热控专业简介(基础系统介绍).ppt

热控专业简介 热控专业概述 如果把火力发电厂比作一个人的话 机务专业相当于人的躯干 电气专业相当于人的动静脉与气管 热控则相当于人的大脑和神经系统 它将现场的数据时时传递到各个微处理单元 电子设备间各系统机柜处理器 数据经过处理再传至crt画面 待运行人员实施监控设备的运行工况 发出控制指令 热工专业介绍 热控测量仪表 温度仪表 1 双金属温度计由于两种金属的热膨胀系数不同 双金属片在温度改变时 两面的热胀冷缩程度不同 因此在不同的温度下 其弯曲程度发生改变 利用这一原理 制成温度计叫双金属温度计 温度仪表 2 压力式温度计原理 压力表式温度计是根据在封闭容器中的液体 气体或低沸点液体和饱和蒸汽 受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制作的 并用压力来测量这种变化 从而测得温度 压力表式温度计主要由以下三部分组成 1 温包 温包是直接与被测介质相接触来感受温度变化的元件 因此要求它具有高的强度 小的膨胀系数 高的导热率以及抗腐蚀等性质 根据所充工作介质和被测介质的不同 温包可用铜合金 钢或不锈钢来制造 2 毛细管 它是用铜或钢等材料冷拉成的无缝圆管 用来传递压力的变化 3 弹簧管 它就是一般压力表用的弹性元件 温度仪表 3 热电阻热电阻测温原理 它是基本导体或半导体材料的电阻值 随温度的变化而变化 电阻值与温度成一定函数关系 再用显示仪表测出热电阻的电阻值 从而得出与电阻值相对应的温度值 金属热电阻的电阻值与温度在某一范围内基本呈线性关系 例pt100元件 100 对应0度 约0 4 不到上升1度 热电阻元件测温一般都采用三线制接法 主要是为了减少线路电阻随环境温度变化带来的测量误差 目前有单位采用四线制 在我国 标准化的热电阻现有铂的和铜的两种 目前铂热电阻的测量上限用到650 常用的铂热电阻有pt50和ptl00两种分度 标称电阻值分别为r0 50 和r0 100 铜热电阻的价格便宜 线性度好 怕潮湿 易被腐蚀 常用的铜热电阻有cu50和cul00两种分度 标称电阻值分别为r0 50 和r0 100 铂电阻 pt100 200 850 铜电阻 cu50 cu100 50 150 镍电阻 ni100 60 180 温度仪表 采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差 这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥 热电阻作为电桥的一个桥臂电阻 其连接导线 从热电阻到中控室 也成为桥臂电阻的一部分 这一部分电阻是未知的且随环境温度变化 造成测量误差 采用三线制 将导线一根接到电桥的电源端 其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上 这样消除了导线线路电阻带来的测量误差 温度仪表 热电阻常见故障原因及处理 温度仪表 4 热电偶两种不同材料的导体或半导体a和b焊接起来 构成一个闭合回路 当导体a和b的两个执着点1和2之间存在温差时 两者之间便产生电动势 因而在回路中形成一个大小的电流 这种现象称为热电效应 如图所示 两种不同材料的导体或半导体a和b焊接起来 构成一个闭合回路 置于被测温度为t的介质中 称为工作段 另一端为自由端 放在温度为t0的恒定温度下 当工作段的被测介质温度发生变化时 热电势也随温度发生一定规律的变化 热电偶产生的热电动势 其大小只与电极材料与两端的温差有关 而与热电极的长度和直径的粗细无关 采用热电偶为测量元件的变送器称之为热电偶温度变送器 从外观上看 热电阻和热电偶温度变送器没有太大的区别 补偿导线介绍考虑到热电偶材料是贵金属不能做得很长 节约材料费用就需采用补偿导线 补偿导线实际上是一对在规定温度范围内0 100 使用的热电偶丝 采用与热电偶电极材料相同的金属材料或在一定温度范围内 热电特性与所配接的热电偶相同 且价格低廉的金属材料作成 补偿导线可延长参考端温度 可在测温中作为热电偶与二次仪表的连接导线使用 补偿导线使用注意几点补偿导线必须与相应的热电偶配用 补偿导线有正负极性 不能接错 补偿导线与热电偶连接点温度不能超过所规定的使用范围 温度仪表 热电偶的定律1热电偶均质导体导体定律 两种均质金属组成的热电偶 其电势大小与热电极直径 长度及沿热电极长度上的温度分布无关 只与热电极材料和两端温度有关 热电势大小是两端温度的函数之差 如果两端温度相等 则热电势为零 如果材质不均匀 则当热电极上各处温度不同时 