第四章火电机组顺序控制系统

第四章火电机组顺序控制系统定义：将同锅炉、汽轮机和发电机密切相关的所有辅机、阀门、挡板等设备的顺序控制称为火电厂的顺序控制系统(SCS)第一节火电机组顺序控制系统的控制方式生产过程333213332……33321－机组级；2－功能组级；3－设备级图4-1顺序控制分级示意图大型火电机组中对涉及控制设备众多的复杂顺控系统采用分级控制的思想。分机组级控制、功能组级控制和设备级控制。一、机组级顺序控制（自启停系统APS）机组级顺控：为火电机组最高一级的控制，它能在最少人工干预下完成整套机组的启动和停止。机组级并不等于机组启停全部自动控制，它允许必要的人工干预，即在执行过程中设置最少量的程序断点，由运行人员确认后，程序继续进行。它给功能组自动控制方式提供了控制信号。因此，机组级控制也叫功能组自动方式控制，而功能组接受运行人员指令为功能组手动方式也叫功能组控制。二、功能组级顺序控制功能组级顺控是一种以一个工艺流程为主，包含有关设备在内的顺序控制。功能组控制的特点是把工艺上互相联系，并且具有连续不断的顺序性控制特征的设备群作为一个整体来控制，是将相关联的一些设备相对集中地进行启动和停止的顺序控制。当运行人员发出功能组启动指令后，同一功能组的相关设备将按照预先规定的操作顺序自动启动。三、设备级控制设备级控制是顺序控制的基础级。不通过功能组也能对属于同一功能组的若干设备分别进行操作，设备级控制是一种一对一的操作，即一个启/停操作指令对应于一个驱动级，如操作一个截流阀。这种单一性控制操作，也有人称其为组件控制。第二节顺序控制系统设备级控制一、设备级控制的作用和功能设备级控制是对生产过程中的基础设备实施一对一操作，应具备下列控制功能：（1）手动/自动控制。自动方式下，设备级控制可以接受功能组的启停指令；手动方式下，运行人员在操作站或BTG盘上发出启停指令（2）保护功能：当具备设备启动或停止运行条件时应自动启动或停止设备的运行注：BTG盘：B（锅炉boiler）T（turbine汽轮机）G（发电机generator）盘(控制盘)二、实例说明=T=30s=自动启动连锁自动停止连锁自动跳闸手动启动手动停止凝汽器真空泵A控制逻辑&真空泵分离器水位低真空泵B运行真空泵补给水温度高真空泵A电动机轴承温度100℃真空泵A电动机定子温度155℃功能组停止命令功能组启动命令真空泵B跳闸凝汽器真空低操作员启动命令操作员停止命令启动命令停止命令启动真空泵B启动真空泵A停真空泵A报警图4-2凝汽器真空泵A控制逻辑以凝汽器真空泵A的控制为例，其控制逻辑原理如下图虽然设备级控制数量众多，但是它的控制类型却是有限的几种，以某300MW机组为例，它有下面六种控制类型：（1）6kV/400V电动机自锁启停（双路输出脉冲信号（2）6kV/400V电动机单向启停（单路输出长信号（3）400V电动机可逆启停（4）气动单向操作阀门（挡板）（5）电磁阀操作阀门（挡板）（6）直流电动机启停设备级控制可以在继电器逻辑控制、PLC控制器和DCS等控制装置中实现大型火电机组中设备级控制通常在PLC控制器或DCS等控制装置中实现。这些功能丰富的控制装置甚至提供了可用于设备级控制的模块，如典型马达控制模块、典型电动阀门控制模块等，极大地方便了顺序控制系统的设计。对设备级控制有不同功能要求的场合，则需要重新设计设备级控制逻辑。编制设备级控制逻辑的语言通常使用功能模块图和梯形图。图4-3典型电动门控制逻辑第三节顺序控制系统功能组控制一、功能组控制的作用和控制方式完整的功能组一般具有如下三种控制方式：（1）功能组启停的自动/手动切换。自动（AUTO)时，功能组可接受自动启动功能组和自动停止功能组信。手动时，按启动键（START)和停止键(STOP)可以启动和停止功能组。在机组级控制时要求所有功能组处于自动方式。（2）中止（Halt）、解除（Release)和超驰（Over）操作。中止操作时，控制程序暂停执行，解除操作时，功能组继续启停操作，超驰操作时，停止功能组的启/停过程。