是雙向無擾的。
3.2.19控制系統監視設定值與被控變量之間的偏差,當偏差超過預定范圍時,系統將其切換至手動并報警。
3.2.20手動切換一個或一個以上的驅動裝置投入自動時,不產生過程擾動,而保持合適的關系,使處于自動狀態的驅動裝置等量并反向作用。
3.2.21對多控制驅動裝置的運行提供偏置調整,偏置能隨意調整,新建立的關系不產生過程擾動。
3.2.22在自動狀態,設置一個控制驅動裝置為自動或遙控,不需進行手動平衡或對其偏置進行調整,并且,不論此時偏置設置的位置或過程偏差的幅度如何,不引起任何控制驅動裝置的比例階躍。
3.2.23 控制系統的響應速度不限制機械過程的響應。
3.2.24 本公司將在下面的3.3節中采用SUPMAX800在控制上完成上述模擬量控制(MCS)。
3.3 模擬量控制系統的控制方案介紹
3.3.1 具體功能
模擬量控制系統(MCS)的基本控制策略采用DEB/400直接能量平衡策略。DEB/400是美國MCS公司的專利技術,它是專為電站單元機組協調控制而設計的一種先進的控制方案。
直接能量平衡原理,是將鍋爐和汽機作為一個整體來控制的,它以鍋爐跟隨為基礎。將汽機的能量需求作為鍋爐指令,在鍋爐燃料調節器入口直接同代表鍋爐輸入的熱量信號比較,使機爐之間的能量供求關系得到快速平衡。故系統的負荷響應速度快。
由于DEB引入熱量信號作為鍋爐燃料控制的反饋,因熱量信號反映的是鍋爐總燃料所釋放出的熱量,所以燃料品種的變化對控制沒有影響,故系統對燃料品種的適應性強。
DEB利用汽機和鍋爐固有的物理特性,實現了機、爐并列系統交叉作用的解耦,系統運行穩定,結構簡單,調試整定容易,維護方便,協調控制的投入率高。
3.3.1.1 鍋爐——汽機協調控制
鍋爐、汽機協調控制系統(CCS)的任務是協調鍋爐和汽輪機兩個不同的工藝系統共同來滿足電力負荷需求。采用DEB/400的協調控制系統在設計上將鍋爐和汽輪機作為一個整體來考慮,使機組在屆時能力下,能最大限度地滿足電網要求的發電數量(功率)和質量(頻率)。快速、準確和穩定地響應自動發電控制(AGC)或電廠運行員的負荷指令,實施有效的生產。
鍋爐——汽機協調控制系統由三部分組成,即機組主控(機組負荷指令)、汽機主控和鍋爐主控。這三個部分根據電網要求和機組實際狀況,以高度適應的方式,向汽機和鍋爐發出指令來協調機組的運行,確保發電機組安全、穩定、經濟地運行。
3.3.1.1.1 CCS設計有滑壓運行方式,以滿足下列三種升負荷要求。
a. 閥門開度固定/滑壓運行
汽機閥門保持在某一固定位置, 蒸汽壓力隨負荷的增加而上升,至85%負荷時,壓力達到額定值,此時系統進入定壓運行方式,再增負荷需要開大汽機閥門。
b. 閥門開度固定,并有±10%的調節
在壓力上升,負荷升到85%的過程中,為使機組響應負荷波動并改善頻率的穩定性,允許汽機閥門在±10%范圍內調節。
c. 程序處理
在低負荷工況時(不超過25%負荷),調節汽機閥門以滿足負荷要求,此時汽壓保持在較低的定值上,一旦負荷需求增加,即進入滑壓運行方式。壓力增高,負荷增加,汽機閥門除了±10%調節量以響應負荷波動并改善頻率穩定性外,基本保持固定。當負荷達到85%時,機組運行切換至定壓運行方式。系統設計提供了運行人員選擇所需運行方式的手段。
3.3.1.1.2 CCS協調主控設計有下列四種方式,具體功能如下:
a. 協調控制方式(DEB方式)
鍋爐主控制器與汽機主控制器均自動。汽機調功率,自動響應機組負荷指令;汽機的能量指令以前饋方式和鍋爐的輸入直接平衡,鍋爐快速響應汽機的能量需求。這是協調控制的最高方式。
b. 鍋爐跟隨方式
鍋爐主控制器自動,汽機主控制器手動。汽機響應運行人員手動功率指令的變化;汽機的能量指令以前饋方式和鍋爐的輸入直接平衡,鍋爐快速響應汽機的能量需求。
c. 汽機跟隨方式
(1). 鍋爐主控制器手動,汽機主控制器自動。鍋爐響應運行人員手動功率指令的變化;汽機調汽壓,快速響應由鍋爐引起的汽壓變化,使機組功率和鍋爐出力相匹配。
(2). 在DEB方式下,當鍋爐側發生迫升/迫降時,系統自動地將協調方式從DEB方式轉為汽機跟隨方式,此時汽機側響應由鍋爐引起的汽壓變化,將機組出力自動調整到適合鍋爐實際能力的水平。當鍋爐側發生迫升/迫降結束,系統自動恢復到DEB方式,故汽機跟隨方式又是DEB的暫態方式。
d. 手動方式
鍋爐主控制器與汽機主控制器均手動。鍋爐和汽機分別響應運行人員手動指令的變化。
在操作員站設計有機組主控操作面板,運行人員在CRT所顯示的機組主控操作面板上可完成選擇所需的運行方式,并獲取機-爐協調運行的所有信息。當系統不能實現運行人員所選擇的運行方式時,機組主控操作面板上會顯示所欠缺的條件,并以警示色提請運行人員注意。
選擇自動控制方式的任一種,均要求汽機調速器,燃燒、給水子系統處于自動運行狀態,任何有關的子系統若不能投自動控制時,協調控制將轉換到最大程度的自動方式,并與可投自動的子系統相適應。
3.3.1.2 機組負荷指令
機組負荷指令處理回路負責實時地向機爐下達功率指令,最大限度地滿足電網對機組的負荷要求;當機組運行異常時,及時地對機組目標指令實施限制,避免異常工況進一步擴大,在保證安全的前提下以機組屆時能力繼續承擔發電負荷。
機組指令處理回路的具體任務是:
(1). 根據機組運行的狀態及電網負荷控制的要求,選擇適合機組當時條件的負荷控制指令方式。
(2). 對目標指令進行處理,使之與機/爐的動態特性及負荷變化能力相適應,生成實際功率指令。
運行人員能通過CRT鍵盤或球標,在機組主控操作面板畫面上實現下列功能:
a. AGC方式的選擇與指示
b. 機組負荷指令的手動調整
c. 負荷高、低限值的調整
d. 負荷變化率的設定
e. 負荷變化方向的指示(增或減)