将产生附加热电势 造成无法估计的测温误差 2热电偶的中间导体定律 在热电偶回路中插入第三 四种导体 只要使插入导体的两端温度相等 且插入导体是匀质的 则无论插入导体的温度分布如何 都不会影响原来热电偶的热电势的大小 3热电偶的中间温度定律 热电偶在接点温度为t to时的热电势等于该热电偶在接点温度为t tn和tn to时相应的热电势的代数和 温度仪表 热电偶常见故障原因及处理 温度仪表 5 温度变送器的作用有人说是测量温度的 这是不对的 其作用是将检测的热电偶或热电阻等温度信号转变为标准的仪表信号如4 20madc 或者1 5vdc 6 温度开关传统的温度开关多为机械式 其分为 蒸气压力式温控器 液体膨胀式温控器 气体吸附式温控器 金属膨胀式温控器 7 非接触式温度计靠红外辐射 亮度 色差等方法感应 比较 得出被测物件温度 好处是可遥测 量程大 可测极高温物件 如红外测温计 亮度测温计等 作为工厂辅助测温元件是不可缺少的 返回目录 压力测量的基本概念 在物理概念中 压力是垂直作用在单位面积上的力 是工业生产中的重要参数之一 在压力测量中 常有绝对压力 表压力 负压力和真空度之分 所谓绝对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力 用符号pj表示 地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力 用pq来表示 绝对压力与大气压力之差 称为表压力 有pb来表示 即pb pj pq 当绝对压力值小于大气压力值时 表压力为负值 即负压力 此负压力值的绝对值 称为真空度 用pz来表示 p表 p真 p绝 p绝 绝对压力的零线 大气压力线 绝对压力 表压 真空度 的关系 压力仪表 压力仪表 1 压力表从表盘直径看最常见的有60mm 100mm 150mm三种规格 从接口看最常见的有m20x1 5 1 2npt 法兰连接 有法兰尺寸和耐压等级要求 压力测点选择遵循原则与注意事项取压口不能处于管道弯曲 分叉和能形成涡流的地方 当管道内有突出物时 取压口应选在突出物之前 在阀门前附近取压时 则与阀门的距离应大于管道直径的2倍 在阀门后附近取压时 则与阀门的距离应大于管道直径的3倍 取压口的选择不能在有涡流的地方 测量流动介质 取压点与流动方向垂直 测液体压力 取压点在管道下部 测气体压力 取压点在管道上部 在安装取压管时 取压管内端面与管道内壁必须保持齐平 不应有突出物或毛刺 取压点与压力表安装处之间距离应尽量短 一般长度不超过50米 取压点与压力表之间应装切断阀或三通阀 测量波动剧烈的压力时 二次阀门后应装缓冲装置 就地装压力表被测介质温度超过70度时 二次阀门前应装u型管或环型管 测量蒸汽压力时 应加装凝液管 对于有腐蚀的介质 应加装充有中性介质的隔离罐 压力表安装地点避免振动 在振动地点安装压力表要加装减振装置 压力表与取压管连接的丝扣应加垫片 高压表应用金属垫 安装地点应便于维护和观察指示值 所有压力表均要配装仪表阀门 一般在取样点装一次阀门 仪表侧装二次阀门 压力仪表 压力仪表 2 压力变送器最常见的分为电容式压力变送器和单晶硅压力变送器 其它还有扩撒硅压力变送器 目前主流压力变送器主流几乎都采用了智能协议 电容式压力变送器 采用结构简单 坚固耐用且极稳定的可变电容形式 可变电容由压力腔上的膜片和固定在其上的绝缘电极所组成 当感受到压力变化时 膜片要产生微微的翘曲变形 从而改变了两极的间距 采用独特的检测电路测电容的微小变化 并进行线性处理和温度补偿 传感器输出与被测压力成正比的直流电压或电流信号 精巧的结构 高性能的材料及先进的检测电路的完美结合 赋予了电容式压力变送器以很高的性能 传感器 压力仪表 单晶硅谐振式传感器 是一块单晶硅芯片上采用微电子机械加工技术 在单晶硅芯片上制成两个完全一致的h形状的谐振梁 并以一定的频率产生振动 其谐振频率取决于梁的长度和张力 其梁的长度已经确定 而张力是随压力变化而变化 从而把压力的变化转换成频率的变化 对差压采用频率差分技术 并将频率差信号直接输出到cpu进行运算和a d转换 压力仪表 3 差压变送器一般使用来测量阻力 液位或者与流量节流元件配套使用测量流量仪表 该类型仪表往往与三阀组或者五阀组配套使用 目前国内应用三阀组较为普遍 对于三阀组类型的仪表有一个开关投用程序 投用三阀组 开正压阀 再关平衡阀 再开负压阀 关闭三阀组 关负压阀 打开平衡阀 关正压阀 压力仪表 4 压力开关1 压力开关是一种简单的 压力控制装置 当被测压力达到额定值时 压力开关可发出 警报或控制 