【摘要】本文针对1000MW超超临界机组,对发生辅机故障减负荷(RUN BACK,RB)时的锅炉给水控制进行分析,提出了采用前馈+PID的方法对锅炉给水流量回路进行调节的新型控制策略,给出前馈信号在给水泵投入台数发生变化时的无扰处理方法、及RB过程给水流量调节的加速实现原理。海门电厂1000MW 超超临界机组RB试验结果表明,本文提出的RB过程给水流量控制策略对给水的控制稳定、准确,对其他同类机组RB过程实施时给水流量的控制具有重要的参考价值。
1、引言
火电机组辅机组故障减负荷(RUNBACK,简称RB),是针对机组主要辅机故障采取的控制措施,现代大型火电机组 RB过程一般通过DCS系统实现。RB 过程要求过程参数不超过机组跳闸值、能将机组安全过渡到跳闸辅机允许的目标负荷范围以内,过渡过程尽可能平稳,RB的成功对保证机组稳定可靠运行具有重要的意义。
RB过程中燃料流量和给水流量动、静态是否匹配,是RB过程是否成功的标志之一;RB过程中,燃料流量迅速减少,与之配合的给水流量控制是否能够稳定可靠,是RB是否成功的关键。
目前,各试验研究部门、发电企业从辅机跳闸后如何保证机组不停机、不停炉的角度对机组RB功能及相关锅炉控制方面进行了大量的仿真和试验研究。对600MW机组给水泵RB试验过程进行了详尽的分析,对机组全协调RB状态下控制策略进行了优化和探讨。
本文针对1000MW超超临界机组,对发生辅机故障减负荷时的锅炉给水控制进行分析,提出采用前馈+PID的方法对锅炉给水流量回路进行调节的新型控制策略,给出前馈信号在给水泵投入台数发生变化时的无扰处理方法。海门电厂1000MW超超临界机组RB试验结果表明,本文提出的RB过程给水流量控制策略对给水的控制稳定、准确,对其他同类机组RB过程实施时给水流量的控制具有一定的参考价值。
2、给水流量控制原理
2.1 锅炉给水指令生成
https://www.doczj.com/doc/ac12627445.html,
如图1所示,锅炉主指BD经过一个曲线函数FX后,形成了与锅炉负荷静态匹配的给水指令,称为给水指令的静态部分。机组变负荷过程中,静态给水指
令叠加上CCS系统发出的加速给水BIR信号后,形成总的给水指令,如图1中的Ⅱ部分所示。为了协调燃料、给水系统之间不同的时间特性,总的给水指令增加惯性环节LAG后,再经过一个最小流量值限制后,最终形成给水流量设定信号。协调燃料、给水时间特性的LAG的惯性时间根据机组升/降负荷过程、RB 过程自动进行修改,以适应机组不同工况过程的时间协调如图1中的Ⅲ部分所示。在锅炉进入直流方式后,给水控制还需要兼顾主汽温调节和中间点温度的调节任务,为此设计有汽温调节联动给水控制的回路,如图1中的Ⅳ部分所示,汽温联动给水回路根据中间点温度和喷水减温的情况,动态地输出给水指令校正信号,控制给水与减温调节相互协调。锅炉给水BIR、汽温调节联动给水输出的校正信号,称为给水指令的动态部分。
2.2 给水主控
给水主控完成锅炉给水流量的调节,如图1中的Ⅴ部分所示。
2.2.1 前馈+PID的结构
锅炉给水流量控制对象本身是快速响应的,时间常数小,但由于控制系统环节较多,经过锅炉给水流量调节回路、给水泵出口流量调节回路、MEH转速调节回路,再加上控制系统的延迟,造成整个给水流量调节存在纯迟延环节,如果控制参数调整不好,易造成系统的不稳定,甚至引发给水流量的发散性振荡、给水泵抢水、锅炉MFT等事故。采用设定值前馈的方法,能够提高闭环系统的稳定裕度,可以有效解决该问题。
图1中的Ⅴ部分中,给水流量设定值经过给水泵投入台数校正后,送到PID 的前馈输入端FF,给水主控成为一个前馈+PID结构。
2.2.2 前馈信号的无扰处理
给水主控的输出就是各台给水泵出口流量指令,在不同数量的给水泵自动是不同的。单台泵自动时,给水主控输出的变化量与锅炉给水流量的变化量是相等的;两台泵自动时,给水主控的输出时送到两台给水泵,给水主控输出的变化量只需达到锅炉给水流量需求变化量的一半即可;两台泵自动情况也相似。因此,不同数量的给水泵自动时,前馈量是不同的,必须对前馈信号进行增益自动校正,
而这种校正对于前馈信号来说是一种扰动。
在给水泵投入/退出自动时,前馈量都会发生突然的变化,对系统造成扰动,本文提出了采用PID暂时保持的方法,利用PID内部的跟踪运算,实现了前馈信号的无扰处理。如图1的Ⅴ,当前馈信号需要发生突变时,都会产生一个0.2秒脉冲信号(两个运算周期),使PID跟踪保持0.2秒的时间,在这0.2秒时间内,完成前馈增益的校正,之后回到正常的PID运算。采用此种控制策略后,虽然前馈信号发生了突变,但给水主控的输出是保持不变的,这种处理只需要2个运算周期的时间,对系统调节不会有任何影响。
2.2.3 给水流量调节的加速
给水流量调节采用变积分参数Ti的方式,实现各种工况下的给水调节速率,正常调节时,采用一个正常Ti参数,当需要加快调节速率时,采用一个较小的Ti参数。主要包括:
(1)在并泵、退泵过程中,需要快速消除给水流量控制偏差;
(2)发生给水泵跳闸RB时,需要迅速增加给水主控的输出;
(3)给水流量控制偏差大,需要快速消偏差时。为了控制的稳定,必须在各台给水泵出口流量控制跟踪得上的情况下,给水主控的加速才能起作用。
2.2.4 并、退泵时的流量偏置前馈
给水泵自动并入、退出时,设计有一个流量平衡回路。当有给水泵需要并入时,并入的给水泵出口流量由0t/h开始增加,同时其它给水泵则相应地减少出口流量,维持总的锅炉给水流量不变。给水泵并、退时,给水主控的输出会根据并/退的泵的出口流量变化相应地改变,该过程由前馈来实现,如图1中的Ⅴ部分所示。
2.3 给水泵出口流量调节
通常给水主控的输出为各台泵的转速指令直接送到MEH系统,这种设计少串了一个给水泵出口流量调节回路,结构简单。但由于各泵出水流量不相等,容易造成各台泵出力不平衡,不利于全程自动的实现。因此,各台给水泵设计一个出口流量调节回路,如图1中的Ⅵ部分所示。
2.3.1 前馈+PID的结构
与给水主控相似,给水泵出口流量控制也采用前馈+PID的结构,以实现整个给水控制的稳定。泵出口流量与转速的对应关系由一个曲线函数FX来实现,并用给水母管压力进行修正。
2.3.2 给水泵出口流量信号计算
给水泵工艺上并没有设计有泵出口流量信号的测点,只设计有泵入口流量,为此,需要通过计算得到泵出口流量信号,由泵入口流量、再循环门开度、和给水泵出口压力和除氧器压力等信号计算,从而得到给水泵出口流量信号,用于给水泵出口流量调节。
2.3.3 流量偏置回路
设计有一个给水泵出口流量设定值偏置回路,给水泵在手动方式时,设定值偏置自动跟踪,实现泵出口流量设定值的跟踪。在进行并、退泵控制时,也是通过改变设定值偏置来增大、减小泵的出口流量,同时这个流量偏置也送到给水主控,实现其它泵的协同动作,给水流量无扰切换。