（3）有两台以上冗余设备时，选择某一台作为启动操作的“首台设备”，并有自动/手动切换开关。当第一台设备启动完成后，便会自动选择第二台设备作为“首台设备”的备用设备为启动做好准备。功能组处于各种状态时应有相应的指示灯表示。二、风烟系统功能组（略）三、直吹式制粉系统功能组（略）#6磨#1磨#2磨#3磨#4磨#5磨锅炉1#角2#角3#角4#角#1空预器#2空预器#1一次风机#2一次风机1#送风机2#送风机#1电除尘器#2电除尘器#1引风机#2引风机烟囱图4-4锅炉风烟系统简图四、给水系统功能组（P97-104）•给水系统的主要任务是：•将除氧器过来的水升压，经高加、省煤器进入锅炉（或汽包），保证锅炉蒸发量的要求，维持锅炉工质的平衡；并为过热器、再热器、高旁提供减温水。有的还为炉水循环泵提供高压冷却水的补充水。给水系统的一般组成•系统一般组成：两台汽泵SFP，一台电泵MDFP（BFSP)，各有一台防汽蚀升压前置泵SFBP（BFSBP）。•各前置泵装有电动门，各主泵后有出口门、逆止阀、流量测量装置，以及最小流量再循环管道至除氧器给水箱，并有给水再循环调节阀防泵内流体汽化。启动给水泵•汽动给水泵由小汽轮机驱动，分有高、低压汽源运行中可以切换，其独立汽封汽源来自主机汽封系统，其排汽经隔离阀排入主机凝汽器，正常润滑主油泵，事故油泵为备用。电动给水泵•电动给水泵与其前置泵由液力耦合器连接共用同一电机驱动。用液力耦合器勺管来调节泵转速以控制水流量。起润滑系统油泵正常工作时由主驱动装置驱动，当启动、停止、润滑油压低时，则要启动辅助润滑油泵。•为了密封一般从凝结水母管引出密封水防止泵体内液体向外泄漏。某电动给水泵热力系统顺控例电动给水泵联动控制启动电动给水泵联动控制停止电动给水泵联动控制辅助油泵启停控制电动给水泵联动控制出口门、再循环门控制第四节顺序控制系统机组级控制一、机组级控制的作用和DCS构成机组级启停顺序控制系统（APS）属于机组级控制方式，是机组的最高管理级，其作用是使机组在冷态、温态（机组停运不足36h）、热态（机组停运不超过10h)或极热态等方式下启动，直到机组带一定的负荷（如满负荷），以及在任何负荷下，将机组负荷降到零。在大型单元机组中，机组自启停系统作为SCS的一部分，一般在DCS中实现。整个DCS以两条互为冗余的开环无源通信电缆作为高速公路，所有的控制站都通过相应的硬件接口（GWC－门控制器）挂在总线上，各站的功能不分主从。这种总线型网络结构简单，易于扩展，性能可靠，某一站的故障不影响其他站的工作。这种DCS的构成如下：全厂的外围辅助系统采用PLC控制，通过门控制器连接到以太网，主控制系统采用DCS系统的软硬件构成，包括汽轮机电液调节系统（DEH）、燃烧器管理控制系统（MBC也称BMS），以及机组自动控制系统（APC，也称模拟量控制系统（MCS），它们组成的各控制站可以很方便地进行通信，实现了资源共享。DCS这种结构为设计机组自启停控制系统提供了有利条件。二、断点结构APS系统采用断点启停设计思想，根据机组启停曲线与单元火电机组启停特点，采用断点程序设计方式，对机组启停进行阶段划分。通过按“开始”按钮，机组开始执行机组的启停工作。在断点处，需运行人员点击“断点完成”进行下一阶段任务的启动。在非断点处，运行人员可以通过按“复位”按钮中断各个阶段甚至机组的启动或停止。复位或停止后重新开始时，已执行过的断点可点击“断点完成”跳过。在完成机组启动或停止任务后，APS自动退出。APS分为启动模式或停止模式启动模式下，启动过程设计7个断点：（1）机组辅助系统启动断点（2）机组启动准备断点（3）锅炉点火断点（4）升温建立冲转参数断点（5）汽轮机冲转断点（6）发动机并网断点（7）升负荷断点。