信号 2 压力开关的工作原理是 当被测压力超过额定值时 弹性元件的自由端 产生位移 直接或经过比较后推动 开关元件 改变 开关元件 的通断状态 达到控制被测压力的目的 3 压力开关采用的弹性元件有 单圈弹簧管 膜片 膜盒 及 波纹管 等 开关元件有 磁性开关 水银开关 微动开关 等 4 压力开关的开关形式有 常开式 和 常闭式 两种 5 压力开关的调节方式有 两位式 和 三位式 两种 6 压力开关的参数可调 依实际使用压力范围调节 5 电接点压力表电接点压力表一般有双节点作为报警 或启泵的条件 压力变送器常见故障原因及处理 1 涡轮流量计当被测流体流过涡轮流量计传感器时 在流体作用下 叶轮受力旋转 其转速与管道平均流速成正比 叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值 检测线圈中磁通随之发生周期性变化 产生周期性的感应电势 即电脉冲信号 经放大器放大后 送至显示仪表显示 qv f k 7 1 qm qv 7 2 式中qv qm 分别为体积流量 m3 s 质量流量 kg s f 流量计输出信号的频率 hz k 流量计的仪表系数 p m3 流量计 流量计 2 孔板流量计 充满管道的流体 当它们流经管道内的节流装置时 流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩 从而使流速增加 静压力低 于是在节流件前后便产生了压力降 即压差 介质流动的流量越大 在节流件前后产生的压差就越大 所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小 这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的 流量计 仪表里标准的三种节流元件 a 孔板b 喷嘴c 文丘里管 对于标准节流元件 流体的流量与其差压成 方根 关系q k sqrt p 1 节流装置安装在垂直管道上时 取压口的位置在取压装置的平面上可任意选择 2 节流装置安装在水平管道或倾斜管道上时 取压口的位置选择取决于被测介质的特性 流量计 节流件安装要求节流件沿流体流动方向不能反装 比如孔板安装正确时 其孔板缩口朝向流体前进的方向 流体在节流中心处局部收缩 使流速增加静压力降低 于是在孔板前后产生了静压差 该压差和流量呈一定的函数关系 孔板装反后 其孔板入口端面呈锥形状 流体流经孔板时的收缩程度较正装时小 流束缩颈与孔板距离较正装时远 流体流经孔板后端面时速度比正装时小 使所测流量值随之减少 影响了流量的准确性 垂直度节流件上游端面与管道轴线的垂直度不大于1 不同轴度节流件应与管道同轴 直管段长度节流装置应安装在两段有恒定横截面积的圆筒形直管段之间 最短直管段长度随节流件形式 阻流件形式和直径比而异 流量计 3 浮子流量计 浮子流量计 又称转子流量计 是变面积式流量计的一种 在一根由下向上扩大的垂直锥管中 圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的 浮子可以在锥管内自由地上升和下降 在流速和浮力作用下上下运动 与浮子重量平衡后 通过磁耦合传到与刻度盘指示流量 一般分为玻璃和金属转子流量计 金属转子流量计是工业上最常用的 对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质 由于玻璃材质的本身易碎性 关键的控制点也有用全钛材等贵重金属为材质的转子流量计 流量计 4 涡街流量计 在流体中安放一个非流线型旋涡发生体 使流体在发生体两侧交替地分离 释放出两串规则地交错排列的旋涡 且在一定范围内旋涡分离频率与流量成正比的流量计 流量计 5 超声波流量计 超声波流量计常见的时间差计量 传播速度差法 超声波流量计的特点1 应用范围广2 适用介质多3 原理上不受管径限制 适用于圆形 矩形管道4 可实现非接触测量 了进行移动性测量5 无压力损失 操作费用低6 测量精度不够理想7 介质温度不能太高 受换能器耐温限制 一般 200 8 技术复杂 价格较高9 传播时间法超声波流量计只能用于清洁液体和气体 工作原理 时间差计量 利用顺流和逆流时的传播速度之差与被测流体流速之间的关系求取流速 vp v cos l d sin 声波顺流时的传播时间 t1 t1 声波逆流时的传播时间 t2 t2 流量计常见故障原因及处理 液位料位计 1 差压液位变送器 利用对测量介质的两点之间由于存在液位高度所产生的压差进行测量的变送器仪表 