f. 負荷高、低限值的指示
g. 主汽壓力偏差指示
h. 主汽壓力設定值的設定和指示
i. 負荷指令與總發電功率的指示
j. 協調運行方式的選擇和指示
k. 滑壓和定壓運行方式的選擇指示
l. 負荷閉鎖增(INCREASE BLOCK)/ 閉鎖減(DECREASE BLOCK)、
負荷迫升(RUN UP)/ 迫降(RUN DOWN)、
快速減負荷(RUN BACK)的狀態指示
m. 與協調控制有關的子系統和輔機的運行狀態指示
3.3.1.2.1 協調控制系統平穩地實現下列功能:
a. 頻率協調:汽機轉速控制用于維持系統頻率的穩定。機組負荷指令則自動跟蹤實際測得的發電機負荷,以避免產生擾動。
b. 方向閉鎖:由固有的設備能力決定機組初始的負荷變化最高幅度(即負荷上限)和最大允許變化率,這是機組的正常能力范圍。當連續運行的機組某些設備或系統發生異常,出力或穩定出了問題,機組就不可能達到初始的負荷變化幅度,此時設備及過程限制邏輯計算出機組的實時負荷能力,通過指令閉鎖邏輯回路對目標指令進行實時的方向閉鎖,將指令限制在機組能力允許的范圍內,同時根據不同情況修正指令的變化率限制值。
c. 迫升/迫降:當鍋爐控制子回路出現問題,子回路調整跟不上機組負荷變化時,為避免異常工況擴大,將迫使鍋爐指令強制增或減至和當時鍋爐控制能力相適應的水平。此時機組指令處理回路將使指令跟蹤實發功率,使得強制增/減負荷過程結束后不發生指令擾動。
d. 快速減負荷: 當鍋爐給水泵、送風機、引風機等重要輔機故障跳閘時,系統RUMBACK功能自動啟動。每種原因的RUNBACK可設置單獨的最大允許負荷或減負荷速率,以適應各種設備的動態特性,運行人員能通過CRT得到RUNBACK工況時的相關信息。當發生RUNBACK時,控制系統自動地將協調方式轉換到汽機跟隨方式運行,并保持此運行方式,直到運行人員選定新的運行方式。
3.3.1.2.2 機組指令回路設計有與AGC的接口,以便AGC系統遙控機組負荷。
機組指令回路與AGC交換的信號包含:
a. 模擬量輸入:
·目標負荷給定
b. 模擬量輸出:
·機組最大負荷
·機組最小負荷
·負荷持續變化率
c. 開關量輸入:
·AGC插入請求
d. 開關量輸出:
·機組在協調方式下
·已插入AGC方式
3.3.2模擬量控制系統針對品質指標的控制方案
由 SUPMAX800組成的75T/H循環流化床機組的自動控制系統可以覆蓋工廠所有的控制功能。包括模擬量控制系統(MCS)、爐膛安全監視系統(FSSS)、數據采集系統(DAS)、順序控制系統(SCS)及汽機緊急跳閘系統(ETS)。
下面介紹模擬量控制系統(MCS)。
由SUPMAX800組成的75T/H循環流化床機組的MCS系統通常包含以下子系統:
燃料調節
一次風調節
二次風調節
汽包水位調節
一級噴水調節
二級噴水調節
床溫調節
除氧器壓力調節
除氧器水位調節
爐膛壓力調節
料層厚度(床壓)調節
主蒸汽壓力調節
鍋爐主蒸汽母管調節
3.3.2.1燃料調節
在由DEB-400為基礎構成的燃料控制系統中,不同與其它控制策略之處在于:根據熱負荷計算出來的鍋爐指令在燃料調節器的入口直接同鍋爐的熱量指令信號比較,使熱負荷與鍋爐之間的能量供求關系得到快速平衡。熱量信號反應鍋爐內總燃料所釋放團熱量,放在校系統中無需精確計量燃料量,換句話說該系統對燃料的適應性很強。
本設計的燃料控制系統,同時考慮了煤和油的控制。在鍋爐的冷態啟動過程中,先燒油按一定的等變率對爐膛進行升溫暖爐,鍋爐點火必須緩慢進行,并把爐膛溫度提高到可以燃燒主燃料的程度,這時就可以準備投運第一臺給煤機了,破碎地煤粒進入爐膛焚燒,床溫繼續升高,如果煤量合適,床溫超過某限定值,就可以停止投油。在鍋爐啟動的初始階段必須加強對床溫和煙氣含氧量的監視。
由于系統中的給煤機不只一臺,控制過程中就要考慮負荷分配的問題。為此SUPMAX800專門設計了名為PARTICIPAT10N的模塊,用于實現多路輸出控制。應用該算法可以方便地實現多臺給煤機的負荷分配,以及手/自動和故障狀態下的負荷再分配和跟蹤。
在循環流化床鍋爐中,床料高度基本同料層差壓成正比.床壓控制系統的任務就是維持床料高度在適當值,使料層差伍穩定。床料高度太薄,會發生吹穿,運行不穩定,太原則增大風機電耗,分層嚴重。床層料位過高或過低都會影響流化質量,引起結焦。將床層壓降的上限作為開排渣門開始排渣,床層壓降的下限作為關排渣門停止排渣的依據。
3.3.2.2總風量控制(一次風、二次風控制)
本系統主要以產生正確的一二次風量為目的,根據實際進火鍋爐的總煤量對應的總風量與鍋爐負荷要求的總風量取大值,以保證升負荷時,先增風量,后增燃料;降負荷時防止燃料富余,并結合煙氣含氧量的校正,和鍋爐設定的最小總風量取大值作為總風量的設定值,通過與實際總風量的偏差,經運算調節后,產生鍋爐總風量信號,以此作為鍋爐一次風量的控制指令。
送風系統包括一次風、二次風
●一次風量控制
一次風量必須保證爐膛內物料能夠流化,是用來流化床料,并為燃料的燃燒提供初始燃燒空氣;本系統就是以提供適當的床下一次風量為目的,根據總風量對一次風量的要求和床溫信號的修整,與最小一次風量設定值取大值,作為一次風量的給定,實際進爐膛的一次風量,通過給定值與測量值的偏差,經運算調節后,控制相應調節門的動作。
●二次風量控制
二次風量主要協助完成燃燒,并促成局部低溫區以降抵NO2的生成量,達到最佳燃燒。
本系統就是以提供適當的二次風量為目的,根據總風量對二次風量的要求,和主蒸汽流量、煙氣含氧量的校正,分別對每一層的二次風量進行控制。同時,根據床溫的超限與否,調整上下二次風量的比例;二次風量的給定值是根據燃料所需的二次風配比得到。另外為保證鍋爐經濟燃燒,氧量調節器的輸出亦參與二次風給定值的調整.