2.3.4 并/退泵时的升/降速回路
设计有并/退泵时的升/降速回路,实现并/退泵过程的升速/降速控制。如进行并泵控制时,需要先提升该泵的转速,等该泵有出水并且出水量达到一定的稳定值(如100t/h),再进入流量平衡控制;退泵过程时,由流量平衡回路将该泵降到没有出水后,一般泵的转速还比较高,需要由降速回路将该泵降到最低转速,再进行解列。
3、RB过程给水流量控制
RB过程中,给水流量是迅速减小的,这个过程给水流量控制必须紧跟设定值变化,否则会引起给水流量的较大扰动,当各泵的再循环门开启时间不同步时,容易造成给水泵抢水,引发机组停机事故。因此,必须重视RB过程的给水流量控制。
3.1 非给水泵RB过程
发生不是由于给水泵跳闸的RB过程,如送、引风RB、一次风RB等过程
时。锅炉指令BD以1000MW/min的速率迅速减小,磨煤机也按相应的顺序快速跳闸,锅炉燃料量迅速减小,此时需要给水流量也需要相应地迅速减少,以实现与燃料的匹配。协调给水与燃料特性的滞后时间LAG也要相应地减少,具体LAG 时间值可以通过磨煤机RB试验来确定。
进行磨煤机RB试验,模拟其它条件的RB过程的跳磨顺序和间隔,手动打闸磨煤机,若RB过程中汽温稳定、中间点温度稳定,则LAG合适,否则需要调整LAG时间。一般LAG时间在正常时的1/10~1/5之间合适,过小的LAG时间,给水指令的快速变化,相当于一个大的设定值阶跃扰动,有可能会对给水系统造成较大的扰动。RB过程中,由于主汽压力的迅速降低,给水流量调节特性发生较大的变化,增加了不稳定的因素。给水主控和泵出口流量均采用前馈+PID 的结构,能增加系统的稳定性。在给水泵再循环控制策略上,应考虑到各台泵再循门打开起始时间不同步的情况,此时极易引起给水泵抢水,再循环的控制策略应有在给水泵发生抢水后的自动安全恢复功能,保证不会发生MFT事故。
3.2 给水泵RB过程
两台给水泵并列运行,一台给水泵跳闸后,实际给水流量会瞬间减少将近一半。由给水主控原理可以知道,给水主控的输出并不会发生变化,此时在运行的给水泵若不在最高转速下运行,则需要迅速提高给水主控的输出,提高锅炉给水流量。可以采用超驰控制方法,迅速提升运行泵到最高转速值。
由于实际给水流量已经瞬间减少了一半,协调给水与燃料特性的滞后时间LAG只需要稳定运行泵在最高转速运行即可,因此,LAG尽可能在大些,否则在给水指令的迅速下降过程中,由于前馈的作用,反而会降低给水泵的转速。
4、RB试验过程给水流量控制过程分
给水泵出口流量前馈量设为0,并将给水主控的加速回路去除,进行一次磨煤机RB试验,RB过程给水控制如图2所示,RB发生后,给水流量指令迅速下降,实际给水流量下降则非常缓慢,跟踪不上,造成较大的偏差。给水主控输出则降低很多,但A、B泵两泵的出口流量下降非常缓慢,也跟踪不上,存在较大的偏差。到后来,随着主汽压力的下降,A、B泵两泵的出口流量迅速下降,A
泵出口流量下降到再循环门打开,B泵抢水,A泵出口流量瞬间降为0t/h,在A 泵出口流量调节的作用下,A泵迅速提升转速,A泵出水流量迅速提升,在再循环门的配合下,A泵并列成功。恢复给水泵出口流量前馈,再次进行RB试验,RB过程给水控制如图3所示,在前馈的作用下,给水流量控制过程平稳,没有发生波动的现象。可见,前馈+PID的结构能立即提升系统的稳定性。
一次给水泵B跳闸的RB过程如图4所示,给水泵B跳闸后,在给水主控的加速回路作用下,A泵迅速提升到最高转速,待给水流量指令下降到与实际给水流量相等时,给水流量随即跟随设定值,整个过程给水流量控制稳定,各项参数过渡平稳。
图2 给水泵出口流量调节不设前馈时RB过程
图3 给水泵出口流量调节设前馈时RB过程
图4 给水泵B跳闸时RB过程
5、结语
RB过程中燃料量和给水流量动、静态匹配,给水流量控制是否能够稳定可靠,成为RB是否成功的关键之一。本文针对1000MW超超临界机组,对发生辅机故障减负荷时的锅炉给水控制进行分析,讨论的采用前馈的控制策略来实现锅炉给水流量控制,通过增加系统的稳定裕度,保证了给水流量控制的稳定,给出前馈信号在给水泵投入台数发生变化时的无扰处理方法。海门电厂1000MW 超超临界机组RB试验结果表明,本文提出的RB过程给水流量控制策略对给水的控制稳定、准确,对其他同类机组RB过程实施时给水流量的控制具有一定的参考价值。
一、超临界机组给水系统的控制特性 汽包炉通过改变燃料量、减温水量和给水流量控制蒸汽压力(简称汽压)、蒸汽温度(简称汽温)和汽包水位,汽压、汽温、给水流量控制相对独立。而直流炉作为一个多输入、多输出的被控对象,其主要输出量为汽温、汽压和蒸汽流量(负荷),其主要的输入量是给水量、燃烧率和汽机调门开度,由于是强制循环且受热区段之间无固定界限,一种输入量扰动将对各输出量产生作用,如单独改变给水量或燃料量,不仅影响主汽压与蒸汽流量,过热器出口汽温也会产生显著的变化,所以比值控制(如给水量/蒸汽量、燃料量/给水量及喷水量/给水量等)和变定值、变参数调节是直流锅炉的控制特点。 实践证明要保证直流锅炉汽温的调节性能,维持特定的煤水比来控制汽水行程中某一点焓(分离器入口焓)达到规定要求,是一个切实有效的调温手段。当给水量或燃料量扰动时,汽水行程中各点工质焓值的动态特性相似;在锅炉的煤水比保持不变时(工况稳定),汽水行程中某点工质的焓值保持不变,所以采用微过热蒸汽焓替代该点温度作为煤水比校正是可行的,其优点在于: 1) 分离器入口焓(中间点焓)值对煤水比失配的反应快,系统校正迅速; 2) 焓值代表了过热蒸汽的作功能力,随工况改变焓给定值不但有利于负荷控制,而且也能实现过热汽温(粗)调正。 3) 焓值物理概念明确,它不仅受温度变化影响,还受压力变化影响,在低负荷压力升高时(分离器入口温度有可能进入饱和区),焓值的明显变化有助于判断,进而能及时采取相应措施。 因此,静态和动态煤水比值及随负荷变化的焓值校正是超临界直流锅炉给水系统的主要控制特征。 二、超临界机组给水系统工艺介绍 某电厂2×600MW超超临界燃煤锅炉(HG-1792/26.15-YM1),由哈尔滨锅炉厂引进三菱技术制造,其形式为超超临界、П型布置、单炉膛、墙式切园燃烧方式,炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、带再循环泵的启动系统、一次中间再热。锅炉采用平衡通风、半露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构,燃用烟煤。主要参数见表一:
全数字张力控制系统的研究-机械制造论文 全数字张力控制系统的研究 陈杰金霍览宇 (湖南机电职业技术学院电气工程系,湖南长沙410151) 【摘要】本文研究了国内外张力控制系统的数字化发展趋势,并分析对比目前市面上各种张力控制系统的特点和不足,提出了基于通用PLC控制器和变频器为核心的全数字张力控制系统设计方案。 关键词数字化;张力控制系统;PLC;变频器 ※基金项目:湖南省2013年度教育厅科学研究项目(13C254)。 作者简介:陈杰金(1979.02—),女,吉林松原人,湖南机电职业技术学院电气系,讲师。 1 问题的提出 很多行业涉及到张力的控制,张力控制系统是以卷材为材料的生产机械上最重要的控制系统,在冶金、纺织、造纸、印染等许多行业应用广泛,各种产品如钢板、铝箔、布料、塑料薄膜、纸张等卷材,这些材料在加工过程中需要卷曲或者开卷等工序,如铝箔张力控制系统,铝带经过粗轧、精轧等多个工序,变为铝箔之后卷曲成一卷成品。这个过程中张力的控制非常重要,张力过大、过小都会造成卷材质量问题,导致成品率低,比如在放卷、收卷以及过程中,都要保持一定的张力(或者称之为拉伸力),过大的张力会导致材料变形、甚至断裂,而过小的张力又会松弛,导致褶皱,张力控制不稳也会造成不匀、切断长度不稳定等现象,所以必须对张力进行控制,保持张力恒定。由于张力会随着卷径而变化,而张力的变化对卷取效果会有很大影响。因此说恒张力控制是高精度卷取控制的关
键环节。 在某些某冶金企业中仍有为数不少的卷取张力控制设备,其张力控制系统仍采用传统的模拟电子插板式控制系统,以分立的电子器件控制,设备老化,故障频发,急需进行控制系统的升级改造。本文主要是针对这个问题,提出了基于PLC 和变频器为核心的恒张力的控制方案,以较低的成本和较好的控制效果,实现设备的价值再现。 2 国内外研究现状综述 目前高精度的张力控制均能采取闭环控制,通常根据控制方式可分为直接张力控制、间接张力控制和复合张力控制三种方式。直接张力控制,是构建张力闭环控制系统,利用张力检测元件的检测信号与给定张力值比较,通过张力调节器,驱动执行机构,调节张力辊的位移,进而达到控制张力的目的;间接张力控制则是对卷取张力建模,通过对卷取机构的转矩方程进行静态、动态分析,确定影响张力的相关因素(如电流、卷径等),进而对这些因素进行反馈控制(如电流反馈、反电势反馈、卷径反馈控制等),从而达到恒张力控制的目的。复合恒张力控制则是两者的结合。在间接张力控制方式的基础上,增加一个张力闭环,形成三环控制系统。近年来,国内外卷取张力控制现状主要有以下两个方面:(1)利用制动器(磁粉离合器)的励磁电流与输出力矩的线性关系,通过控制和调节磁粉离合器的励磁电流进而控制输出力矩,实现张力控制。这种方式主要应用在轻工业如纺织、印刷行业等,代表产品有三菱张力控制器、华纳张力控制器等等,市场上产品丰富。 (2)通过标准工艺张力控制板及附带的控制软件,通过交直流传动装置,完成张力控制中的动态力矩补偿、卷径计算、恒张力控制等功能,进而实现恒张力
1、被调量(被控制量):表征生产过程是否正常运行并需要加以调节的物理量。 2、给定值:按生产要求被调量必须维持的希望值,简称给定值。 3、控制对象(被控对象):被调节的生产过程或设备称为控制对象。 4、调节机构:可用来改变进入控制对象的物质或能量的装置称为调节机构。 5、控制量(调节量):由调节机构(阀门、挡板等)改变的流量(或能量),用以控制被调量的变化,称为控制量。 6、扰动:引起被调量偏离其给定值的各种原因称为扰动。如果扰动不包括在控制回路内部(例如外界负荷),就称为外扰。如果扰动发生在控制回路内部,称为内扰。其中,由于调节机构开度变化造成的扰动,称为基本扰动。变更控制器给定值的扰动称为给定值扰动,有时也称控制作用扰动。 7、控制过程:(调节过程):原来处于平衡状态的控制对象,一旦受到扰动作用,被调量就会偏离给定值。要通过自动控仪表或运行人员的调节作用使被调量重新恢复到新的平衡状态的过程,称为调节过程。 8、自动控制系统:自动控制仪表和控制对象通过信号的传递互相联系起来就构成一个自动控制系统。 9、自动控制系统分类:一 按系统结构特点分类:①反馈控制系统、②前馈控制系统、③前馈—反馈控制系统 二 按给定值特点分类:①定制控制系统(给定值保持不变,或给定值在某一很小范围内变化)例如:锅炉汽包水位控制系统、炉膛负压控制系统 ②随动控制系统(给定值是按预先不能确定的一些随机因素而变化(变化规律事先未知)的,因而要求其被调量以一定精度跟随给定值变化。)例如:锅炉燃烧控制系统。 ③程序控制系统(给定值是预定的时间函数)。 10、热工控制系统类型:有自平衡能力和无自平衡能力。 11、单回路控制系统由测量变送器、调节器、执行器及控制对象组成。 12、热工对象的动态特性一般具有以下特点:(1)对象的动态特性是不震荡的 (2)对象的动态特性在干扰发生的开始阶段有迟延和惯性 (3)在阶跃响应曲线的最后阶段,被调量可能达到新的平衡(有自平衡能力);也可能不断变化而不在平衡下来(无自平衡能力) (4)描述对象动态的特性参数有放大系数K ,时间常数T (无自平衡能力用飞升时间Ta ),迟延时间(包括迟延和容积迟延)或另一组参数飞升速度ε,自平衡率ρ和迟延时间η 13、PID 调节器传递函数表达式:)11(1 )() (PID s T s T S E s W d i ++==δμ 14、比例作用(P 作用):比例作用能单独的执行调节任务,并能使控制过程趋于稳定,但使被调量产生静态偏差。 15、积分作用(I 作用):积分作用只有极少的情况(对象自平衡能力大,惯性和迟延很小等)才能单独使用,会使控制过程变成震荡甚至不稳定,但能使被调量无静态偏差。 16、微分作用(D 作用):微分作用不能单独使用,但能提高控制系统的稳定性,有效的减少被调量的动态偏差。 17、调节阀的理想流量特性:(理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性)①等百分比特性、②线性特性、③抛物线特性 18、调节阀的工作流量特性:(在实际系统中,阀门两侧的压力降并不是恒定的,使其发生变化的原因主要有两个方面。一方面,由于泵的特性,当系统流量减小时由泵产生的系统压力增加。另一方面,当流量减小时,盘管上的阻力也减小,导致较大的泵压加于阀门。因此调节阀进出口的压差通常是变化的,在这种情况下,调节阀相对流量与相对开度之间的关系,称为工作流量特性) 19、调节阀工作流量特性满足什么调节才能工作: 20、电动调节阀大致工作原理:通过接收工业自动化控制系统的信号(如:4~20mA )来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数,实现自动化调节功能。 21、气动调节阀大致工作原理:气动调节阀就是以压缩空气为动力源,以气缸为执行器,并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门,实现开关量或比例式调节,接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的:流量、压力、温度等各种工艺参数。 22、控制系统性能指标:①静态偏差e(∞) ②最大动态偏差y m 或超调量ζ ③衰减率ψ和衰减比η ④控制过程时间t s 23、控制系统整定:控制系统的结构已经确定、控制仪表与控制对象都处于正常的情况下,适当选择调节器的参数(δ、Ti 、Td)使控制仪表的特性和控制对象的特性配合,从而使控制系统的运行达到最佳状态,取得最好的控制效果。 24、工程整定法:①响应曲线法:
热工自动控制B-总复习2016
在电站生产领域,自动化(自动控制)包含的内容有哪些? 数据采集与管理;回路控制;顺序控制及联锁保护。 电站自动化的发展经历了几个阶段,各阶段的特点是什么? 人工操作:劳动密集型;关键生产环节自动化:仪表密集型;机、炉、电整体自动化:信息密集型;企业级综合自动化:知识密集型; 比较开环控制系统和闭环控制系统优缺点。 开环:不设置测量变送装置,被控制量的测量值与给定值不再进行比较,克服扰动能力差,结构简单,成本低廉;闭环:将被控制量的测量值与给定值进行比较,自动修正被控制量出现的偏差,控制精度高,配备测量变送装置,克服扰动能力强; 定性判断自动控制系统性能的指标有哪些?它们之间的关系是什么? 指标:稳定性、准确性、快速性。关系:同一控制系统,这三个方面相互制约,如果提高系统快速性,往往会引起系统的震荡,动态偏差增大,改善了稳定性,过渡过程又相对缓慢。 定性描述下面4 条曲线的性能特点,给出其衰减率的取值范围。 粉:等幅震荡过程,ψ=0;绿:衰减震荡过程,0<ψ<1;红:衰减震荡过程,0<ψ<1;蓝:不震荡过程,ψ=1; 在热工控制系统中,影响对象动态特性的特征参数主要有哪三个?容量系数,阻力系数,传递迟延 纯迟延与容积迟延在表现形式上有什么差别,容积迟延通常出现在什么类型的热工对象上? 容积迟延:前置水箱的惯性使得主水箱的水位变化在时间上落后于扰动量。纯迟延:被调量变化的时刻,落后于扰动发生的时刻的现象。纯延迟是传输过程中因传输距离的存在而产生的,容积迟延因水箱惯性存在的有自平衡能力的双容对象 建立热工对象数学模型的方法有哪些? 机理建模:根据对象或生产过程遵循的物理或化学规律,列写物质平衡、能量平衡、动量平衡及反映流体流动、传热等运动方程,从中获得数学模型。实验建模:根据过程的输入和输出实测数据进行数学处理后得到模型 了解由阶跃响应曲线求取被控对象数学模型的方法、步骤及注意事项,能对切线法、两点法做简单的区分。 注意事项:1实验前系统处于需要的稳定工况,留出变化裕量;2扰动量大小适当,既克服干扰又不影响运行;3采样间隔足够小,真实记录相应曲线的变化;4实验在主要工况下进行,每一工况重复几次试验;5进行正反两个方向的试验,减小非线性误差的影响。方法:有自平衡无延迟一阶对象:切线发和0.632法;有自平衡有延迟一阶对象:切线发和两点法;有自平衡高阶对象:切线发和两点法;无自平衡对象:一阶近似法和高阶近
目录 1选题背景 (2) 1.1引言 (2) 1.2设计目的及要求 (2) 2方案论证 (3) 2.1方案一 (3) 2.2方案二 (4) 3过程论述 (5) 3.1总体设计 (5) 3.2详细设计 (6) 3.2.1信号的测量部分 (6) 3.2.2单冲量控制方式 (10) 3.2.3串级三冲量控制方式 (11) 3.3信号监测 (12) 3.3.1给水旁路调节阀控制强制切到手动 (12) 3.3.2电动给水泵强制切到手动 (13) 3.3.3汽动给水泵强制切到手动 (13) 3.4工作方式 (13) 3.5切换与跟踪 (13) 3.5.1切换 (13) 3.5.2跟踪 (14) 3.6控制器选型 (14) 4结论 (14) 5课程设计心得体会 (15) 6参考文献 (15)
1选题背景: 1.1引言 火电厂在我国电力工业中占有主要地位,大型火力发电机组具有效率高,投资省,自动化水平高等优点,在国内外发展很快,如今随着科技的进步,大型火力发电厂地位显得尤为重要。但由于其内部设备组成很多,工艺流程的复杂,管道纵横交错,有上千个参数需要监视、操作和控制,这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行,并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性。大型发电单元机组是一个以锅炉,高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。锅炉作为电厂中的一个重要设备,起着重要的作用,根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。其中,汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。给水全程控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生某些重大事故等各种不同的工况下,都能实现给水自动控制的系统而且从一种控制状态到另一种控制状态的判断、转换、故障检测也常常靠系统本身自动完成。 1.2设计目的及要求 本次课程设计的要求是根据大型火电机组的生产实际设计出功能较为全面的300 MW火电机组全程给水控制系统,该控制系统的设计任务是使给水量与锅炉的蒸发量相适应,维持汽包水位在规定的范围内。 设计要求: (1)设计功能基本全面的全程给水控制系统,要求图纸采用SAMA标准图例,系统布局规范。 (2)参考输入参数:汽包水位、汽包压力、给水流量、给水温度、汽机第一级压力、主汽温度、过热减温水流量等信号。 (3)参考输出参数: A、B汽动泵转速、电动给水泵转速、给水旁路调节阀开度。 (4)信号准确性:考虑汽包水位、给水流量和蒸汽流量等信号的修正。 (5)信号监测与报警:重要信号需要监测与报警,同时注意信号的可靠性,
仁丘2×350MW超临界机组MCS系统逻辑设计说明 设计: 校对: 审核: 批准: 新华控制工程有限公司2011年8月28日