为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大 易疑固等液体液位及引压管线被腐蚀 被堵的问题 而专门生产了法兰式差压变送器 变送器的法兰直接与容器上的法兰相连接 如图所示 作为敏感元件的测量头 金属膜盒 经毛细管与变送器的测量室相通 在膜盒 毛细管和测量室所组成的封闭系统内充有硅油 作为传压介质 并使被测介质不进入毛细管与变送器 p pb pa p g h 液位料位计 2 电浮筒液位变送器 电浮筒是根据阿基米德原理工作的 当液位变化时 浮筒 宽度是沉筒 所受浮力变化 通过支点 使扭力管受力作用后产生扭变 检测元件检测出后 变送器功能模块电路将测量信号经缓冲 放大和电压 电流变换后 输出4 20ma标准电流信号 此时与作用在浮筒上的浮力成正比例变化 液位料位计 3 磁翻板液位变送器 磁翻板式液位变送器是以浮子内磁钢驱动双色薄片的翻转来指示液位的一种新型仪表 主体内磁浮子随液位的升降而上下运动 同时驱使主体外指示器内的双色薄片翻转 有液位时转示红色 无液位时转示白色 液位料位计 4 雷达液位计测量原理 如图所示 t 2d cd ct 2h l d l ct 2只要测得微波的往返时间t 即可计算得到液位的高度h 探测器对时间测量有两种方式 即微波脉冲法及连续波调频法 微波脉冲法 脉冲频率大多为5 6ghz 液位料位计 5 音叉液位开关工作原理 音叉由晶体激励产生振动 按某一频率 当音叉被液体浸没时振动频率发生变化 该频率变化由电子线路检测出来并输出一个开关量 特点 适应性强 介质的电参数 密度对测量不产生影响 结垢 搅动 湍流 气泡 振动 中等粘度 高温 高压等恶劣条件对检测无影响 免于维护 不需调校 说明 音叉开关可用于液位的上下限位报警或控制 上 下限位检测由一选择开关确定 液位料位计 6 浮球 浮标液位控制器 浮标液位控制器利用重力与浮力的原理设计 主要包括浮标和微动开关 当液位变化 浮标内的开关通 断 浮球液位控制器由测量和输出两部分组成 当液位变化时 浮球随之上下移动 从而使磁钢摆动 根据磁性同性相斥原理 使触点接通或断开 液 料 位计常见故障原因及处理 仪表的安全管理 1仪表维护调试工作前应了解工艺及设备的运行状态 并通知运行操作人员 拆装一次仪表或元件时 应切断被测介质通路和仪表动力源 现场操作应有人监护 防止管螺纹或焊缝的断裂 在整定监控系统或调节系统中仪表参数前 应使仪表与受监控设备脱离 2易燃易爆场所的仪表维修仪表开盖检修或调整不应带电进行 仪表维护时应使用防爆工具 3仪器仪表导线 电源 电缆检查仪表盘 台 箱 以及接线盒等应有保护接地 仪表及辅助设备所用熔断丝应符合技术要求 信号导压管和导线应有端子号 电缆应挂牌 电源装置铭牌应齐全鲜明 仪表的安全管理 4监控 联锁和报警系统仪表用于监控 联锁的报警系统仪表及开关等不应随意拆除或短接 报警仪表的试验 复位 消音 记忆以及音调区别等功能应完好 仪表系统所属电磁阀 安全阀 调节阀及调速装置等仪表执行器应定期校验和定位 5防雷 防静电装置检查及修理控制系统 电气系统 仪表盘 柜应设有防雷 防静电装置 并保持完好 防雷 防静电装置的检测与检修应由具有资质的单位进行 并符合规范要求 热控保护 热工保护基本概念 1 开关量信号 热工开关量信号 仅有两种对立状态的逻辑变量 任务是将物理量转换成开关形式用于控制联锁保护回路 热工开关量设备 压力开关 差压开关 液位开关 温度开关 流量开关 位置开关等 2 常开与常闭信号 常开信号 设备正常情况下 接点开路 动作后闭合 常闭信号 设备正常情况下 接点闭合 动作后开路 3 机组保护的级别 机组保护按重要性划分为以下三种 限值保护 根据机组运行状况 对某物理参数报警 并通过对各种执行机构的调节加以限位 联锁保护 联锁保护装置制止误操作 在机组重要辅机故障时 让其它相关设备立即动作 以避免事故进一步扩大 紧急停机 炉保护 当运行中重要监视参数超过允许值时 保护装置立即动作 直至停机 炉 以免事故扩大 锅炉侧的联锁保护 锅炉应有的保护 1 给水系统应有的保护 如汽包水位高低保护 2 锅炉蒸汽系统应有的保护 1 主汽压力超压保护 2 过热蒸汽超压保护 3 锅炉炉膛安全保护 1 锅炉吹扫 2 灭火保护 全炉膛火焰丧失 3 炉膛压力保护 4 mft保护 发出主燃料跳闸指令 1 手动停炉指令 2 全火焰丧失 全燃料丧失 3 炉膛压力高高 低低 4 全部送风机跳闸 5 全部引风机跳闸 6 空预器全停 7 一次风机全停 8 炉水泵 给水泵全停 9 火检冷却风机全停 10 火检冷却风压力低低 11 主汽压力高 12 ccs