在鍋爐啟動期間,風機啟動順序依次為引風機、二次風機、一次風機,其中風量由一、二次風機根據一定的分配比例提供.
3.3.2.3汽包水位控制
本系統主要為維持汽包水位在正常值,當系統各參數正常工況穩定時,系統采用給水流量、蒸汽流量、汽包水位三沖量對主給水調速泵進行相應調節;當其中某個參數壞或工況不穩定時,系統將自動切換到單沖量調節系統對主給水旁路調速泵進行調節,以滿足汽包水位的要求,三沖量與單沖量調節間的自動切換經過分配算法功能實現。通過調節主給水調速泵,給水采用串級三沖量控制。經壓力補償的三路汽包水位信號三取二作為給水調節的主控信號。主調節器接受水位信號,采用比例積分規律,主要通過副調節器對水位進行校正,使水位保持在給定值。副調節器除接受水位信號外還接受蒸汽流量信號和給水流量反饋信號,組成一個三沖量的串級控制系統;通過內回路進行蒸汽流量和給水流量的比值調節,保持汽水平衡。主、副調節器各司其職,參數易于整定。
3.3.2.4主蒸汽溫度控制(一級、二級噴水控制)
由于過熱器管道較長;為取得良好的控制品質,通常過熱汽溫采取分段控制.本方案假想過熱器的布置為三段布置,第一和第二段后分別布置有噴水減溫器.另外由于過熱器受熱面傳熱形式和結構的不同,控制方案亦有差別。本方案介紹按溫差控制的分段控制系統。
按溫差分段控制的目的在于分別控制各段汽溫。以維持主汽溫為給定值且整個過熱器噴水均勻。
為了克服煙氣擾動下的過熱器噴水調節過程的滯后和慣性,設計中采用了代表負荷擾動的蒸汽流量和風量變化的前饋信號;同時兩個串級調節回路的副調節器一旦負荷發生變化。則提前調節減溫水流量,消除擾動,提高了控制品質。
3.3.2.5床溫控制
床溫是循環流化床較難控制的參數之一。這是因為燃料量的變化不但影響負荷,同時也影響床溫,兩個物理量之間存在強耦合。為了保證循環流化床鍋爐的穩定燃燒并有利于石灰石與燃料中的硫發生反應,達到最佳脫硫效果,床溫最好控制在850度至900攝氏度之間。
為達到以上目的,本方案采取串級校正調節方式。經負荷修正的床溫信號進人床溫調節器與床給定值比較其輸出經不同的函數轉換后分別發送給燃料、一次風、二次風調節器對他們的給定值進行修正,這樣通過燃料、一次風、二次風調節器的調節作用可基本滿足床溫控制的要求。床溫調節器輸出信號轉換函數考慮調節床溫時對負荷的影響最小。
3.3.2.6除氧器水位和壓力控制
除氧器控制系統由水位控制和壓力控制兩個回路組成。
除氧器水位控制回路,在啟動和低負荷時采用單沖量調節,正常負荷時采用三沖量調節,通過調節除氧器水位調節閥和凝結水再循環閥來維持水位,保持凝結水流量和給水流量的平衡。當水位高報警時,系統保護邏輯控制凝結水再循環閥開,直至水位恢復正常。
除氧器壓力控制回路,在啟動時調輔助蒸汽維持除氧器壓力,當負荷上升至一定值后,除氧器壓力隨汽機四段抽汽滑壓運行。
3.3.2.7爐膛壓力控制
本控制系統的主要作用是通過控制引風機入口的風門擋板來控制引風量,保證鍋爐爐膛出口的壓力。
3.3.2.8料層厚度(差壓)控制
循環流化床沒有鼓泡床那樣明顯的流化料層界面,但仍有密相區和稀相區之分,料層厚度是指密相區內靜止時料層厚度,一定的料層差壓對應著一定的料層厚度。在運行中,料層厚度必須控制在一定的范圍內,料層薄,對鍋爐穩定運行不利,爐料的保有量少,放出爐渣可燃物含量也高;若料層太厚,增加了料層阻力,雖然鍋爐運行容易控制,爐渣可燃物含量低,但增加了風機電耗。所以為了經濟運行,料層差壓控制在5000Pa,運行中料層差壓超過此值,可以通過放渣來調整,放渣的原則是少放、勤放,最好能連續少量放,一次放渣量太多,將影響鍋爐的穩定運行、出力和效率。表計指示料層差壓只是一個參考數據,實際料層差壓應為表示值減去同風量下的布風板阻力。本方案中床壓信號作為床壓調節器的測量值,同床壓設定值比較后經間隙式PI調節器運算,其輸出控制低灰的排放量。
3.3.2.9主蒸汽壓力控制
采用DEB-400直接能量平衡策略。控制煤粉量來保證母管蒸汽壓力恒定。燃料及風量之間設有交叉限制,以保證增負荷時先加風后加煤,減負荷時先減煤后減風。對于變頻控制的給粉機進行高低速的限制。控制系統輸出一前饋信號至送風控制系統,使送風量能及時跟上煤量的變化,以保持適當的風煤配比。
此控制系統通過改變鍋爐燃燒平衡維持機前壓力恒定,當汽機負荷改變時,風量和煤量的調節協調動作,以使鍋爐快速響應這一負荷變化,同時也部分補償了負荷變化時鍋爐熱量的改變。
4. 順序控制系統(SCS)
4.1基本要求
4.1.1 SCS是DCS的一部分,控制范圍包括在控制室內監視和控制機組所有的輔機、閥門和擋板及設備保護和聯鎖。
4.1.2 SCS用于啟動/停止子功能組項。一個子功能組項被定義為電廠的某個設備組,如一臺風機及其所有相關設備。
4.1.3 所設計的子組級程控進行自動順序操作,目的是為了在機組啟、停時減少操作人員的常規操作。在可能的情況下,各子組項的啟、停能獨立進行。
