电厂控制系统基础知识.

热工自动控制系统的投运和优化一、自控基础知识1．手自动控制以电厂汽包炉的水位控制为例，控制的任务是保持汽包水位在正常值，使机组能安全运行。

为了维持汽包水位在正常值，就需要经常调整给水量的大小。

水位控制的任务可以用如下两种方法实现。

汽包水位自动控制汽包水位人工控制2．自控系统的分类按信号的结构特点，控制系统可以分为反馈控制系统、前馈控制系统和前馈—反馈复合控制系统。

反馈控制系统反馈控制系统是根据被控量和给定值的偏差进行控制，最终使偏差为零，达到被控量等于给定值的目的。

因为反馈控制系统是将被控量反馈到控制器的输入端，形成了闭合回路，所以反馈控制系统也一定是闭环控制系统。

一个复杂的控制系统，可能由多个反馈信号组成多个闭合回路，称为多回路反馈控制系统。

前馈控制系统前馈控制系统是根据可测量的扰动信号直接进行控制，扰动量是控制的依据。

由于它没有被控量的反馈信号，不形成闭合回路，所以这是一种开环控制系统，不能保证被控量的控制精度。

在实际生产过程的自动控制中，前馈控制系统通常不单独使用。

前馈与反馈的差别：1）调节的依据不同2）调节的效果不同3）系统的结构不同4）实现的可能性及经济性不同。

前馈-反馈复合控制系统 在反馈控制系统的基础上，增加了对于主要扰动的前馈控制，构成了前馈-反馈复合控制系统。

当扰动发生后，前馈控制器能及时消除外部扰动对被控量的影响。

另外，反馈控制器能保证被控量较精确地等于给3．自控系统的性能指标3.1动态过程单调过程被控量单调变化，缓慢地到达新的稳态值（即新的平衡状态）。

这是一种稳定的控制系统。

衰减振荡过程被控量的动态过程是一个振荡过程，但是振荡的幅度不断在衰减。

到过渡过程结束时，被控量能达到新的稳态值。

该系统也是一种稳定的控制系统。

不衰减振荡过程被控量持续振荡，始终不能达到新的稳态值。

称系统处于临界稳定状态。

如果振荡的幅度非常小，在生产过程允许的范围内，则认为是稳定的系统；如果振荡的幅度较大，生产过程不允许，则认为是一种不稳定的系统。

第一章电力系统基础知识继电保护、自动装置对电力系统起到保护和安全控制的作用,因此首先应明确所要保护和控制对象的相关情况,涉及的内容包括:电力系统的构成,电力系统中性点接地方式及其特点,电力系统短路电流计算及其相关概念。

这是学习继电保护、自动装置等本书内容的基础。

〉〉第一节电力系统基本概念一、电力系统构成电力系统是由发电厂、变电站(所）、送电线路、配电线路、电力用户组成的整体。

其中，联系发电厂与用户的中间环节称为电力网,主要由送电线路、变电所、配电所和配电线路组成，如图1-1中的虚框所示。

电力系统和动力设备组成了动力系统，动力设备包括锅炉、汽轮机、水轮机等.在电力系统中，各种电气设备多是三相的，且三相系统基本上呈现或设计为对称形式，所以可以将三相电力系统用单相图表述。

动力系统、电力系统及电力网之间的关系示意图如图1-l所示。

图1—1 动力系统、电力系统及电力网示意图需要指出的是，为了保证电力系统一次电力设施的正常运行,还需要配置继电保护、自动装置、计量装置、通信和电网调度自动化设施等。

电力系统主要组成部分和电气设备的作用如下.(1）发电厂。

发电厂是把各种天然能源转换成电能的工厂。

天然能源也称为一次能源,例如煤炭、石油、天然气、水力、风力、太阳能等，根据发电厂使用的一次能源不同，发电厂分为火力发电厂(一次能源为煤炭、石油或天然气）、水力发屯厂、风力发电厂等。

(2)变电站（所)。

变电站是电力系统中联系发电厂与用户的中间环节,具有汇集电能和分配电能、变换电压和交换功率等功能，是一个装有多种电气设备的场所。

根据在电力系统中所起的作用，可分为升压变电站和降压变电站；根据设备安装位置，可分为户外变电站、户内变电站、半户外变电站和地下变电站。

变电站内一次电气设备主要有变压器、断路器、隔离开关、避雷器、电流互感器、电压互感器、高压熔断器、负荷开关等。

变电站内还配备有继电保护和自动装置、测量仪表、自动控制系统及远动通信装置等.（3)输电网.输电网是通过高压、超高压输电线将发电厂与变电站、变电站与变电站连接起来，完成电能传输的电力网络，又称为电力网中的主网架。