fsss电源丢失 12 汽包水位高高 低低 13 一级过热器出口联箱出口温度高 螺旋管壁温度高等 14 机跳炉信号 大联锁 5 当mft动作时 会有下列项目动作 1 关闭燃油电磁阀 切断燃油供给 2 停所有给粉机 3 停所有排粉机 4 关全部一次风挡板 切断煤粉供给 5 保持25 风量 进行炉膛吹扫 炉膛吹扫是复位mft信号的必要条件 6 锅炉辅机保护 1 锅炉辅机联锁 2 制粉系统联锁 3 磨煤机油压联锁 4 辅机轴承温度联锁 汽机侧的联锁保护 紧急停机保护 ets 汽轮机电超速保护 凝汽器润滑油压低保护 三选二 真空低保护 三选二 炉跳机保护 mft动作 高压差胀保护 手动紧急停机 deh失电停机保护 轴向位移保护 发电机内部故障停机保护 如断水 漏氢 差动等 轴瓦振动高 轴瓦温度高 其他保护 电超速 高加水位保护 汽轮机后气缸超温 抽气逆止门逆流保护 热工保护误动 拒动的原因 1 dcs软 硬件故障 因dcs软 硬件故障而引起的保护误动也时有发生 主要原因是信号处理卡 输出模块 设定值模块 网络通讯等故障引起 2 热控元件故障 因热工元件故障 包括温度 压力 液位 流量 阀门位置元件 电磁阀等 误发信号而造成的主机 辅机保护误动 拒动占的比例也比较大 主要原因是元件老化和质量不可靠 单元件工作 无冗余设置和识别 3 电缆接线短路 断路 虚接 电缆接线断路 断路 虚接引起的保护误动主要原因是电缆老化绝缘破坏 接线柱进水 空气潮湿腐蚀等引起 4 热控设备电源故障 热控设备电源接插件接触不良 电源系统设计不可靠导致 电磁阀失去电源而导致拒动或误动 5 人为因素 因人为因素引起的保护误动大多是由于热工人员走错间隔 看错端子排接线 错强制或漏强制信号 万用表使用不当等误操作等引起 如在检修后忘记合仪表电源开关 检修后仪表二次门忘记开启等引起 6 设计 安装 调试存在缺陷 热控自动控制 调节阀由执行机构和阀体部件两部分组成 其中执行机构是调节阀的推动装置 它按信号压力的大小产生相应的推力 是推杆产生相应的位移 阀体是调节阀的调节部分 它直接与介质接触 由于调节阀的阀芯作用 改变调节阀的节流面积 达到调节目的 按执行机构划分 气动执行机构 电动执行机构 液动执行机构 按执行机构的运行方式分为直行程和角行程两类 调节阀 调节阀 调节阀的阀芯不一样 其流量特性曲线 依据阀芯大致分为四种情况 快开直线等百分比抛物线 气动执行机构 调节阀的作用方式只是在选用气动执行机构时才有 其作用方式通过执行机构正反作用和阀门的正反作用组合形成 组合形式有4种即正正 气关型 正反 气开型 反正 气开型 反反 气关型 通过这四种组合形成的调节阀作用方式有气开和气关两种 执行机构的正反作用执行机构的正反作用是指 当气信号增加时阀杆向下移动 则为正作用 反之为反作用 上进气为正作用下进气为反作用 气动执行机构 气开和气关是针对整个执行器所说的 就是执行机构 调节阀的这个系统 气动信号增加 执行器流通量口径增加为气开 反之 为气关 气关气开气开气关 故障开故障关fo fc 当调节阀失气后阀位处在开位置就为气开阀 当调节阀失气后阀位处在关位就为气关阀 对于失电后阀位可能处在开位 关位 原位 保持 因型号而不同 气动阀门定位器是按力平衡原理设计工作的 如图所示当通入波纹管的信号压力增加时 使杠杆2绕支点转动 档板靠近喷嘴 喷嘴背压经放大器放大后 送入薄膜执行机构气室 使阀杆向下移动 并带动反馈杆 摆杆 绕支点转动 连接在同一轴上的反馈凸轮 偏心凸轮 也跟着作逆时针方向转动 通过滚轮使杠杆1绕支点转动 并将反馈弹簧拉伸 弹簧对杠杆2的拉力与信号压力作用在波纹管上的力达到力矩平衡时仪表达到平衡状态 此时 一定的信号压力就与一定的阀门位置相对应 气动执行机构 以上作用方式为正作用 若要改变作用方式 只要将凸轮翻转 a向变成b向等 即可 所谓正作用定位器 就是信号压力增加 输出压力亦增加 所谓反作用定位器 就是信号压力增加 输出压力则减少 电气阀门定位器工作原理阀门定位器是在力平衡系统上工作 在稳定状态下系统通过反馈回路而达到平衡 当磁性装置的力矩由于输入信号的变化 摩擦或对工艺的流体反应等原因而变化时 使得力与反馈弹簧对于执行机构杆的位移所作的反应不平衡 阀门定位器调节其馈送给执行机构的输出压力 所以回路得到平衡 阀杆维持在对应于阀门定位器输入信号的一个位置 电动执行机构 电动执行机构包括伺服放大器及执行机构两大部分 其中执行机构又分为电机 减速器及位置发送器三大部件 来自调节器的电流信号ii 4 20ma 作为伺服放大器的输入 与阀的位置反馈信号if进行比较 当输入信号和反馈信号比较差值不等于零时 