4.1.4 對于每一個子組項及相關設備,它們的狀態、啟動許可條件、操作順序和運行方式,均在CRT上有相應的畫面顯示。SUPMAX800系統的對于每一個子組項都有相應的畫面對應。這些畫面顯示子組項的工藝流程,目前子組項停留在哪一步及停留時間,子組項是在自動運行還是在手動運行,及相應的許可條件。
4.1.5 在手動順序控制方式下,為操作人員提供操作指導,這些操作指導以圖形方式顯示在CRT上,即按照順序進行,可顯示下一步應被執行的程序步驟,并根據設備狀態變化的反饋信號,在CRT上改變相應設備的顏色。
4.1.6 運行人員通過手動指令,可修改順序或對執行的順序跳步,但這種運行方式要確保滿足安全要求。
4.1.7 在自動順序執行期間,出現任何故障或運行人員中斷信號,使正在運行的程序中斷并回到安全狀態,使程序中斷的故障或運行人員指令在CRT上顯示,并由打印機打印出來。
4.1.8 運行人員可以通過鍵盤或鼠標在CRT上操作每一個被控對象,每一個被控對象在SUPMAX800上對應一個設備級軟件模塊,設備級軟件模塊將自動判斷手動操作的許可條件,杜絕運行人員的誤動作。
4.1.9 SCS通過聯鎖、聯跳和保護跳閘功能來保證被控對象的安全。
4.1.10 SCS系統中的執行級使用可獨立于邏輯控制處理單元的二進制控制模件(BCM卡)。功能詳述如下:
● 設備級專用卡件
現場設備,閥門,風機等一般都具有開反饋、關反饋、開輸出、關輸出等各種組合類型。每個設備都有一塊卡件和軟件模塊,這種設備模塊具有以下幾種標準接口:
(1)命令接口:
主要完成應用邏輯和設備信息傳遞。應用邏輯產生的結果加在這些接口上,設備收到這些信息后,自動完成設備的開、關動作。指令優先級是人工指令比自動指令優先,而保護邏輯信號具有最高優先權。
命令接口包括:
開閉鎖
開禁止
軟手操開命令
順控啟動命令
順序啟動禁止
關閉鎖
關禁止
軟手操關命令
順控停止命令
順控停止禁止
自動命令
停止命令
(2) 參數接口:
主要完成現場執行機構和電器的工藝要求,使應用邏輯的結果能適應各種執行機構和電器要求。參數接口包括:
設備類型和種類
輸出脈沖時間
動作行程時間
(3) 信息接口:
主要完成設備的信息收集,這些信息可以報警,也可供應用邏輯使用。信息接口包括:
設備動作超時報警
設備動作不對位報警
設備現行狀態
設備模塊的具體功能具體體現了設備級控制邏輯,使用者只要對應用邏輯部分精心設計,就能完成對設備的良好控制。
設備級專用模塊
子組級專用模塊迭加于設備級專用模塊之上。子組級主要完成一組設備的順序啟停,是一步步執行的過程,每一步完成工藝上的特定要求。以送風機子組為例,所包含的設備為送風機馬達、送風機出口擋板、送風機油站、送風機馬達油站等,當操作員啟動送風機子組時,送風機子組級邏輯將進入啟動油站步,首先發命令給油站設備模塊命令接口,要求啟動油站,同時設定本步停留時間,然后開始測試油站設備模塊的信息接口,判斷油站是否運行,若在停留時間內,油站運行,則子組順控邏輯進入關閉擋板步,反之,則停止順控邏輯,報警并交操作員處理,油站接到子組邏輯的啟動命令后,會自動地按設備保護要求執行命令,無需子組邏輯關心。子組邏輯可以自動執行,也可以手動執行,也可以跳步執行。
4.1.11 SCS控制邏輯由DCS的多功能控制器實現,并保證控制的響應速度。可根據控制要求分別定義回路時間,“回路時間”不大于500ms,對具有聯鎖保護要求快速響應的回路不大于50ms。
4.1.12控制系統組態不影響機械設備的冗余度,并不導致總利用率的減少。對有冗余的機械設備,其控制系統考慮由不同的控制器執行,一個控制器故障不導致所有冗余設備失效。
4.2 SCS基本形式和設計原則
4.2.1 驅動控制接口
在過程控制接口級提供所有驅動控制裝置和執行器的控制接口。
驅動控制接口為指令發出設備和電廠動力開關設備之間的標準接口。驅動控制接口擔負指令處理和驅動裝置狀態的監視功能。
驅動控制接口完成單一驅動裝置控制的所有任務并且與過程無關。這任務與動力開關裝置的型式相適應。賣方與動力開關裝置的供貨商協商。
輸入到驅動控制接口的指令和設備保護邏輯信號由指令邏輯處理,其結果是執行信號,它被轉換成與執行機構輸入電路相適應的型式。驅動控制接口的監視功能是監視執行機構狀態,對輔機馬達,包括監視“不對位”故障。驅動控制接口的指令優先級是人工指令比自動指令優先,而保護邏輯信號(斷開和保護指令信號)具有最高的優先權。
驅動控制接口可以用標準控制接口卡的形式或以標準控制算法(STARSTOP,OPENCLOS算法)的形式提供。
驅動控制接口滿足下列要求:
a.接受從控制室來的人工指令輸入;
b.接受從自動控制系統來的指令輸入;
c.接受保護邏輯輸入的保護指令信號,保護指令信號有比其它信號更高的優先權;
d.泵和風機的控制提供對驅動裝置同時實施“ON”和“OFF”指令的閉鎖;
