第五章SAMA图课件

1、第五章SAMA图,第五章SAMA图,Scientific Apparatus Makers Association ”翻译为中文是美国科学仪器制造协会，英文缩写为SAMA。 SAMA图是美国科学仪器制造协会颁布的图例，是目前世界上广泛使用的控制工程图例之一。 SAMA图是包括所有控制仪表的控制系统结构图，SAMA图例易于理解，能清楚地表示系统功能，它反映控制系统的全部控制功能和信号处理功能，也反应设计者的设计思想（控制策略）。 在设计火电厂的热工控制系统时，首先要根据控制过程的要求，按照SAMA图例绘制过程控制系统的SAMA图，然后根据该SAMA图，再进行DCS组态图的设计,第五章SAMA图,

2、SAMA图是特别重要的一类工程图。目前虽然有一定的标准图例，但各仪表公司在工程设计中还是有自己的一些特殊图形符号。本章将讨论我国常用的控制系统SAMA图，并介绍二个热工控制系统SAMA图。 第一节 SAMA图例 SAMA图例的特点是流程比较清楚，特别是对复杂回路画起来和读起来都较容易。SAMA图的输入输出关系及流程方向与DCS控制组态图比较接近，各控制算法都有比较明确的标志，国际上各大的仪表公司多采用SAMA图（即使用SAMA图例的组态图取代即使用功能模块图例的组态图，如ABB的symphony、艾默生的Ovation和智深 的EDPF）设计控制工程,第五章SAMA图,虽然各公司的SAMA图例

3、有些区别，但SAMA图的许多符号是通用的。常用的SAMA图例有四种，分别表示的含意如下： 表示测量或信号读出功能。一般用来表示从现场传感器或变送器读出信息。 表示自动信号处理。一般用来表示控制站（柜）中仪表（或算法模块）的功能。 表示手动信号处理。一般用来表示在操作站（器）的功能。 表示执行机构。一般用来表示安装在现场的电动、气动和液动等执行器,第五章SAMA图,用SAMA图例表达控制系统工作原理时，常将一些符号画在一起，表示一个具体的模块（仪表）具有哪些功能，这样在SAMA图又清楚地表达了使用多少功能模块。常见SAMA图例按功能进行分类，如表5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6所示

4、,第五章SAMA图,第五章SAMA图,第五章SAMA图,第五章SAMA图,第五章SAMA图,第五章SAMA图,第五章SAMA图,第二节 SAMA图应用举例 一、单冲量控制系统的SAMA图 火电厂中单冲量调节系统有：除氧器水位、凝汽器水位、轴封压力控制、二抽母管压力控制、冷凝器压力控制、高加水位控制、轴封漏汽压力控制、低加水位控制、汽封水位控制、稳压箱水位控制、连排扩容水位控制、工业水箱水位控制、吹灰给水控制控制、暖风器水位控制、暖风供汽压力控制、连续排污控制和磨热风控制等。 这种单冲量控制系统的SAMA图如图5-1所示，现对该图的符号功能解释如下,第五章SAMA图,图5-1 单回路调节 系统S

5、AMA图,第五章SAMA图,LTTEFT分别是水位、温度和流量变送器，它们都是模拟输入量。 和H/为偏差报警，即当测量值与给定值之差的绝对值超过某一设定值时，输出逻辑1信号，之所以用偏差报警，是因为在实际调节过程中被控量与给定值相差过大时，可能调节系统已经有问题了，这时要切掉自动，让输出保持自动时的最后数值，待测量值与给定值的差值恢复到正常范围内，再切回自动,第五章SAMA图,这里的六边形1是与逻辑图连接符号，1为连接编号。 菱形A的输出为PI调节器的给定值。 是相减（或偏差）符号；K和是比例和积分符号； 和的是对PI的算法输出进行上、下限幅。 TRACK是跟踪。实际的阀位反馈量是，但因控制室