其差值经伺服放大器放大后 控制两相伺服电机按相应的方向转动 再经减速器减速后使输出轴产生位移 同时 输出轴位移又经位置发送器转换成阀的反馈信号if 当反馈信号与输入信号相等时 伺服放大器无输出 电机不转动 执行机构就稳定在与输入信号相应的位置上 电动执行机构的输出轴位移和输入信号成线性关系 开关阀 开关阀指只有开 关两种状态的阀门 种类很多 按阀体分最常见的有蝶阀 球阀 按执行机构分 气动 电动阀 这是一个气动双作用汽缸阀从结构上看两个进气排气孔 一个阀位指示 其附件最重要有 电磁阀反馈开关 状态开关 过滤减压器 自动控制基础知识 1 控制系统中常用的名词术语被控对象 自动控制系统中 工艺参数需要控制的生产过程 设备或机器等 被控变量 被控对象内要求保持设定数值的工艺参数 如锅炉水位 操纵变量 受控制器操纵的 用以克服干扰的影响 使被控变量保持设定值的量 如锅炉给水 扰动量 除操纵变量外 作用于被控对象并引起被控变量变化的因素 设定值 被控变量的预定值 偏差 被控变量的设定值与实际值之差 2 分类控制系统具有各种各样的形式 但总的来可分为两大类 即开环系统和闭环系统 开环系统的输出信号不反馈到系统的输入端 因而也不对控制作用产生影响的系统 称为开环控制系统 闭环系统的输出通过测量变送环节 又反回系统的输入端 与给定信号比较 以偏差的形式进入调节器 对系统起控制作用 整个系统构成一个封闭的反馈回路 这种控制系统被称为闭环控制系统 自动控制基础知识 简单控制系统又称单回路控制系统 是指由一个被控对象 一个测量变送器 一个调节器一个调节阀所组成的单回路闭合控制系统 调节器是将变送器来的测量信号与给定值进行比较后 对偏差信号按一定的调节规律进行运算 并将运算的结果以统一的信号输出 去控制执行器动作 调节器最基本的调节规律有 比例调节规律 积分调节规律 微分调节规律 比例积分调节规律 比例微分调节规律 比例积分微分调节规律 自动控制基础知识 基本调解器 比例p 积分i 微分d比例p 有两种表示方式 比例度 和增益k k 1 k增大 系统的稳定器变差 控制质量提高 纯比例调节时 k 输出 输入比例度与放大倍数kp成反比 kp越大 比例作用越强 优点 控制及时 缺点 存在余差 所谓余差就是指过渡时间终了时 被控变量所达到的新的稳态值与设定值之间的差值 余差的值随着调节器的放大倍数kp的增大而减小 但是余差不能靠放大倍数的增大而完全消除 为了消除余差 必须引进积分作用 积分i 积分时间以ti 分 来表示 积分作用的基本目的是在系统经受干扰后使系统输出返回设定值 即消除余差 ti 系统稳定性 ti 积分作用越强 积分时间ti 1 ki越短 积分作用越强 消除余差越快 ti太小 系统振荡加剧 优点 消除余差 缺点 控制不及时 常与比例组合起来用 自动控制基础知识 微分d 微分时间以td 分 来表示 微分作用的基本目的是能补偿容量的滞后 使系统稳定性改善 从而允许使用高的增益 并提高响应速度 td 作用强 太强会振荡 控制器的输出信号与偏差信号的变化速度成正比 微分时间td越大 微分作用越强 优点 超前控制 缺点 其输出不能反映偏差的大小 不能单独用在比例作用的基础上增加微分作用就提高了系统的稳定性 加入适当的微分作用是有好处的 但微分作用不能加得过分 否则反应速度过快 反而会引起过分的振荡 这是不利的 由于这时的kp值较纯比例作用时的kp为大 所以余差比纯比例作用时为小 这就是说 微分作用只能使余差减小 而不能消除余差 自动控制基础知识 调节器参数的整定经验法 如表 a 流量系统pi控制b 液位系统p控制c 压力系统pi控制d 温度系统pid控制临界比例度法比例调节 慢慢增大k 直至临界等幅振荡 测出kmax和p衰减曲线法响应曲线法 自动控制基础知识 复杂控制系统是多变量的 具有两个以上变送器 控制器或执行器所组成的多个回路的控制系统 所以又称为多回路控制系统 分类串级控制系统均匀控制系统比值控制系统开环比值控制单闭环比值控制双闭环比值控制变比值控制带逻辑提量的比值调节系统前馈控制系统自动选择性调节系统 自动控制基础知识 串级控制系统串级控制系统是两个调节器相串连 主调节器的输出作为副调节器的设定 副调节器的输出控制执行器动作 如图所示 串级控制系统的优点是 不仅能迅速克服作用于副回路的干扰 而且对作用于主对象上的干扰也能加速克服过程 副回路具有先调 粗调 快调的特点 主回路具的后调 细调 慢调的特点 并对于副回路没有完全克服掉的干扰影响能彻底加以克服 因此 在串级控制系统中 由于主 副回路相互配合 相互补充 充分发挥了控制作用 