e.驅動裝置終端位置監視(馬達的接通、斷開,閥門和擋板的開、閉狀態監視)。閥門和擋板的終端位置信號來自“開位置”和“關位置”的動合型終端開關接點。電動機的“接通”/“斷開”反饋信號取自動力開關的動合型接點;
f.電驅動閥門開啟過程和關閉過程(方向)監視;
g.泵和風機馬達“不對位”故障狀態監視:馬達事故跳閘報警顯示。
h.故障監視:當控制指令發出,但未被執行,經延時發出報警信號并顯示;
i.狀態監視能在CRT上顯示狀態信息;
j.送至動力開關電氣回路的控制指令要DCS內轉換為能與該回路接口的形式。
4.2.2 元件控制
元件控制是一對一的操作,即一個起 / 停操作對應于一個驅動裝置。
4.2.3 子組控制
子組控制或叫設備控制是一種以一個設備為主包括其輔助設備和關聯設備在內作為一個整體來控制,例如一個風機及其油泵,進出口擋板等,一個操作指令發出后,
按實際運行條件依次自動地操作輔助設備和主設備。于組控制迭加于驅動控制接口之上。
子組控制的邏輯設計滿足下列要求:
a、 控制室人工地“起動”和“停機”程序。程序也能由上級功能組控制所啟動。子組控制的程序啟動后,子組所有驅動裝置自動和相繼起動和停止,以滿足過程需要。
b、 子組控制的每一現行均在CRT上顯示。
c、 控制所需信號的狀態(斷開或順序步邏輯)在CRT上顯示。
d、 在子組控制程序中的每一步的許可條件通過從設備來的反饋檢查信號確認,每一步都監視預定的運行時間。
e、 提供從控制室繞過過程條件核對的人工指令使程序向前一步(跳步)。
4.2.4 局部子組自動控制
局部子組自動控制是使用局部自動控制,例如在故障條件下各用設備自起動。風機子組中備用油泵自起動控制是局部子組自動控制的例子。當功能組或子組控制切除,尚須運行的局部于組自動控制的功能能自動地實現。
局部子組自動控制可以借助人工或通過上級功能組控制切換到手動或自動模式。
4.2.5自動備用設備控制
這種控制是局部子組自動控制對兩個或多個并列運行的設備實施。每一個設備可作為別的設備的備用,但是也能夠并列運行。
自動各用設備控制按下列原則設計:
a、 動備用設備控制被設計為維持現行的運行方式,因此,一個在運行的設備故障時一個備用設備自動地起動起來。或當運行的設備不能維持要求的工況時(如油壓低于限值),自動啟動各用設備并列運行。
b、 自動各用設備控制可通過人工或功能組控制指令選擇備用設備處于“備用”現或退出各用。
c、 備用設備自動起動時有信號顯示。
4.2.6功能組控制
功能組控制是一種以一個工藝流程為主的包括有關設備在內的自動順序控制。功能組控制包括較多的“元件”或子組。
功能組控制的特點和實施原則是把在工藝流程上有相互聯系并具有連續不斷的順序性控制特征的設備集作為一個整體來控制。要在工藝過程需要的基礎上編制電廠過程區域和所包含的功能組設備。
功能組控制設計遵循下列原則:
a、 能組控制系統包括“啟動”和“停止”屬于這組的有關設備所需的自動程序。
b、 功能組控制程序可以在主控制室由人工指令啟動。
c、 “步對步”式程序這樣編制:如果執行步內的任何指令遭到拒絕不致引起事故,使操作員有富余的時間采取必要的措施。
d、 當在自動控制過程中出現可能導致事故狀態的限制因素時,系統自動返回到出現限制因素前的狀態或穩定的安全狀態。在步進式控制中,基本的保護措施是在排除限制因素前暫時停止程序。
e、 功能組控制根據工藝系統特點和需要設置“斷點”。在程序序列的斷點處,可由人工決定程序是否執行,也可選擇自動繼續執行下面的程序步。斷點設在能穩定運行的斷點上。
f、 程序啟動后,程序的第一步和以后的每一步,都自動檢查執行這一步所需的所有輸入條件(一次判據),如果條件不具備,向操作員發出有關信號。
g、 功能組控制保證動作具有最大的獨立性,在某組范圍的故障不影響另外組的工作。
h、 功能組在自動工況時,可由操作員決定執行程序的全部或一部分:在任意一步上中斷程序,略去某些操作步。
i、 在故障排除后功能組恢復自動工況時可以重復啟動程序,同時檢查執行步的條件并越過故障發出前的各步。
j、 功能組具有下列工況:
信息工況
半自動 “步進”工況
自動工況
信息工況使用于由操作員用直接單個操作電氣驅動裝置的方法執行程序的情況中。
半自動或步進工況是按操作員選定的步執行程序,當輸入信號源故障或異常,以及需要越過某些步時,操作員可以用“步進”工況執行程序。
自動工況是在無操作員干預的情況下完成功能組的自動控制程序。
k、功能組的啟動/停止,“工況”選擇均能在DCS操作員站的 CRT/KB上進行。
l、在CRT上顯示功能組控制的有關信息,包括執行步次,執行情況和判據的情況。
4.3 設備及系統保護和閉鎖
4.3.1設備保護和閉鎖的設計
設備保護和閉鎖是為了預防故障事故的發生和發展。設備保護和閉鎖包含在輔機的控制系統中,即開/關的控制邏輯中包括保護(工藝過程保護)和閉鎖(如操作條件的“許可” )關聯系統的保護如鍋爐和汽機保護則需提供專用的保護系統。
輔機設備保護和閉鎖的設計按下列原則進行:
4.3.1.1閉鎖的主要作用是防止和減少控制作用產生不安全工況,即防止不安全的程序或操作被執行。