6、采用操作员站或手操器，所以引入到DCS现场控制站的阀位反馈量，是由手操器转换后的信号，即图中的外跟踪信号，这个信号对DCS系统而言相当于一个模拟输入信号，它是一个15V或420mA的模拟输入量,第五章SAMA图,六边形6是与逻辑图连接的符号，它是一个外跟踪开关，当它输出为逻辑1时，PI模块处于跟踪状态，PI模块的输出等于阀位反馈值(外跟踪信号)，而当六边形6输出为逻辑0时，PI模块恢复正常运算，输出就是PI运算的结果。 和H/也为偏差报警，即当PID算法的输出与阀位反馈值(实际现场执行器的输出)相差过大时，可能是手操器或现场执行机构有故障，这时报警信号送至六边形2，通过逻辑电路将系统从自动切换

7、到手动，输出保持不变或接受人为调整,第五章SAMA图,六边形5是与逻辑图连接的符号，它表示手操器“手动自动”状态。当六边形5的状态为逻辑0时，表示手操器为手动状态，操纵变量有手动控制；当六边形5的状态为逻辑1时，表示手操器为自动状态，系统的输出受PI模块控制,第五章SAMA图,六边形3、4是与逻辑图连接的符号。六边形3是程控切手动；六边形4是程控切自动。 F(x)为执行器，ZT为位置变送器，它输出的是实际的阀位反馈信号，可能是420mA的信号，也可能是15V的信号，它与手操器有关，如果不用手操器，也可直接引入DCS系统作为实际的阀位反馈信号,第五章SAMA图,与图5-1对应的单回路调节逻辑控制

8、图如图5-2所示。在图5-2中，左边的六边形和椭圆形为开关量输入模块；右边的六边形为开关量输出模块。 控制手操器切手动的信号有3个：由六边形1输出的测量值与给定值差值报警信号；由六边形2输出的算法输出与阀位反馈差值报警信号；由椭圆形输出程控切手动信号。三者为“或”运算，即只要有一个输出为“1”，则手操器切手动,第五章SAMA图,控制手操器自动状态的信号为两个信号的“与”，即除由椭圆形开关量模块输出程控自动逻辑信号外，另一个信号为由not输出的切手动信号，也就是说若有报警信号存在，则在操作员站上置手操器自动的命令将不起作用，只有报警解除后手操器不为手动时，手操器才能投自动，这样便可防止在有故障存

9、在时误操作手操器。 跟踪开关也接受两个信号的与，其分析与手操器投自动类似。（即若有报警信号存在，手操器为手动方式，六边形6（跟踪）输出为1,第五章SAMA图,图5-2单回路调节逻辑控制框图,第五章SAMA图,二、凝汽器的水位控制SAMA图 凝汽器水位控制是通过调节进入凝汽器的补充水量来实现的，如图5-3所示。凝汽器水位由补水泵和补水调节阀共同完成，补水泵提供补水压头，补水调节阀负责控制进入凝汽器的补水流量。 与图5-3对应的凝汽器水位控制的SAMA图如图5-4所示，这也是一个单回路调节系统,第五章SAMA图,第五章SAMA图,图5-4凝汽器水位调节的SAMA图,第五章SAMA图,图中：LT是凝

10、汽器水位变送器，输出是模拟量信号；为凝汽器水位信号和凝汽器水位给定值的差值；K为比例积分调节器（或比例积分调节模块），即PI调节器（模块），它接受输出的差值信号，并进行PI运算；T为手动自动切换开关；左侧的A为模拟信号发生器，当T打到手动时，改变A的输出，就可改变阀门开度；右侧的A也为模拟信号发生器，改变A的输出，可改变凝汽器水位设定值；V为速率限制器，它对运行人员手动设定的凝汽器水位给定值进行速率限制，防止当水位给定值变化大时，引起凝汽器水位大幅波动；f(x)为执行机构，在自动状态时，执行机构接受PI的调节指令控制补水调节阀的开度。在手动状态时，执行机构接受运行人员的手动操作指令以改变补水调