大大提高了控制质量 串级系统参数整定的方法是先副后主 先比例次积分后微分的原则 自动控制基础知识 锅炉给水自动调节的任务是使给水量跟踪锅炉的蒸发量 并使汽包液位保持在工艺允许的范围内 液位控制是有以下三种 单冲量控制 即以水位为唯一调节信号的单参数 单回路控制系统 双冲量控制 即以蒸汽流量作为补充信号的双参数控制系统 三冲量控制 即以给水流量 主蒸汽流量作为补充信号的三参数控制系统 dcs plc fcs介绍 分散控制系统distributedcontrolsystem dcs 是一种以多个微处理器为基础的控制系统 对电厂生产过程中的监视 控制 调节 报警 保护等功能分别由该控制系统内的各个微处理器来完成 它是一种在控制功能上分离 在布置上分散 在管理上集中的自控系统 dcs兼有模拟控制和计算机控制技术的优点 采用了crt技术 计算机技术和现代控制技术 是具有记忆 逻辑判断 数据处理等功能的智能自动控制系统 由于该控制系统采用容错技术 冗余技术和自诊断技术 可确保控制系统本身具有高度可靠性 数据采集系统dataacquisitionsystem das 数据采集系统是整台机组在启动 停止 正常运行和事故工况下的主要监视手段 通过lcd显示和打印机等人 机接口装置向运行人员提供各种实时参数或经过处理的信息以指导运行操作 其主要功能有 工艺过程变量的扫描和处理 过程变量包括一次参数 二次参数 计算值 以及设备运行状态 对过程变量的处理包括正确性判断 数字滤波 非线性校正 工程单位转换等 显示 包括操作显示 成组显示 棒状图显示 模拟图显示 趋势图显示 报警显示等 制表打印 包括定时制表 请求打印 事故追忆打印 事故顺序记录 soe 等 历史数据存储和检索 性能计算 包括机组热耗 锅炉效率 汽机效率等计算 模拟量控制系统modulatingcontrolsystem mcs 是实现锅炉 汽轮机及辅助系统参数自动控制的总称 在系统中 常包含参数自动控制及偏差报警功能 其输出量为输入量的连续函数 在进口工程文件中也可称闭环控制系统ccs closedloopcontrolsystem 对于要求全自动启停的单元机组 自动控制系统设计应能实现全程自动调节 现常规亚临界机组仅能实现给水全程控制 mcs的具体功能要求 在dcs技术规范书中详细提出 模拟量控制系统包括下列主要调节回路 机组协调控制 ccs 锅炉启动控制炉膛压力控制送风控制氧量校正给煤控制燃油流量和压力控制磨煤机风量控制磨煤机出口温度控制二次风挡板控制过燃风挡板控制过热蒸汽温度控制 再热汽温度控制分离器水位控制一次风压力控制给水控制给水泵最小流量再循环控制除氧器水位控制除氧器压力控制高压加热器水位控制低压加热器水位控制汽机润滑油温度控制发电机氢气温度控制eh油温度控制暖风器疏水水位控制凝汽器热井水位控制等 顺序控制系统sequencecontrolsystem scs 对某一工艺系统或主要辅机按一定规律进行控制的控制系统 属于开环控制或逻辑控制之列 根据电厂工艺系统及辅机设备特点 划分若干子组级功能组进行控制 并完成相应的联锁保护 百万机组投标设计均考虑机组级自启停 aps 功能 但设置若干断点 以与工艺系统的可控性相符 1 现600mw及以上工程主要采用功能组级和子组级程序控制 并考虑设置分若干个断点的机组级顺控 通过lcd和鼠标发出一个成组起停指令 可以实现功能组级和子组级中所有设备的顺序起停控制 工程设计应列出被控对象的起动许可条件和闭锁停运条件 2 顺序控制具有下列功能 1 根据运行人员指令实现程序暂停或中断 2 根据运行人员指令实现顺序跳步功能 3 顺序执行过程中发生故障时自动中断程序 报警并使设备处于安全状态 4 lcd上能显示操作指导 设备和顺序执行状态以及各种报警信息 功能组级和子组级顺序控制项目有 烟风系统挡板控制疏水系统控制送风机控制引风机控制空预器控制一次风机控制炉膛吹扫 油系统泄漏试验以及点火油枪控制 在fsss中实现 燃烧器配风器挡板控制 在fsss中实现 磨煤机控制 在fsss中实现 给煤机控制 在fsss中实现 电动给水泵控制汽动给水泵控制凝汽器真空系统控制凝汽器阀组控制锅炉 汽机疏水阀控制汽机辅机控制 盘车 润滑油泵等 供油泵子组循环水泵子组厂用电源系统子组发电机及变压器子组 炉膛安全监控系统furnacesafetyguardsupervisorysystem fsss fsss系统功能包括炉膛安全系统furnacesafetysystem fss 和燃烧器控制系统burnercontrolsystem bcs 在欧洲也可称燃烧器管理系统burnermanagementsystem