在驅動控制接口級,在子組控制級和功能組控制級均根據運行要求設置閉鎖(例如作為“許可”條件引入工藝閉鎖)。
4.3.1.2安全保護是當危及人身安全或設備安全的異常情況出現時自動切除設備或自動投入設備。工藝保護在驅動控制接口級引入,直接作用于跳閘驅動裝置或自動起動設備。保護信號具有最高的優先權。
4.3.1.3保護跳閘指令對控制對象的作用是“硬性”的,也就是說指令一直保持到設備完全停止和斷開,或者得到人工應答為止。
4.3.1.4保護與閉鎖不能從控制室人工切除,而是經常有效的。所有保護功能的執行不取決于其他的控制系統。
4.3.1.5如果一個模擬量變送器已為監視儀表、開環或閉環所用,則這個變送器不再作為保護信號的發生器,此時,對每一個保護信號需要使用一個二進制變送器(如過程驅動開關)。如果變送器是冗余的(雙重或三重)并使用比較器監視測量值或采用“中值計算”,保護信號可以經極限值監視器從模擬量信號取出。
4.3.1.6從報警邏輯來的“斷開”和“接通”保護指令可用于報警信號設備,DCS或其他系統,但在此情況下提供去耦以保證回路不受干擾。
4.3.1.7一個驅動裝置的保護和閉鎖邏輯由獨立的保險保護,冗余的驅動裝置的保護邏輯出口不能共用一個保險來保護。
4.3.1.8用于保護的接點(過程驅動開關或其他開關接點)是“動合”型的,以免信號源先電或回路斷線時發生誤動作(對采用“斷電跳閘”的重要保護除外)。
4.3.1.9 馬達的電氣保護(過電流、接地、低電壓等)信號直接作用于電氣驅動裝置(斷路器)跳閘,不經DCS。但是電氣保護動作會自動送一信號到DCS,告知電氣保護動作。
4.3.1.10 輔機的工藝保護邏輯由DCS處理,一般不再設置硬接線后備保護。
4.3.1.11 重要的保護信號采用“3取 2”或“2取 1”信號處理邏輯。
4.3.1.12 如果可能,DCS對用于保護的接點輸入回路有斷路診斷功能。
4.4 SCS的操作與監視
4.4.1一般要求
控制功能能從DCS操作員站的CRT和鍵盤進行監視和操作。
對每一個單獨的設備,都可以通過CRT/KB進行單獨操作。CRT能顯示SCS控制所必須的信息。
4.4.2硬接線后備操作
下列情況考慮硬接線后備操作:
a. 重要設備(鍋爐、汽機)設置直接跳閘按鈕。
b. 安全保護要求投入工作的設備,設后備操作(起/停或開/閉)。
c. 為維持現實運行工況而必須投入工作的設備。
4.4.3 具體功能
下列工藝系統的輔機、閥門、和擋板均由DCS監控:
·汽水系統
·燃燒系統
·風系統
·煙氣系統
·點火燃油系統
·汽機潤滑油系統及盤車
·凝汽器真空
·循環水系統
·除氧器給水系統
·鍋爐吹灰系統
·其它系統。
SCS至少包括但不限于下列子功能組:
·一次風機功能組
·二次風機功能組
·引風機功能組
·給煤機功能組
·主汽系統
·汽包水位系統
·床溫及料位系統
·給水泵功能組
4.5 順序控制系統實施方案
SCS系統用于啟動/停止機組系統中的子組。一個子組被定義為由一些相關設備組成的完成某些功能的設備組合,這些設備之間有連鎖控制關系,本控制系統可以通過自動/手動的方式完成一個子組的啟動/停止控制和在事故狀態下緊急處理。
運行人員可以改變子組的運行/控制方式。在手動方式下,運行人員可以操作子組中的所有設備。
自動運行方式下出現故障/人工中斷指令,子組控制程序中斷,停止在中斷位置或恢復到安全狀態。
本項目建議設置以下子組:
給水子組 送風機子組 二次風機子組
給煤機子組 引風機組
吹灰器子組 定期排污控制于組
針對循環流化床鍋爐的特殊性,其煙風系統設備的操作和聯鎖保護描述如下:
1:建立“空氣通路”
“空氣通路”的建立就是使空氣能夠從送風機經爐膛、引風機到煙囪。
“空氣通路”的建立包括以下條件:
·引風機入口動葉沒有關閉;
·送風機入口動葉沒有關閉:
·所有的二次風控制擋板沒有關閉;
·冷渣器風控制擋板沒有關閉;
2:引風機控制
·啟動引風機
當“空氣通路”已經建立并且沒有引風機停止條件存在,則“引風機準備好”指示出現,可進行如下控制操作:
a)操作“開始”按鈕;
b)入口動葉擋板將自動關閉(關閉命令來自MCS);
c)一旦入口動葉擋板被證實己關閉,引風機的接觸器吸會合;
d)如果在5秒內電機沒有運行,則“啟動失敗”指示出現;
e)一旦電機被證實已運行,經一定時間的延時使風機轉速上升后,風機入口動葉將由爐膛壓力控制系統控制,并且‘引風機運行”指示燈亮。
·停止引風機
下面任一條件出現將跳閘引風機:
a)運行員操作“停止”按鈕;
b)MFT引發或爐膛壓力超低(加 5秒延時);
c)汽包水位超低(加5秒延時);
d)風機喘振;
e)電機過載。
注:·當送風機跳閘后,保持引風機運行,并使引風機入口動葉擋板關至最小。保護爐膛壓力控制在自動位置。
·除非是操作員引發的停止,否則所有跳閘原因將按出現的先后順序報警顯示,“引風機跳閘”指示亮。