超临界机组控制方案说明 1.超临界机组模拟量控制系统的功能要求 超临界机组相对于亚临界汽包炉机组,有两点最重要的差别:一是参数提高,由亚临界提高至超临界;二是由汽包炉变为直流炉。正是由于这种差别,使得超临界机组对其控制系统在功能上带来许多特殊要求。也正是由于超临界机组与亚临界汽包炉机组这两个控制对象在本质上的差异,导致各自相对应的控制系统在控制策略上的考虑也存在差别。这种差别在模拟量控制系统中表现较为突出。此处谨将其重点部分做一概述。 1.1 超临界锅炉的控制特点 (1)超临界锅炉的给水控制、燃烧控制和汽温控制不象汽包锅炉那样相对独立,而是密切关联。 (2)当负荷要求改变时,应使给水量和燃烧率(包括燃料、送风、引风)同时协调变化,以适应负荷的需要,而又应使汽温基本上维持不变;当负荷要求不变时,应保持给水量和燃烧率相对稳定,以稳定负荷和汽温。 (3)湿态工况下的给水控制——分离器水位控制,疏水。 (4)干态工况下的给水控制-用中间点焓对燃水比进行修正,同时对过热汽温进行粗调。 (5)汽温控制采用类似汽包锅炉结构,但应为燃水比+喷水的控制原理,给水对汽温的影响大;给水流量和燃烧率保持不变,汽温就基本上保持不变。 1.2 超临界锅炉的控制重点 超临界机组由于水变成过热蒸汽是一次完成的,锅炉的蒸发量不仅决定于燃料量,同时也决定于给水流量。因此,超临界机组的负荷控制是与给水控制和燃料量控制密切相关的;而维持燃水比又是保证过热汽温的基本手段;因此保持燃/水比是超临界机组的控制重点。本公司采用以下措施来保持燃/水比:(1)微过热蒸汽焓值修正
《计算机控制系统A》课程设计 任务书 一、目的与要求 1、通过本课程设计教学环节,使学生加深对所学课程内容的理解和掌握; 2、结合工程问题,培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力; 3、培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力; 4、要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法,根据工程问题和实际应用方案的要 求,进行方案的总体设计和分析评估; 5、报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。 二、主要内容 1、数字控制算法分析设计; 2、现代控制理论算法分析设计; 3、模糊控制理论算法分析设计; 4、过程数字控制系统方案分析设计; 5、微机硬件应用接口电路设计; 6、微机应用装置硬件电路、软件方案设计; 7、数字控制系统I/O通道方案设计与实现; 8、PLC应用控制方案分析与设计; 9、数据通信接口电路硬件方案设计与性能分析; 10、现场总线控制技术应用方案设计; 11、数控系统中模拟量过程参数的检测与数字处理方法; 12、基于嵌入式处理器技术的应用方案设计; 13、计算机控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施分析设计; 14、计算机控制系统差错控制技术分析设计; 15、计算机控制系统容错技术分析设计; 16、工程过程建模方法分析; 三、进度计划 序号设计内容完成时间备注 1 选择课程设计题目,查阅相关文献资料7月13日 2 文献资料的学习,根据所选题目进行方案设计7月14日
3 讨论设计内容,修改设计方案7月15日 4 撰写课程设计报告7月16日 5 课程设计答辩7月17日 四、设计成果要求 1、针对所选题目的国内外应用发展概述; 2、课程设计正文内容包括设计方案、硬件电路和软件流程,以及综述、分析等; 3、课程设计总结或结论以及参考文献; 4、要求设计报告规范完整。 五、考核方式 通过系统设计方案、总结报告、图文质量和学习与设计态度综合考评,并结合学生的动手能力,独立分析解决问题的能力和创新精神等。 《计算机控制系统课程设计》成绩评定依据如下: 1、撰写的课程设计报告; 2、独立工作能力及设计过程的表现; 3、答辩时回答问题的情况。 优秀:设计认真,设计思路新颖,设计正确,功能完善,且有一定的独到之处,打印文档规范; 良好:设计认真,设计正确,功能较完善,且有一定的独到之处,打印文档规范; 及格:设计基本认真,设计有个别不完善,但完成基本内容要求,打印文档较规范; 不及格:设计不认真,未能完成设计任务,打印文档较乱或出现抄袭现象者。 说明: 同学选择题目要尽量分散,并且多位同学选同一个题目时,要求各自独立设计,避免相互参考太多,甚至抄袭等现象。 学生姓名:苏印广 指导教师:李士哲 2015年7月17日
超临界火力发电机组热工控制技术及其应用 摘要:基于超临界火力发电机组的运行特点,结合热工控制系统的设计要求,深入探讨了超临界发电机组热工控制技术的特殊性,首以锅炉给水控制系统和过热汽温控制系统为例,详细分析了热工控制系统的设计原理。实际应用表明了该方案的有效性。 超临界发电机组以其热能转换效率高、发电煤耗低、环境污染小、蓄热能力小和对电网的尖峰负荷适应能力强等特点而得到广泛应用,日益成为我国火力发电的主力机组。超临界直流锅炉没有汽包,工质一次通过蒸发部分,即循环倍率等于1,在省煤器、蒸发部分和过热器之间没有固定不变的分界点,水在受热蒸发面中全部转变为蒸汽,沿工质整个行程的流动阻力均由给水泵来克服。 超临界直流锅炉主要输出量为汽温、汽压和蒸汽流量(负荷),主要输入量是给水量、燃烧率和汽机调门开度。由于是强制循环且受热区段之间无固定界限,一种输入量扰动则将对各输出量产生影响,如单独改变给水量或燃料量,不仅影响主汽压与蒸汽流量,过热器出口汽温也会产生显著的变化,所以比值控制(如给水量/蒸汽量/燃料量/给水量及喷水量/给水量等)和变定值、变参数调节是直流锅炉的控制特点。 一、超临界机组的控制原则 (1)保持燃料量与给水流量之间的比值关系不变,保证过热蒸汽温度为额定值。当有较大的温度偏差时,若仅依靠喷水减温的方法来校正温度,则需要大量的减温水,这不仅进一步加剧燃水比例失调,还会引起喷水点前各段受热面金属和工质温度升高,影响锅炉安全运行。 (2)不能直接采用燃料量或给水流量来调节过热汽温,而是采用微过热汽温作为燃水比校正信号。虽然锅炉出口汽温可以反映燃水比例的变化,但由于迟延很大,因而不能以此作为燃水比例的校正信号。在燃料量或给水流量扰动的情况下,微过热汽温变化的迟延远小于过热汽温。同时,微过热点前包括有各种类型的受热面,工质在该点前的恰增占总恰增的3/4左右,此比例在燃水比及其他工况发生较大变化时变化并不大。因此,通过保持一定的燃水比例,维持微过热点的汽温(或焰值)不变,以间接控制出口汽温。 因此,与亚临界汽包锅炉机组相比,在超临界发电机组的热工控制系统中,锅炉给水控制系统和过热蒸汽温度控制系统不同,其他系统大致相似。下面以某发电厂4×6OOMW超临界发电机组为例,介绍其主要特色。 二、锅炉给水控制系统 2.1 给水控制系统的主要任务 超临界发电机组没有汽包,锅炉给水控制系统的主要任务不再是控制汽包水位,而是以汽水分离器出口温度或烙值作为表征量,保证给水量与燃料量的比例不变,满足机组不同负荷下给水量的要求。 当给水量或燃料量扰动时,汽水行程中各点工质焰值的动态特性相似;在锅炉的燃水比保持不变时(工况稳定),汽水行程中某点工质的烙值保持不变,所以采用微过热蒸汽烩替代该点温度作为燃水比校正是可行的,其优点如下: (1)分离器出口焰(中间点焰)值对燃水比失配的反应快,系统校正迅速。 (2)烩值代表了过热蒸汽的作功能力,随工况改变恰给定值不但有利于负荷控制,而且也能实现过热汽温(粗)调正。 (3)焓值物理概念明确,用"焓增"来分析各受热面的吸热分布更为科学。它不仅受温度变化的影响,还受压力变化的影响,在低负荷压力升高时(分离器出口温度有可能进人饱和区),恰值的明显变化有助于判断,进而能及时采取相应措施。 因此,静态和动态燃水比值及随负荷变化的恰值校正是超临界直流锅炉给水系统的主要控制特征。 2.2 给水控制系统的工艺流程 此发电厂为600MW超临界发电机组的锅炉为螺旋管圈、变压运行直流锅炉,其启动系统配有2只内置式启动分离器,在锅炉启动和低负荷运行时,分离器处于湿态运行,同汽包一样起着汽水分离的作用,此时适当控制分离器水位,通过循环回收合格工质;当锅炉进入直流运行阶段时,分离器处于干态运行,成为(过热)蒸汽通道。机组配备有2台50%锅炉最大额定出力(BMCR)汽动给水泵和1台30%BMCR的电动抬水泵。由变速汽轮机拖动的锅炉给水泵(汽动给水泵),布置在汽机房13~70m 层。每台汽动给水泵配有1台定速电动机拖动的前置泵,布置在除氧间零米层。给水泵汽轮机的转速由给水控制系统调节,以改变给水流量;液力偶合器调速的电动给水泵,作为启动和备用,前置泵与主泵用同一电动机拖动,它布置在除氧间零米层。在机组启动时,电动给水泵以最低转速运行,用其出口管道旁路上的气动调节阀控制给水流量。当机组负荷上升,给水流量加大时,由给水控制系统的信号控制给水泵的转速,以调节给水流量,直至汽动给水泵投人,停止电动给水泵运行,使其处
《给水全程控制系统》设计 专业:自动化 班级:B120410 学号:B12041014 姓名:陈修鹤
本文在讨论给水调节系统的被控对象动态特性、热工测量信号、调节机构特性的基础上,分析了三冲量给水控制系统的结构及工作原理,提出了实现单元制给水全程控制系统应考虑的问题及控制方案。随着锅炉朝大容量、高参数发展,给水系统采用自动控制系统是必不可少的,它可以减轻运行人员的劳动强度,保证锅炉的安全运行。对于大容量高参数锅炉,其给水系统是非常复杂和完善的。针对目前发电厂给水系统的现状及其存在的问题,结合发电厂300MW 机组配置,发电厂300MW 机组给水全程调节系统的构成原理和控制功能,分析了系统的总体结构、工作原理、控制过程、系统切换方式、控制逻辑、调试及参数整定原则。 关键词:给水全程,给水控制,控制系统,汽包水位,自动调节
摘要............................................................................................................................. I 第一章汽包水位全程控制的介绍 (1) 第二章给水控制对象的动态特性 (2) 2.1 给水流量扰动下水位的动态特性 (2) 2.1.1 给水流量扰动下水位的动态特性 (2) 2.1.2 蒸汽流量扰动下水位的动态特性 (2) 2.1.3 炉膛热负荷扰动下水位的动态特性 (3) 第三章热工测量信号 (5) 3.1 水位信号 (5) 3.2 蒸汽流量信号 (6) 3.3 给水流量信号 (6) 第四章调节阀和调速泵的特性 (7) 4.1调节阀门的静特性 (7) 4.2调速泵的安全特性 (7) 第五章控制过程分析 (9) 5.1水位调节主回路及电动给水泵跟随系统 (9) 5.2汽动给水泵副回路控制系统 (9) 5.3锅炉单冲量三冲量无扰切换和汽泵转速控制系统 (10) 5.4流量测量信号 (11) 5.5旁路辅助及保护回路 (12) 5.6汽包水位自动失灵切手动保护 (13) 结论 (15) 参考文献 (16)
俄罗斯特罗伊茨克1×660MW超临界机组给水的全程控制策略 发表时间:2019-04-02T16:38:28.223Z 来源:《基层建设》2019年第1期作者:李伟德[导读] 摘要:超临界机组的给水控制既承担过热汽温控制又与负荷控制密不可分,在机组启停阶段还承担防止蒸发器超温和水动力稳定的重要任务,是超临界机组控制系统的核心和难点。 哈尔滨电站科技开发有限公司黑龙江省 150000摘要:超临界机组的给水控制既承担过热汽温控制又与负荷控制密不可分,在机组启停阶段还承担防止蒸发器超温和水动力稳定的重要任务,是超临界机组控制系统的核心和难点。本文详细介绍全程给水控制的控制策略,并且对机组干态运行阶段给予焓值控制中间点温度提出了优化和改进意见,以供参考。 关键词:660MW超临界;直流锅炉;给水控制策略超临界机组给水控制系统是机组协调控制的基础,也是控制汽温的基本手段[1】,并且给水控制对直流锅炉的负荷、压力、温度等机组重要参数都有着较大的影响。本文介绍了在机组运行的整个过程中给水控制系统的控制策略,以提高机组的安全稳定运行。 1.机组概况 俄罗斯特罗伊茨克1×660MW超临界机组采用哈尔滨锅炉厂有限公司生产的直流锅炉,每台机组配置2台50%BMCR(锅炉最大连续出力)汽动给水泵,并配1台35%BMCR的电动给水泵。本文以该660MW超临界机组为例,介绍全程给水控制系统的设计思想和控制策略。给水系统配置如下:2台汽动给水泵和一台电动给水泵及其再循环调门;1台40%BMCR容量的锅炉再循环泵及出口调门、再循环调门和过冷水调门;1个省煤器进口主电动门和1个旁路调门;2个储水箱疏水调门。 2.超临界直流锅炉给水系统的动态特性和控制要求 直流锅炉与汽包炉相比较,其最大的区别是直流锅炉没有汽包。为保证工质在水冷壁中稳定流动,直流锅炉依靠给水泵的压力来推动工质在水冷壁稳定流动[2】。超临界直流锅炉在不同的运行阶段给水系统的动态特性差异很大。当锅炉在冷态启动阶段时,该动态特性类似于汽包锅炉,给水流量的变化主要影响的是汽水分离器的水位,存在着汽-水两相区;随着锅炉压力的升高达到在临界压力时,水在22.12MPa压力下加热到374.15℃时全部汽化为蒸汽即为变相点;当工作压力大于临界压力时,即在超临界压力下,水的汽化潜热变为零,水变成蒸汽,不再存在汽-水两相区[3】。 由此可见,直流锅炉给水的加热、蒸发、过热过程在省煤器、水冷壁、过热器各受热面之间没有固定的分界线,其界线随运行工况变化而变化。直流锅炉给水控制的目的是保证炉膛受热面能得到与热负荷相适应的冷却水量,即保持一定燃-水比。用保持燃-水比的方法直接控制过热器出口汽温是直流锅炉重要的控制任务。燃料量和给水量不相适应即燃-水比失调时,出口过热蒸汽温度会产生显著的变化。 3.给水全程控制过程 (1)锅炉启动阶段,从锅炉上水到点火前,采用给水流量定值控制。省煤器进口给水流量自动控制在最小设定值(35%BMCR)时,开始为调节阀调节给水流量,电动给水泵调节阀前后差压。当调节阀开度>80%时,电动给水泵切换为控制给水流量(调节阀从80%回落至70%,电动给水泵又切为控制差压,即存在10%的回差)。 (2)带部分负荷阶段,分离器湿态运行,控制分离器水位。