11、节阀的开度,第五章SAMA图,凝汽器水位调节的工作原理可简述为：在投入自动时，水位信号与经过速率限制器限制的水位给定值信号相比较，差值送入PI调节器：当水位低于给定值时，PI调节器的调节指令指挥执行机构开大补水调节阀；反之，使执行机构关小补水调节阀。当出现凝汽器水位测量信号故障等情况时，通过手动自动控制站的判断，将自动方式切换为手动方式，由运行人员通过手动操作对凝汽器水位进行控制,第五章SAMA图,三、除氧器压力控制SAMA图 除氧器的主要作用是将锅炉给水中的氧气（包括其他气体）除掉。它还是汽轮机汽水系统中的一级加热器，并担负着汇集各种疏水、化学补充水的任务。除氧器水箱的体积比较大，储存了足以

12、保证向锅炉提供所需的给水量。锅炉给水中如果含有氧气，就会使管道及锅炉受热面遭受氧化腐蚀；如果含有其他气体，还会妨碍传热。为此，必须将给水中的氧气及其他气体除掉。在一定的压力下，水的温度越高，气体的溶解度就越小。如果将水加热至沸腾温度，气体在水中的溶解度就会大大减小，溶解在水中的气体就会被分解出来，不断地向外逸出,第五章SAMA图,水的压力不同，其沸腾温度也不同。因此，只要将给水加热到该压力下的沸腾温度，就能将给水中的氧气及其他气体排除。除氧器通常利用汽轮机的某级抽气作为热源，将给水加热到沸腾温度。如果采用控制温度的方法除氧，则存在着温度测量迟延打、测点难于选择等问题。然而，饱和水温度和饱和压力

13、值具有一一对应关系，所以，只要控制除氧器内蒸汽空间的压力为饱和值，就能保证将给水加热到饱和温度，从而达到除氧的目的,第五章SAMA图,除氧器有定压和滑压两种运行方式，相应的压力控制系统也有两种形式： 1.定压运行除氧器压力控制系统 PP0, PP0, 2.滑压运行除氧器压力控制系统,K,P,P0,第五章SAMA图,为减小定压运行时抽汽压力损失，提高机组的运行效率，目前大型机组除氧器均采用滑压运行方式。该方式是将除氧器加热蒸汽阀开足，除氧器压力接近抽汽压力（只差管路压力损失），这样除氧器压力就随负荷变化而变化，负荷大时，压力高；负荷小时，压力低。一般情况下，不对压力进行调节，压力只靠汽轮机抽汽来

14、自然保持，但是当汽轮机负荷低于一定值时，要将辅助汽源的蒸汽送入除氧器以维持最低的允许压力,第五章SAMA图,图5-5是某300MW机组除氧器压力控制SAMA图。 在低负荷阶段，4段抽汽压力低于150KPa时，除氧器压力由辅助蒸汽联箱的蒸汽来保证。除氧器压力定值由运行人员设置，除氧器压力偏差经调节器运算，通过除氧器辅助蒸汽调节阀进行控制。 PP0, P 150KPa时，通过SCS打开除氧器4段抽汽隔离门，此后即进入滑压运行阶段,第五章SAMA图,在滑压运行阶段当4段抽汽压力P 150KPa时，通过SCS打开除氧器4段抽汽隔离门，此后即进入滑压运行阶段。而除氧器辅助蒸汽调节阀则由于除氧器压力升高，压力定值未变而自动关闭。 为了防止汽轮机跳闸时除氧器压力骤降而使给水泵汽化，发生跳闸时，在跳闸瞬间除氧器压力定值跟踪另一较高压力定值，由于此时除氧器压力下降，除氧器辅助蒸汽调节阀自动打开，除氧器压力调节重新恢复定压方式。运行人员可手操改变压力定值，使除氧器压力逐步下降。 当除氧器压力或4段抽汽压力信号故障时，将除氧器辅助蒸汽调节阀切为手动方式,第五章SAMA图,第五章SAMA图,除氧器压力控