·當引風機跳閘后,入口動葉控制切換到手動保持在上一位置。等確已證實引風機停止后,引風機入口動葉將緩慢地全開以保持自然通風。
·當引風機跳閘后將引發MFT。
·當引風機失去后將跳閘所有的給煤機,冷渣器旋轉閥和送風機。
3:送風機控制
·送風機準備好
當“空氣通路”仍然建立并且以下條件滿足,則“送風機準備好”指示出現:
a)引風機運行:
b)沒有送風機“停止”條件存在;
·啟動送風機
當“送風機準備好”指示燈亮,并且沒有送風機停止條件存在,則按如下步驟執行啟動送風機操作:
a)操作員按下“開始”按鈕:
b)送風機入口動葉將自動關閉(關閉命令來自MCS)。如果在5秒內入口動葉沒有關閉,則“啟動失敗”顯示出現。
c)一旦入口動葉被證實已關閉則送風機接觸器吸合;
d)5秒內電機沒有被證實己運行,則“啟動失敗”指示出現。
e)一旦證實電機已運行,入口動葉則交由 MCS控制,“送風機運行”指示燈亮。
·停止送風機
任一下列條件將跳閘送風機:
※ 運行員操作“停止”按鈕;
※ 引風機跳閘;
※ MFT引發或爐膛壓力超高(延時5秒);
※ 汽包水位超低;
※ 電機過載;
※ 風機喘振;
※ 布風板壓力超高;
※ 旋風分離器料位超高。
·除非是操作員引發的停止,否則所有跳閘原因將按出現的順序報警顯示,同時“送風機跳閘”指示燈亮。
·送風機跳閘后,入口動葉控制切換至手動并保持上一位置,當確已證實送風機停止后、送風機入口動葉將緩慢全開以保持自然通風。
4:給煤機控制
·啟動給煤機
當沒有給煤機停止條件存在且允許啟動給煤機,給煤機電機可按以下方法啟動:
l)當給煤機在就地控制方式時,按下就地的‘啟動”按鈕;
2)當給煤機在遠方控制方式時,按下遠方“啟動”技鈕。
給煤機啟動允許條件:
a)給煤機轉速指令為零且在手動控制方式(來自 MCS);
b)床溫高于設定值(來自MCS)。
c)MFT已復位;
d)給煤機卸料閥打開。
當調認以上條件滿足并且給煤機電機確已運行,則“給煤機運行”指示燈亮。
·停止給煤機
以下任一情況將停止給煤機:
A. 按下就地“停止”按鈕;
B. 按下遠方“停止”按鈕;
C. MFT跳閘;
D. 皮帶上沒有煤;
E. 皮帶下料管堵塞;
F. 給煤機進料管無煤;
H. 卸料閥沒有打開。
此時“給煤機停止”指示燈亮
注:帶 * 的就地控制設備由給煤機廠家提供。
5:冷渣器噴水系統
每一臺冷渣器都有獨自的床溫測量。當其平均床溫高于設定值時,且冷渣器噴水控制方式開關在自動,噴水控制閥將打開。
一旦冷渣器的平均床溫低于設定值,則噴水閥將關閉。
6:定期排污
·自動排污程控按可變或固定順序進行,接受聯鎖與人工中斷信號;
·自動中斷程序時有聲光報警,同時關總排污門,回到原始狀態,人為中斷有閃光信號,除經人工“復歸”后,程序從中斷點繼續;
·沒有跳步功能,可切除某組或幾組閥,也可切除/跳步單個閥,不影響程序繼續進行;
·裝置顯示面板上沒有排污模擬畫面,能集中形象地指示出所有閥門的開、關狀態及動作狀態。
7:吹灰程序控制裝置
·自動控制壓縮空氣閥的開關;
·每一吹灰器均具有自動程序控制、DCS操作和就地電動三種控制方式;
·自動吹灰程序根據工況按可變或固定順序吹掃,接受聯鎖與人工中斷信號中斷程序;
·在程序自動運行的方式,能對吹灰器選點或成組控制,對于有故障或不需要運行而“切除”了的吹灰器,具有“跳步”功能,不影響自動程序運行;
·具有“中斷”、“復位”功能,在有故障發生的情況下自動進入中斷處理程序,對受 控對象實現聯鎖保護功能并發出報警信號,使吹灰過程暫停,待故障排除后,接受復歸信號,自動程序從中斷點繼續;
·裝置顯示面板上設有吹灰模擬畫面,能集中形象的顯示吹灰系統的狀態,動作情況及相關信息;
·控制系統具有如下聯鎖及報警顯示:
吹灰器過載 吹灰器運行超時
吹灰器伸出失敗 閥門過載
吹灰汽壓高/低 PLC異常
5. 爐膛安全監視系統( FSSS)
5.1 鍋爐供貨商負責提供FSSS現場控制箱、火焰檢測器、就地元件等就地設備,
并對FSSS全部硬件設備及系統軟件負總責。
5.2 DCS供貨商可以根據鍋爐供貨商提出的對FSSS系統的功能要求,在DCS系統中完成FSSS系統的全部控制功能,使FSSS系統成為DCS系統的一部分。DCS供貨商對自己提供的系統軟件和硬件負責。
5.3 爐膛安全保護系統能適應鍋爐的運行方式和各種工況以及不同的負荷需求。當運行工況不符合要求或有不穩定趨勢時,依照規定的運行工序,保護動作跳閘,以避免鍋爐不正常運行。
5.4 爐膛安全保護系統符合NFPA標準的有關要求。
5.5 爐膛安全保護系統包括完整的聯鎖、保護和自診斷功能。重要設備(如處理器模件)采用冗余設計。
5.6 在CRT上提供運行所需的各種圖形顯示信息,以便操作員使用順序操作或當必要時采用手動控制。手動控制時給出操作指導,這些指導給出要執行的下一步及程序的進程。信息顯示隨狀態變化在CRT上做出不同的彩色顯示并配有曲線說明。聯鎖保護將最大限度地防止或減少由于設備或某部件的非正常工作而造成的危險因素。