给水流量保持在某个最小常数值(35%BMCR)时,分离器水位由分离器至扩容器的控制阀进行调节,给水系统处于循环方式。分离器水位控制通过改变分离器至扩容器的调门开度来实现,是典型的开环控制。 (3)纯直流阶段,带中间点温差修正的直流炉给水控制。进一步增加燃烧率,当锅炉负荷升至35%BMCR时,运行方式从湿态转入干态运行,使分离器中的蒸汽温度达到设定值,汽温信号通过选大器,温度控制系统投入运行,开始增加给水流量。 3.1煤-水比控制回路 系统采用中间点温度和喷水比来校正燃水比,并通过调节锅炉总给水流量来实现燃水比控制。这是一个前馈-串级调节系统,副调节器输出为给水流量控制指令,通过控制给水泵转速使得锅炉总给水流量等于给水给定值,以保持合适的燃水比。主调节器以中间点温度为被调量,其输出按锅炉指令形成的给水流量基本指令进行校正,以控制锅炉中间点汽温在适当范围内。控制系统可以分为两大部分,即给水流量指令形成回路和给水泵转速控制回路。 锅炉总给水流量给定值是由给水基本指令和主调节器输出的校正信号两部分叠加而成。 锅炉指令作为前馈信号经动态延时环节和函数发生器后给出的给水流量基本指令,以使燃水比协调变化。其中动态延时环节是补偿燃料量和给水流量对水冷壁工质温度的动态特性差异。由于燃料制粉过程的延迟以及燃料燃烧发热与热量传递的迟延,因此,给水流量对水冷壁工质温度的影响要比燃料量要快得多,所以增负荷时要先加燃料,经动态延时后再加水,以防止给水增加过早使水冷壁工质温度下降。锅炉指令经函数发生器给出不同负荷下的给水流量需求。由于燃料量也是锅炉指令的函数,所以函数发生器实际上是间接地确定燃水比。这样,当锅炉指令变化时,给水流量和燃料量可以粗略地按一定比例变化,以控制过热汽温在一定范围内。 校正信号是以分离器蒸汽温度作为中间点温度来修正给水流量基本指令。校正信号由主调节器输出的反馈调节信号和微分器输出的前馈调节信号组成,前馈根据分离器蒸汽温度和它的给定值之间的偏差运算得到,后者是分离器蒸汽温度的微分。前馈信号起动态补偿作用,当燃料的发热量等因素发生变化,如发热量上升使分离器气温上升时,微分器的输出增加,提高给水流量给定值,使给水流量增加,以稳定中间点温度。 中间点温度的给定值由三部分组成:(1)汽水分离器压力信号经函数发生器后给出分离器温度给定值的基本部分。其中为消除汽水分离器压力信号的高频波动需要设置滤波环节。当机组负荷小于100MW时,函数器的输出为分离器压力对应的饱和温度;当机组负荷大于100MW后,函数器的输出为分离器压力对应的饱和温度,并加上适当的过热度。 (2)过热度喷水比的修正信号是由实际的过热器喷水比与其给定值的偏差计算得到。过热器喷水比率的给定值是由机组负荷指令信号经函数发生器给出,它是根据设计工况下一、二级减温水总量与机组负荷的关系计算得到的。滤波环节用于消除过热器喷水比率信号的高频波动。为防止修正信号动态波动较大而引起分离器的干、湿切换,因此喷水比修正作用不能太强,通过函数器对其修正的幅度和变化率进行限制。本系统的喷水比修正只在机组的负荷大于100MW之后才起作用,当机组的负荷小于100MW时,中间点温度给定值仅仅是分离器压力的函数。
自动化专业(火电厂热工自动化方向)培养方案 一、培养目标 本专业培养德、智、体、美全面发展,较系统地掌握过程控制、计算机控制、检测与自动化仪表等技术方面的基础理论和专业知识,具有较强的专业技能和实际操作能力,具有创新精神、合作精神和工程意识,能在火电厂和电建安装公司从事热工过程控制、计算机控制、检测与自动化仪表方面的安装、调试、检修和维护的应用型高素质工程技术人才。 二、培养要求 1.政治素质与思想品德要求: 毕业生应具有热爱社会主义祖国,具有为国家富强,民族昌盛而奋斗的志向和责任感,能树立科学的世界观和人生观,具有敬业爱岗、团结协作和品质及良好的思想品德,遵纪守法,严谨务实,具有较好的文化修养和心理素质。 2.基本素质要求: 具有较扎实的自然科学基础,较好的人文科学、社会科学、经济管理科学知识,具有较强的外语综合应用能力。 3.专业素质要求: 系统地掌握电工技术、电子技术、控制技术、计算机技术方面较为宽阔的基础理论知识及其综合应用能力;具有较强的工程实践能力和良好的工程意识,具有熟练的计算机软、硬件综合应用能力。 具有必需的制图、试验技术、信息处理、文献检索和电子仪表工艺操作等基本技能。 4.自学能力与创新意识要求: 具有较强的信息获取能力,能对自动控制新理论、新技术、新设备及其应用保持跟踪,能综合运用多种方法来分析问题、解决问题,具有较强的自主研究能力。 5.身体、心理素质要求:
掌握科学锻炼身体的方法和基本技能,达到国家规定的大学生体育合格标准。 三、主要课程 1.核心课程 公共基础课: I、高等数学(一) II、大学外语(一) 学科基础课: III、电厂热力设备及运行 IV、微机原理及应用 V、自动控制理论 VI、PLC原理及应用 专业课: VII、检测技术及仪表 VIII、过程控制仪表 IX、热工过程控制系统 X、计算机控制系统 2.主要实践环节 I、PLC原理及应用课程设计 II、计算机控制系统课程设计 III、PLC创新实践训练 IV、DCS创新实践训练 V、毕业设计 四、学制与学位
目录 目录 一、国际上超临界机组的现状及发展方向 二、国内500MW及以上超临界直流炉机组投运情况 三、超临界直流炉的控制特点 四、1000MW超(超)临界机组启动过程 五、1000MW超(超)临界机组的控制方案
一、国际上超临界机组的现状及发展方向 我国一次能源以煤炭为主,火力发电占总发电量的75% 全国平均煤耗为394g/(kWh),较发达国家高60~80g,年均多耗煤6000万吨,不仅浪费能源,而且造成了严重的环境污染,烟尘,SOx,NOx,CO2的排放量大大增加 火电机组随着蒸汽参数的提高,效率相应地提高 ?亚临界机组(17MPa,538/538℃),净效率约为37~38%,煤耗330~340g ?超临界机组(24MPa,538/538℃),净效率约为40~41%,煤耗310~320g ?超超临界机组(30MPa,566/566℃),净效率约为44~45%,煤耗290~300g (外三第一台机组2008.3.26投产,运行煤耗270g)由于效率提高,污染物排量也相应减少,经济效益十分明显。
一、国际上超临界机组的现状及发展方向 1957年美国投运第一台超临界试验机组,截止1986年共166 台超临界机组投运,其中800MW以上的有107台,包括9台 1300MW。 1963年原苏联投运第一台超临界300MW机组,截止1985年共187台超临界机组投运,包括500MW,800MW,1200MW。 1967年日本从美国引进第一台超临界600MW机组,截止1984年共73台超临界机组投运,其中31台600MW, 9台700MW,5台 1000MW,在新增机组中超临界占80%。