电厂基础知识1.轴封的作用是什么？轴封是汽封的一种。

汽轮机轴封的作用是阻止汽缸内的蒸汽向外漏泄，低压缸排汽侧轴封是防止外界空气漏入汽缸。

2.汽轮机的盘车装置起什么作用？汽轮机冲动转子前或停机后，进入或积存在汽缸内的蒸汽使上缸温度比下缸温度高，从而使转子不均匀受热或冷却，产生弯曲变形。

因而在冲转前和停机后，必须使转子以一定的速度连续转动，以保证其均匀受热或冷却。

换句话说，冲转前和停机后盘车可以消除转子热弯曲。

同时还有减小上下汽缸的温差和减少冲转力矩的功用，还可在起动前检查汽轮机动静之间是否有摩擦及润滑系统工作是否正常。

3.凝汽器的工作原理是怎样的？凝汽器中真空的形成主要原因是由于汽轮机的排汽被冷却成凝结水，其比容急剧缩小。

如蒸汽在绝对压力4kPa时蒸汽的体积比水的体积大多倍。

当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器内形成高度真空。

凝汽器的真空形成和维持必须具备三个条件：⑴凝汽器铜管必须通过一定的冷却水量。

⑵凝结水泵必须不断地把凝结水抽走，避免水位升高，影响蒸汽的凝结。

⑶抽气器必须把漏入的空气和排汽不凝结的气体抽走。

4•给水除氧的方式有哪两种？除氧的方式分物理除氧和化学除氧两种。

物理除氧是设除氧器，利用抽汽加热凝结水达到除氧目的；化学除氧是在凝结水中加化学药品进行除氧。

5•除氧器的作用是什么？除氧器的主要作用就是用它来除去锅炉给水中的氧气及其它气体，保证给水的品质。

同时，除氧器本身又是给水回热加热系统中的一个混合加热器, 起了加热给水，提高给水温度的作用。

6•除氧器的工作原理是什么？水中溶解气体量的多少与气体的种类，水的温度及各种气体在水面上的分压力有关。

除氧器的工作原理是：把压力稳定的蒸汽通入除氧器加热给水，在加热过程中，水面上水蒸气的分压力逐渐增加，而其它气体的分压力逐渐降低，水中的气体就不断地分离析出。

当水被加热到除氧器压力下的饱和温度时，水面上的空间全部被水蒸汽充满，各种气体的分压力趋于零，此时水中的氧气及其它气体即被除去。

分散控制系统概述随着我国电力事业的飞速发展，火电厂单机容量及生产过程的控制规模不断增大，运行参数越来越高，主辅机及其相应的热力设备和系统更加复杂；同时电力市场的竞争日趋激烈，这就要求我们的电力生产必须从劳动密集型、设备密集型向信息密集型和知识密集型转变。

以计算机控制为基础的分散控制系统（Distributed Control System）就是在这一转变过程中的产物，简称：DCS,它是继直接作用式气动仪表、气动单元仪表、电动单元组合仪表和组件组装式仪表之后的新一代控制系统。

分散控制系统是生产过程监视、控制技术发展和计算机网络技术应用的产物，它包括了当今热工自动化的所有精华，即：控制（Control）、报警（Alarm）、监测(Monitor)、保护(Protection),简称：CAMP。

从锅炉点火、汽轮机冲转、机组自动同期并网直至正常运行及事故处理的全过程，各种参数的监测、报警信号的发出、装置的调节、控制及设备危险时的保护都由DCS 系统来完成。

实践证明DCS系统可以有效的防止事故扩大，保证设备和人身的安全。

DCS系统的核心是：功能分散、位置分散、操作管理集中。

其主要有以下几大子系统组成：DEH digital electric-hydraulic 数字电液调节系统FSSS furnace safeguard supervisory system 炉膛安全监控系统SCS sequence control system 顺序控制系统DAS data acquisition system 数据采集系统BPS bypass control system 旁路控制系统ETS endanger trip system 危急跳闸系统TSI turbine supervisory instrument 汽机监视仪表其中，SCS、DEH、CCS、FSSS是DCS的四大支柱系统。

我们先来介绍一下DCS系统的硬件组成：（如图所示）这是我公司135MW机组应用的新华公司WDPS-400系统结构。

电厂基本知识问答1、同步发电机的冷却方式分哪几种?各有什么优缺点?答:同步发电机的冷却分为外冷和内冷两种:1、外冷:包括空冷和氢冷空冷:冷却介质为空气,即用空气把发电机内因损耗而产生的热量带走,这种方式结构简单,但冷却效率不高。

最大装机容量可达100MW左右氢冷:冷却介质为氢气,即用氢气把热量带走。

与空气相比,冷却能力高。

通风损耗较小,但结构复杂,需配置储氢设备。

最大装机容量可达200MW 左右2、内冷:包括定子水内冷,转子氢内冷等内冷(直接冷却方式):冷却介质为水、油、氢气,即将氢、水或油通过导线内部,直接把热量带走,与前述两种表面冷却方式相比,冷却能力高,可以缩小发电机体积,节省材料,便于制造大容量发电机,但发电机结构复杂,铜损较大,铁损和机械损耗较小,总损耗相差不多。

2、简述大型单元机组的功率调节方式。

答:大型单元机组的功率调节方式有三种。

1、以锅炉为基础的运行方式在这种方式下,锅炉通过改变燃烧率以调节机组负荷,而汽机则是通过改变调速汽门开度以控制主蒸汽压力。

当负荷要求改变时,由锅炉的自动控制系统,根据负荷指令来改变锅炉的燃烧率及其它调节量,待汽压改变后由汽轮机的自动控制系统去改变调速汽门开度,以保持汽轮机前的汽压为设定值,同时改变汽轮发电机的输出功率。

汽机跟随控制方式的运行特点是:当负荷要求改变时,汽压的动态偏差小而功率的响应慢。

2、以汽机为基础的运行方式在这种方式下,锅炉通过改变燃烧率调节主蒸汽压力,而汽机则以改变调速汽门开度调节机组负荷。

当负荷要求改变时,由汽轮机的自动控制系统根据负荷指令改变调速汽门开度,以改变汽轮发电机的输出功率。

此时,汽轮机前的蒸汽压力改变,于是锅炉的自动控制系统跟着动作,去改变锅炉的燃烧率及其它调节量(如给水量、喷水量等),以保持汽轮机前的汽压为设定值。

这种控制方式的运行特点是:当负荷要求改变时,功率的响应快而汽轮机前汽压的动态偏差大。

3、功率控制方式这种方式是以汽机为基础的协调控制方式,机、炉作为一个整体联合控制机组的负荷及主蒸汽压力,也称为机炉整体控制方式。