bms fsss系统提供磨煤机 燃烧器 点火装置的启停和运行控制 bcs 以及炉膛安全监测和保护 fss 系统设计应符合美国nfpa85标准的有关规定和锅炉制造厂的要求 主要功能包括 1 炉膛吹扫 当发生mft后 将炉膛和烟道内的可燃物吹掉 2 油系统泄漏试验 在炉膛吹扫时自动进行 试验的目的是检查燃油跳闸阀 油管路和各角阀有无泄漏 避免点火时爆燃 3 点火油枪控制 4 低负荷 启动 油枪控制 包括炉膛与风箱差压控制 5 火焰检测及灭火保护 6 磨煤机和给煤机控制 7 燃油跳闸保护 oft 8 主燃料跳闸 mft 9 燃烧器及相应给煤机 磨煤机组的控制 10 在发生runback时 按要求切除部分投入的燃烧器 数字式电液控制系统digitalelectro hydrauliccontrol deh 一般情况下 汽机deh均随汽轮机成套提供 deh的主要任务是完成汽机的转速和负荷控制功能 为实现全厂控制系统软硬件平台一体化的思路 若条件许可 争取使deh与机组dcs选型一致 通过deh与dcs的双向冗余通讯接口 可实现deh同dcs操作员站共享 汽轮机数字电液控制系统 deh 可以实现汽机从盘车开始到带满负荷及正常运行的监视与控制 操作人员可以通过操作员站对汽机的目标转速 目标负荷 升速率和升负荷率进行设定 并对阀门进行手动操作 deh系统介绍 deh系统由被控对象 crt图像站 数字控制器及eh油系统构成 deh系统的工作原理 deh系统的被控对象示意图deh系统的原理框图 deh系统介绍 1 实现汽轮机的自动启停2 实现汽轮机的转速与负荷自动控制3 实现汽轮发电机组的运行监控4 实现汽轮发电机组的自动保护 1 超速防护系统 opc 2 机械超速和手动脱扣系统 3 危急遮断控制系统 ets 给水泵汽轮机电液控制系统micro electro hydrauliccontrol meh 实际上也是数字电液控制系统 但为了与大汽轮机的 deh 相区别 习惯上称为 meh meh系统的主要任务是通过控制给水泵汽轮机的转速来控制至锅炉的给水流量 该系统接受dcs给水控制系统的转速指令 通过调节小汽机进汽调门开度控制给水泵汽机的进汽量 以满足锅炉给水流量需求 旁路控制系统bypasscontrolsystem bpc bpc是汽轮机高 低压旁路的自动投入及蒸汽压力 温度自动控制系统的总称 旁路控制系统通常纳入单元机组dcs 并能与协调控制系统 ccs 汽机deh系统配合 以实现各种不同运行工况的要求 旁路系统的功能有 1 在机组启动过程中 控制锅炉升压 实现快速启动 并回收工质 启动旁路仅有此功能 2 在机组正常运行期间 负荷变化较大时 防止锅炉超压 起到压力调节和超压保护作用 如日照电厂一期 3 在汽机甩负荷时 允许锅炉在最低负荷下稳定运行 以及停机不停炉 具有fcb功能 汽轮机监视仪表turbinesupervisoryinstruments tsi 汽机本体监测仪表系统对汽机转子 汽缸和轴承等部件运行参数进行连续监视 并将模拟量信号 报警或跳闸信号通过硬接线方式送至dcs deh ets系统 并采用通讯方式将tsi信号送至汽机振动监测和故障诊断系统 tdm tsi的监视项目包括 汽机转速轴向位移汽机零转速 兼有键相功能轴承振动偏心率汽缸相对 绝对膨胀 厂级实时监控系统plantsupervisoryinformationsystem sis sis是全厂单元机组dcs及各辅助控制系统的最上层网络 sis通过与生产级监控层的网络接口采集来自现场实时数据信息 对全厂的实时过程进行生产过程的信息采集与处理 性能计算与分析 过程优化控制 状态监测等 为机组的运行管理提供指导 确保整个电厂生产保持在最佳状态 同时 该系统通过通讯接口为全厂管理信息系统 mis 提供所需的有关实时信息 通过以上两个信息网络 可有效地提高电厂的现代化管理水平 并增大整个电厂生产及管理过程的透明度 plc介绍 可编程控制器 programmablecontroller 是以微处理器为基础 综合了计算机技术 自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置 是将计算机技术应用于工业控制领域的新产品 早期的可编程控制器主要用来代替继电器实现逻辑控制 因此称为可编程逻辑控制器 programmablelogiccontroller 简称plc plc实质上是一种工业控制计算机 随着技术发展 现代可编程控制器的功能已经超过了逻辑控制的范围 plc著名品牌美国a b公司 allen bra