机组辅助系统启动断点APS启动机组启动准备断点锅炉点火断点热态冲洗建立冲车参数断点汽机冲转断点发电机并网断点升负荷断点（1）空压机组运行且空压机仪用空压机母管压力正常；（2）蒸汽辅助联箱压力正常；（3）空侧密封油泵运行；（4）氢侧密封油泵运行；（1）空压机组运行且空压机仪用空压机母管压力正常；（2）蒸汽辅助联箱压力正常；（3）循环水泵运行•断点完成（1）电动给水泵运行；（2）机组启动准备断点完成•断点完成（1）锅炉点火完成；（2）至少一只油枪启动。•断点完成（1）主蒸汽参数达冲转条件（冷态、温态、热态、极热态）；（2）至少两只油枪投入；（3）汽机润滑油泵运行，润滑油压正常；（4）EH油泵运行，抗燃油压正常；（5）空侧密封油泵运行；（6）氢侧密封油泵运行；（7）汽机盘车运行，转速零？rpm;（8）汽机轴封压力自动投入，轴封压力正常；（9）汽机轴封温度自动投入；（10）DEH允许汽机冲转；（11）DEH的ATC投入；（12）定冷水泵运行。•断点完成（1)发电机出口地刀分闸位置；（2)发电机出口隔离刀闸合闸位置；（3)励磁系统报警不存在；（4)发电机保护未动作；（5)发电机出口断路器无闭锁条件；（6)励磁系统无故障；（7)空侧密封油泵运行；（8)氢侧密封油泵运行；（9)定冷水泵运行；（10)汽机ATC投入；（11)汽机转速在2970rpm与3020rpm之间•断点完成（1）并网断点启动完成；（2）发电机出口断路器合闸；（3）机组负荷5%；（4）DEH允许升负荷；（5）机组负荷未达APS完成条件。•断点完成退出APS启动升负荷断点完成；图4-35APS启动模式断点结构的SFC图（1）机组辅助系统启动断点任务（2）机组启动准备断点任务（3）锅炉点火断点任务（4）升温建立冲转参数断点任务（5）汽机冲转断点任务（6）发电机并网断点任务（7）升负荷断点任务在停止模式下，停止过程分为3个断点：（1）减负荷到5％断点（2）机组解列断点（3）机组停运断点。降负荷至5%断点APS停止机组解列断点机组停运断点退出APS停止（1）发电机出口断路器合闸状态；（2）协调投入或汽机ATC投入；（3）负荷大于5%；（1）发电机出口断路器合闸状态；（2）汽机ATC投入；（3）机组负荷达5%；•断点完成（1）机组解列断点完成；（2）发电机出口断路器分闸状态；（3）MFT动作；（4）汽机跳闸•断点完成机组停运断点完成；图4-36APS停止模式断点结构的SFC图（1）减负荷到5%断点任务（2）机组解列断点任务（3）机组停运断点任务三、断点任务1.APS启动过程启动允许条件：空气压缩机组运行且空气压缩机仪用母管压力正常；蒸汽辅助联箱压力正常；空侧密封油泵运行；氢侧密封油泵运行。APS接到启动指令且满足启动允许条件，APS进入机组辅助系统启动阶段。（1）机组辅助系统启动机组辅助系统启动启动循环水功能组启动开闭式循环水功能组启动汽机润滑油盘车功能组启动汽机EH油功能组启动A汽泵润滑油功能组启动B汽泵润滑油功能组机组辅助系统启动完成1)循环水功能组启动完成，循环水泵运行；2)开、闭式循环水功能组启动完成，开、闭式循环水泵运行；3)汽机润滑油、盘车系统启动完成，润滑油泵运行、润滑油压正常、盘车运行；4)汽机EH油系统启动完成，EH油泵运行且EH油压正常；5)A汽泵润滑油系统启动完成，A汽泵润滑油泵运行且润滑油压正常；6)B汽泵润滑油系统启动完成，B汽泵润滑油泵运行且润滑油压正常。（2）机组启动准备机组启动准备启动凝结水功能组启动给水功能组启动轴封系统功能功能组启动真空系统功能组启动发电机定冷水系统功能组机组启动准备完成1）凝结水功能组启动完成，凝结水泵运行2）凝汽器水位自动投入，水位正常；3）除氧器水位自动投入，水位正常；4）除氧器压力自动投入，压力正常；5）给水功能组启动完成，电动给水泵运行；6）储水箱水位自动投入，水位正常；7）轴封系统启动完成；轴封压力正常；8）真空系统启动完成，真空泵运行；9）定冷水启动完成，定冷水泵运行。（3）锅炉点火（4）热态冲洗建立冲转参数锅炉点火全开所有二次风挡板全关所有燃烬风挡板启动A侧风烟系统功能组启动B侧风烟系统功能组启动锅炉吹扫功能组锅炉点火完成1）所有二次