5.7 系統提供SOE所需的事故順序接點輸入信號。
5.8 FSSS至少完成如下功能:
·爐膛吹掃
·爐膛壓力監測
·油燃燒器火焰監視
·燃燒器管理
·燃料跳閘(MFT)
·其它聯鎖及監視項目
5.9 參與鍋爐保護連鎖的條件主要有:
1. 鍋爐溫度允許
2. 汽包水位不低
3. 汽包水位不高
4. 高壓風頭不低
5. 儀表風壓力不低
6. 爐膛壓力不低
7. 二次風機運行
8. 引風機運行
9. 一次風機運行
10. 無BMS故障
11. 風/燃比正常
12. 無“失去過熱器保護”
13. 無“緊急跳閘”信號
14. 去布風機一次風量正常
15. 無DCS故障
16. 爐膛備好
以上條件中任何一個失去,就會產生主燃料跳閘(MFT)。鍋爐發生主燃料跳閘后,要進行5分鐘爐膛吹嫂,主要吹掃條件如下:
1. 鍋爐主風量大于吹掃風量
2. 所有擋板打開
3. 無燃料給進
4. 床溫小于760
當MFT發生時,有下列動作出現:
1. 停風道燃燒器
2. 停給煤機
3. 停石灰石給料機及旋轉閥
4. 關一二兩級噴水閉鎖閥
5. 關主油跳閘閥
6. 停冷渣器入口脈動風
7. 風量置最小
8. 二次風噴嘴風量控制轉手動
9. 促動風控制轉手動
參與風道燃燒器的連鎖條件主要有:
1. 油母管跳閘閥開
2. 油母管跳閘閥關
3. 油母管壓力低
4. 油母管壓力高
5. 點火允許
6. 油母管跳閘閥條件滿足
7. 單支風道燃燒器點火允許
8. 單支風道燃燒器油壓低
9. 單支風道燃燒器風量大于最小值
10. 單支風道燃燒器油壓就位
11. 單支風道燃燒器油閥開
12. 單支風道燃燒器油閥關
13. 風道燃燒器在就地方式
14. 單支風道燃燒器點火器投入
15. 單支風道燃燒器有火
16. 單支風道燃燒器火焰喪失
17. 單支風道燃燒器油調節閥在最小
18. 單支風道燃燒器吹掃閉鎖
19. 單支風道燃燒器在吹掃
20. 單支風道燃燒器備好
21. 單支風道燃燒器吹掃請求
22. 單支風道燃燒器在運行
23. 單支風道燃燒器拒絕關閉
24. 單支風道燃燒器拒絕打開
6. 汽機緊急跳閘系統(ETS)
ETS系統,是汽輪發電機組危急情況下的保護系統。他與TSI、DEH一起構成汽輪發電機組的監控保護系統。
6.1 ETS基本要求
ETS系統是當汽輪機出現危急狀況時,自動跳閘停機,以保證機組和人員安全。
6.1.1連續監視汽機運行安全,一旦發生危急情況,及時跳機,確保汽機安全。
6.1.2 ETS系統采用獨立的、冗余的分散處理器及測量元件。當其中一個DPU故障時進行報警,確保可靠性,達到故障分散。
6.1.3采用冗余技術保證ETS系統的
高可靠性,主保護回路硬軟件配置雙冗余,無擾切換,增加系統可靠性。
6.1.4所有控制邏輯的組態都在DCS中完成,而不采用任何外硬接線、專用開關或其它替代物實現邏輯組態,跳機條件及有關信息立即可在CRT上顯示。
6.1.5 跳機接點視“動合型”的,避免了當信號源失電或回路斷電時發生誤動作(采用“斷點跳閘”的重要保護除外。
6.1.6 對重要的信號采用三重冗余,并進行優選。任何個別元件故障或電源故障不影響整套裝置的正常工作,控制回路的設置不會產生由于電源故障引起的誤動作,跳閘原因未消除時,各保護項目不得手動或自動復位。
6.1.7 ETS具有抗干擾措施,直流控制回路設備線圈具有釋能的功能。
6.1.8 ETS系統在CRT上以兩種方式顯示:一種以貼近實際逼真的實物形式,顯示出電源監視(以指示燈形式表現)、主氣門開啟關閉(以指示燈形式表現)、各抽汽逆止門開啟關閉(以指示燈形式表現)、復位開關、轉換開關、各保護投切開關、手動按鈕或開關(如開關抽汽逆止門,電磁鐵動作信號)等的狀態;另一種是以原理圖的形式顯示出各開關、外接入接點的狀態(以繼電器的形式反映)。
6.1.9 ETS系統自動的在事故記事欄內詳細記錄各個報警,并指示首發跳機信號,便于查找故障。
6.1.10 ETS的報警信號采用聲光報警。
6.1.11 在ETS保護系統中,設總投切開關和各分項投切開關,使各分項保護根據實際情況進行投切。
6.2 ETS跳機條件
當發生下列情況之一時(但不限于這些條件),將發出跳機指令:
☆ 汽機軸承振動大
☆ 軸向位移大
☆ 差脹大
☆ 汽缸排汽壓力高
☆ 推力瓦溫度高
☆ 軸承油壓低
☆ 潤滑油壓力低
☆ 凝汽器真空低
☆ 汽機超速
☆ 發變組保護動作
☆ 就地手動危急保安器
☆ 集控室手動緊急跳閘
上述參數都是開關量輸入接點,來自于DAS、TSI、各保護測量二次表、就地觸
點型變送器和硬手動開關等。當以上參數中任何一個超過規程限值時,DAS、TSI各保護測量二次表等設備閉合這些節點,時ETS系統關閉汽輪機進汽閥門,同時聯動相應的其它設備(如逆止門、發電機等),以保護設備和人身安全。
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