龙泉金亨2X 660MV超临界机组 MCS系统逻辑设计说明 设计: 校对:审核: 批准: 新华空制工程有限公司 2012 年3 月18 日 660MW超超临界机组控制方案说明 1.超超临界机组模拟量空制系统的空制要求 超临界机组相对于亚临界汽包炉机组,有两点最重要的差别:一是参数提高,由亚临界提高至超临界;二是由汽包炉变为直流炉。正是由于这种差别,使得超临界机组对其控制系统在功能上带来许多特殊要求。也正是由于超临界机组与亚临界汽包炉机组这两个控制对象在本质上的差异,导致各自相对应的控制系统在控制策 略上的考虑也存在差别。这种差别在模拟量控制系统中表现较为突出。此处谨将其重点部分做一概
述。 1.1超临界锅炉的控制特点 (1) 超临界锅炉的给水控制、燃烧控制和汽温控制不象汽包锅炉那样相对独立,而是密切关联。 (2) 当负荷要求改变时,应使给水量和燃烧率(包括燃料、送风、引风)同时协调变化,以适应负荷的需要,而又应使汽温基本上维持不变;当负荷要求不变时,应保持给水量和燃烧率相对稳定,以稳定负荷和汽温。 3)湿态工况下的给水控制——分离器水位控制,疏水。 4)干态工况下的给水控制- 用中间点焓对燃水比进行修正,同时对过热汽温进行粗调。 5)汽温控制采用类似汽包锅炉结构,但应为燃水比+喷水的控制原理,给水 对汽温的影响大;给水流量和燃烧率保持不变,汽温就基本上保持不变。 1.2超临界锅炉的控制重点 超临界机组由于水变成过热蒸汽是一次完成的,锅炉的蒸发量不仅决定于燃料量,同时也决定于给水流量。因此,超临界机组的负荷控制是与给水控制和燃料量控制密切相关的;而维持燃水比又是保证过热汽温的基本手段;因此保持燃/ 水比是超临界机组的控制重点。本公司采用以下措施来保持燃/ 水比: 1)微过热蒸汽焓值修正 对于超临界直流炉,给水控制的主要目的是保证燃/ 水比,同时实现过热汽温的粗调,用分离器出口微过热蒸汽焓对燃/ 水比进行修正,空制给水流量可以 有效对过热汽温进行粗调。 (2)中间点温度 本工程采用中间点温度(即分离器出口温度)对微过热蒸汽焓定值进行修正。当中间点温度过高,微过热蒸汽焓定值立即切到最低焓,快速修改燃/ 水 比、增加给水量。当中间点温度低与过热度,表明分离器处于湿态运行,此时焓值修整切为手动。 (3)喷/ 水比(过热器喷水与总给水流量比) 在超临界机组如果喷/ 水比过大(或过小),即流过水冷壁的给水量过小 或过大),用喷/ 水比修正微过热蒸汽焓定值(即修正燃/水比),改变给水 流量,使过热减温喷水处于良好的空制范围内。
热工过程控制工程 实验报告 专业班级:新能源1402班 学生姓名:姜栽沙 学号:1004140220 中南大学能源学院 2017年1月
实验一热工过程控制系统认识与MCGS应用 组号______ 同组成员李博、许克伟、成绩__________ 实验时间__________ 指导教师(签名)___________ 一、实验目的 通过实验了解几种控制系统(基于智能仪表、基于计算机)的组成、工作原理、控制过程特点;了解计算机与智能仪表的通讯方式。了解组态软件的功能和特点,熟悉MCGS组态软件实现自动控制系统的整个过程。掌握MCGS组态软件提供的一些基本功能,如基本画面图素的绘制、动画连接的使用、控制程序的编写、构造实时数据库。 二、实验装置 1、计算机一台 2、MCGS组态软件一套 3、对象:SK-1-9型管状电阻炉一台;测温热电偶一支(K型)。 4、AI818/宇电519/LU-906K智能调节仪组成的温控器一台。 5、THKGK-1型过程控制实验装置(含智能仪表、PLC、变频器、控制阀)一套 6、CST4001-6H电阻炉检定炉(含电阻炉、温度控制器、测温元件、接口)一套 7、电阻炉温度控制系统接线图和方框图如图1-1、1-2所示。 三、实验内容 1、电阻炉温度控制系统(液位、流量、压力) 被控过程: 电阻炉被控变量: 电阻炉温度 操纵变量: 电阻炉的功率主要扰动:环境温度变化,电压值,电流值2、带检测控制点的流程图 3、控制系统方框图
4、控制系统中所用的仪表名称、型号(检测仪表、控制器、执行器、显示仪表)。 检测仪表:CST4001-6H电阻炉检定炉 控制器:AI818/宇电519/LU-906K智能调节仪组成的温控器 执行器:THKGK-1型过程控制实验装置(含智能仪表、PLC、变频器、控制阀) 显示仪表:计算机 5、智能仪表与计算机是怎样进行通讯?有哪几种方式? 智能仪表与计算机通讯一般有三种方式,分别为USB接口,485接口,232接口,通过这些接口进行信号传输,计算机得以对仪表进行温控。 6、什么是组态软件? 组态软件是指对系统的各种资源进行配置,达到系统按照预定设置,自动执行特定任务,满足使用者要求的目的的应用软件。 四、MCGS组态界面 提供电阻炉温度控制系统一套完整组态界面图(共6个图),包括主界面、运行界面、设备工况、存盘数据、实时曲线、历史数据。
大型火电机组热工自动控制系统 一、自动化 支撑:理论与技术 从技术装置来看发展: 1.三、四十年代基地式仪表 2.五、六十年代单元组合仪表 3 .七十年代计算机控制 国外,五十年代开始试验计算机控制 (1)DDC控制 (Direct Digital Control直接数字控制) (2)SCC控制 (Supervisory Computer Control监督计算机控制) (3)DCS控制 (Distributed Control Systems分散控制系统) (4)FCS控制 (Fieldbus Control System现场总线控制系统) 理论上看控制发展: 五十年代以前, 理论基础是传递函数(经典控制),以简单控制系统为主。六十年代,以状态空间分析方法为基础,现代控制理论应用。 由于以线性系统为前提,但实际应用效果不好。 第三代控制理论出现
针对机理复杂,精确数学模型难以建立。 理论上看控制发展: 以专家控制系统、神经网络控制和模糊控制为主。 典型应用: MAX Power 1000+ 以专家系统,神经网络进行生产过程设备故障分析和性能分析。 XDPS分散控制系统(新华控制工程公司)加入了模糊控制模块。 OVATION分散控制系统(西屋)提供模糊控制、神经网络算法模块。 二热工自动化 自动检测 顺序控制 自动保护 自动调节 我国机组近年发展: 300MW→600MW亚临界→ 600MW超临界 →1000MW( 660MW)超超临界 一般 600 MW机组单元机组和公用系统I/O 测点数量一般约8000~9000点;控制设备数量约为 750~ 900 个。( DCS 系统) 1000MW超超临界机组单元机组和公用系统 I/ 0 测点数量达到 12000 点左右,控制设备数量约为 1100~1400 个,模拟量控制回路数量和600MW机组无明显差别。