300MW的机组过热汽温控制系统的设计

300MW机组过热汽温控制系统设计I摘要300MW单元机组过热汽温控制通常采用分段控制系统，由二段相对独立的串级控制构成，串级控制系统对改善控制过程品质极为有效。过热汽温的控制系统对于电厂的安全经济运行都非常重要，整个系统是维持过热器出口蒸汽温度保持在允许的范围内，并且保护过热器是管壁温度不超过允许的工作温度。在电厂整个控制系统中，影响过热汽温的因素很多，主要有蒸汽流量扰动、烟汽流量扰动、减温水量扰动三方面。而喷水减温对过热器的安全运行比较有利是目前广泛采用的方法。在串级控制系统中副调节器所在的内回路能快速消除减温水量的自发性扰动和其他进入内回路的各种扰动，而主调节器所在的外回路保持过热汽温等于给定植。并且系统实现了自动跟踪和无扰切换，保证机组安全经济的运行。对于过热蒸汽的采集实现了二冗余，提高了系统的可靠性。整个过热汽温控制系统是用N—90实现的，且系统切换和逻辑报警线路全面，具有较高的可靠性。关键词：电力系统，过热汽温，串级控制300MW机组过热汽温控制系统设计II目录摘要......................................................................I1引言...............................................................-1-2DCS控制系统简介.....................................................-2-2.1分散控制系统的产生.......................................................................................................................-2-2.2分散控制系统结构...........................................................................................................................-3-2.2.1网络通信子系统...................................................................................................................-3-2.2.2过程控制子系统...................................................................................................................-3-2.2.3人机接口子系统（HMI）.....................................................................................................-4-2.3分散控制系统(DCS)的特点.............................................................................................................-5-3过热汽温控制系统概述.................................................-7-3.1过热蒸汽温度控制的意义和任务...................................................................................................-7-3.2被控对象动态特性分析...................................................................................................................-7-3.2.1锅炉负荷扰动下过热汽温的阶跃响应曲线.......................................................................-8-3.2.2烟汽热量扰动下过热汽温的阶跃响应曲线.......................................................................-8-3.2.3减温水量扰动下过热汽温的阶跃响应曲线.......................................................................-9-3.2.4减温水量扰动与负荷扰动或烟汽量扰动的比较...............................................................-9-3.2.5改善减温水量扰动下动态特性的方法.............................................................................-10-3.3常规过热汽温传统控制策略.........................................................................................................-10-3.4串级汽温调节系统..........................................................................................................................-10-3.4.1过热汽温串级调节系统的组成.................................................................................................-10-3.4.2串级系统的结构和工作原理.............................................................................................-11-3.4.3主汽温串级控制系统原理.................................................................................................-12-3.4.4串级汽温调节系统的分析.................................................................................................-12-4过热汽温的整定......................................................-14-4.1串级控制系统方框图.....................................................................................................................-14-4.2过热汽温的参数整定.....................................................................................................................-15-5SAMA图分析.........................................................-17-5.1控制系统ＳＡＭＡ图绘制.............................................................................................................-17-5.2控制系统ＳＡＭＡ图分析.............................................................................................................-18-结论.................................................................-20-参考文献...............................................................-21-300MW机组过热汽温控制系统设计-1-1引言火力发电厂在我国电力工业中占有主要地位，是我国重点能源工业之一。大型火力发电机组在国内外发展很快，我国现以300MW机组为骨干机组，并逐步发展600MW以上机组。目前，国外已建成单机容量1000MW以上的单元机组。单元发电机组是由锅炉、汽轮发电机和辅助设备组成的庞大的设备群。由于其工业流程复杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，而且电能产生还要求有高度的安全可靠性和经济性，因此，大型机组的自动化水平受到特别的重视。目前，采用已分散微机为基础的集散型控制系统（TDCS），组成一个完整的控制、保护、监视、操作及计算等多功能自动化系统。近代锅炉对过热汽温的控制是十分严格的，允许变化范围一般为额定汽温±5℃。汽温过高或过低，以及大幅度的波动严重影响锅炉、汽轮机的安全和经济性。蒸汽温度过高，若超过了设备部件的允许工作温度，将使钢材加速腐变，从而降低设备使用寿命。严重的超温甚至会使管子过热而爆破。过热器一般由若干级组成。各级管子常使用不同的材料，分别对应一定的最高允许温度。因此为保证金属安全，还应对各级受热面出口的汽温加以限制。此外，还应考虑平行过热器管的热偏差及汽温两侧偏差，防止局部管子的超温爆漏和汽轮机汽缸两侧的受热不均。蒸汽温度过低，将回降低热力设备的经济性。对于亚临界、超临界机组，过热汽温每降低10℃，发电煤耗将增加约1.0标煤／（kＷh）。汽温过低，还会使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，对叶片的侵蚀作用加剧，严重时将会发生水冲击，威胁汽轮机安全。因此运行中规定，在汽温低到一定数值时，汽轮机就要减负荷甚至紧急停机。汽温突升或突降会使锅炉各受热面焊口及连接部分产生较大的热应力。还将造成汽轮机的汽缸和转子间的相对位移增加，即胀差增加。严重时甚至可能发生叶轮与隔板的动静摩擦，汽轮机剧烈震荡等。为了维持及高又稳定的汽温，引入了过热汽温控制系统。300MW机组过热汽温控制系统设计-2-2DCS控制系统简介2.1分散控制系统的产生分散控制系统（DistributedControlSystem）是以微处理器为基础，全面融合计算机技术、测量控制技术、网络数字通信技术、显示与人机界面技术而成的现代控制系统。其主要特征在于分散控制和集中管理，即对生产过程进行集中监视、操作和管理，而控制则由不同的计算机控制装置去完成。因此也有人将DCS称之为集散控制系统。分散控制系统已经在工业生产过程控制中迅速普及，广泛用于电力、石化、冶金、建材、制药等行业，成为过程控制系统的核心。分散控制系统的应用大幅度地提高了生产过程的安全性、经济性、稳定性和可靠性。分散控制系统是生产过程监视、控制技术发展和计算机与网络技术应用的产物，但它更是在过程工业发展对新型控制系统的强烈需要下产生的。过程工业的生产组织形式大致经历了分散到集中的两个阶段。早期的过程控制系统采用分散控制方式。当时，控制装置安装在被控过程附近，而且每个控制贿赂豆油一