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自动控制技术在火电厂中的应用


自动控制技术在现代大型火力 发电厂中的应用

综述自动控制技术在现代大型火力 发电厂中的应用
一.电厂自动化的现状与发展
自动化随着电力事业的发展,机组容量的增大,火电厂热工 自动化程度不断提高,热工监控范围不断扩大,使得热工自动化 设备和系统在火电机组安全经济运行中的作用愈来愈显得重要。 本文简述了电厂热工自动化的基本内容,发展历程,浅

析了分散控制 系统的成就与现状和电厂热工自动化的发展趋势。 自动化技术是一种运用控制理论、热能工程技术、智能仪器仪表、 计算机技术和其他信息技术,对热力学相关参数进行检测、控制,从 计算机技术和其他信息技术,对热力学相关参数进行检测、控制,从 而对生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理、决策,达到确保 安全、增加产量、提高质量、降低消耗、减员增效等目的的综合性高 新技术。

二、电厂自动化的基本内容 、电厂自动化的
火电厂自动化的范围极其广泛,包括主机、辅助设备、公用系统 等的自动化,大致可以分为五个基本内容。 1.自动检测(测量与显示) 2.自动调节(模拟量控制) 3.顺序控制(开关量控制)

4.自动保护

三、自动控制技术在现代大型火力发电厂中的应用
1. 自动发电控制系统 System,AGC) (automatic generation control System,AGC) 由于调速器为有差调节,因此对于变化幅度较大、周 需要通过改变汽轮发电机组的同步器 期较长的变动负荷分量, 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,则称为自动发电控制(AGC) 现遥控自动控制时,则称为自动发电控制(AGC) AGC 。 2. 厂级实时监控信息系统 Information Level,简称 (Supervisory Information System in Plant Level,简称 SIS) SIS) 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,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。 ? ? ? ? 实时处理全厂经济信息和成本核算 竞价上网处理系统 实现全厂生产过程监控 实现机组之间的经济负荷分配

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机组运行经济评估及运行操作指导

3. 单元机组协调控制系统 system CCS) (coordination control system,CCS) 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。 4. 锅炉炉膛安全监控系统 system,FSSS)或称燃烧 (furnace safeguard supervisory system,FSSS)或称燃烧 器管理系统(burner system,BMS) 器管理系统(burner management system,BMS) 炉膛压力监视, 炉膛吹扫, 炉膛安全监视系统包括炉膛火焰监视, 自动点火,燃烧器自动切换,紧急情况下的主燃料跳闸等。 5. 顺序控制系统 system,SCS) (sequence control system,SCS) 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。 在发电厂中主要用于主机或辅机的自动 顺序控制也称程序控制, 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。 6. 数据采集系统 system,DAS) (data acquisition system,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 又称为计算机监控系统,

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。 7. 汽轮机数字电液控制系统 system,DEH) (digital electric hydraulic system,DEH) 除完 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, 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。 8.给水泵汽轮机电液控制系统 8.给水泵汽轮机电液控制系统 system,MEH) (machine electric hydraulic system,MEH) 9. 旁路控制系统 system,BPS) (bypass control system,BPS) 其目的是在机组 大型中间再热式机组一般都设置旁路热力系统, 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。 汽轮机自启动系统(TAS) 10. 汽轮机自启动系统(TAS) 11.汽轮机监视仪表(TSI)和汽轮机紧急跳闸系统(ETS) 11.汽轮机监视仪表(TSI)和汽轮机紧急跳闸系统(ETS) 汽轮机监视仪表(TSI)和汽轮机紧急跳闸系统(ETS 对其运行参数的要求十 汽轮发电机属高速运转的大型机械设备, 分严格。大轴的振动、位移、热膨胀等参数直接影响到汽机的 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。 12.辅助系统的计算机程控系统 12.辅助系统的计算机程控系统

总之自动控制技术在现代大型火力发电厂中应用非常广泛而 且起着重要的作用

四、火电厂自动化的发展趋势
随着科学技术的不断发展, 随着科学技术的不断发展, 也由于生产实践的需求以及原有技术 的不足,进入新的一个世纪以后, 的不足,进入新的一个世纪以后,自动化专业技术将会以更快的速度发 展。 实现系统开放(FCS 实现系统开放(FCS 控制系统) FCS 是现场总线控制系统的简称。采用 FCS 取代 DCS 比采用 取代模拟仪表具有更大的经济效益。如 变千百根电缆为一根” 表具有更大的经济效益。如“ DCS 取代模拟仪表具有更大的经济效益。如“变千百根电缆为一根” , 可节约大量电缆;控制功能下放到现场,使控制信号传输的准确性、 快速性和可靠性大为提高; 现场总线通信协议国际标准化后, 实时性、 可使不同厂家的产品互相连接和操作,消除了目前自动化的孤岛现 象;省去 I/O 端子柜和控制柜后,使控制室占地面积大大减少并使系 统简化,带来了系统设计、安装、调试和维护费用的降低及工作量的 大大减少;由于机组控制室( 个控制室) 大大减少;由于机组控制室(指 2 台机组共用 1 个控制室)只有 2 根同 大大有利于控制室的 轴电缆或光缆和几根紧急停机开关的电缆进入, 防火和火电厂的安全运行。在现场总线技术的推进时间上,现在是用 防火和火电厂的安全运行。在现场总线技术的推进时间上,现在是用 DCS 取代模拟仪表时期,也是 HART 仪表的上升时期。就工业生产 过程来说,一切努力都放在提高质量、产量和可靠性上,FCS 过程来说,一切努力都放在提高质量、产量和可靠性上,FCS 是一 一旦现场总线国 个对工业生产过程有巨大效益的新型自动控制装置, 际标准出台,它立刻就会广泛地应用到电力等工业生产过程中。

2.实现综合自动化(管控、全周期的自动) 发电厂是一种资产密集、技术密集、数据量大、产品即产即销的特 殊企业。综合自动化技术是把生产过程作为一个整体来控制和管理。 实现管控一体化。管控一体化是从电厂的生产和经营目标出发,为电 厂的管理业务和运转流程提供信息化支撑的系统集合, 它综合了电厂 厂的管理业务和运转流程提供信息化支撑的系统集合, 的过程控制、厂级监控、管理信息的数据,将人、财、物有机的组织 成有序互动的整体,以计划、实现、检查和调整的广义闭环思想使整 个组织具有自优化的能力,为实现组织目标的最大化服务。 3.实现更高性能(软件具有更高的智慧) 自动化软件自 20 世纪 70 年代中期发展至今,已有 30 年的历史。即 解决人机对话界面问题。在组态软件的发展历程中,顺应控制需求, 新的概念和功能被不断引入以及随着全球自动化需求的增长、 IT 新的概念和功能被不断引入以及随着全球自动化需求的增长、 技术 以及 及互联网的发展,基于 PC 的自动化技术得到了迅猛的普及、发展, PLC、 自动化软件已成为继 PLC、DCS 等控制系统之后的又一新型控制系 统,有了更广阔的发展空间。

温锋


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