华能瑞金电厂2×350MW超临界机组DCS应用软件设计技术报告

1、 合同编号：TW-CA-045-2007A报告编号： 华能瑞金电厂2350MW超临界机组DCS应用软件设计技术报告技术报告西安热工研究院二 八 年 五 月 注 意 事 项1.本技术报告的著作权属西安热工研究院，未经我院的书面许可，任何单位与人员不得部分复制本报告或擅自公开发表；2.凡注明了密级的技术报告，任何部门与人员均不得私自对外提供，不得复制；3.无西安热工研究院技术报告专用章的技术报告，不属我院的正式技术报告；4.对本技术报告有异议者，请与西安热工研究院科研管理部联系（ ；5.西安热工研究院投诉 （ 报告编号：合同编号：TW-CA-

2、045-2007A项目负责单位：西安热工研究院项目承担部门：现场总线与控制技术部课题起讫日期：2007年11月2008年5月项目负责人：廖永新主要工作人员：廖永新 张长青 肖胜 温荣斌 董 芳 张炜东报告编写人：廖永新 张长青 肖胜 温荣斌 董 芳报告校阅人：赵耕川审核：景效国批准：刘 伟摘 要华能瑞金电厂一期新建工程为2350MW超临界燃煤机组，锅炉、汽轮机、发电机分别由哈尔滨锅炉厂、哈尔滨汽轮机厂和哈尔滨电机厂生产。机组主控系统采用分散控制系统（DCS），DCS系统硬件采用新华控制系统，西安热工研究院承担了DCS系统应用软件的设计开发工作。应用软件功能包括数据采集系统（DAS）、模拟量控制

3、系统（MCS）、炉膛安全监控系统（FSSS）、顺序控制系统（SCS）、电气控制系统（ECS）等。在华能江西华能瑞金电厂的大力支持和配合下，我们针对该机组主、辅设备状况，结合DCS系统特点，发挥我院熟悉火电厂生产过程和多年从事DCS应用软件开发及调试积累的丰富经验的技术优势，设计开发出DCS应用软件。下文将分述各系统功能和设计原则。关键词：华能瑞金电厂 DCS系统 应用软件 设计 组态目 录1 数据采集系统（DAS）12 模拟量控制系统（MCS）123 炉膛安全监控系统（FSSS）254 顺序控制系统（SCS）505 旁路控制系统（BPC）726 电气控制系统（ECS）741数据采集系统（DAS

4、）DAS系统包括机炉电流程数据采集、监控画面、棒状图等。在机组启停正常运行以及事故工况等过程中，DAS为运行人员提供主要的设备操作接口以及监视记录手段，运行人员可从DAS中获得大量实时的或经过处理的机组信息，在DAS画面中直接对机组的设备进行操作，并在需要的情况下可获得各种操作指导或操作帮助等各种信息。1. DAS系统的硬件组成及现场采集信号的处理1.1 DAS系统的硬件组成DAS系统的测点分布在各控制处理器中。在I/O清单中详细列出了具体各测点在控制处理器中的位置。1.2 现场数据采集信号的处理对于DAS系统现场采集信号的处理过程，保证各种采集数据的实时性、正确性、准确性、以及安全性是非常重

5、要的，它是实现机组安全高效运行的基础。从现场采集到的各种开关量和模拟量在进入计算机系统以前要相应的进行如下各种信号预处理过程：(1) 模拟量正确性判断(2) 数字滤波(3) 参数补偿(4) 非线性校正(5) 工程量单位变换(6) 开关量接点有效性检查(7) 脉冲量输入累积DAS系统的信号采集及处理过程充分利用新华系统软硬件的高效性和安全性，经过合理的组态，使最终进入DCS系统的各种信号和参数满足各方面的性能指标要求。2. DAS画面显示DAS画面显示主要分流程图显示和操作窗口显示。2.1 生产流程图画面显示2.1.1 流程图画面结构DAS流程画面的结构是这样的：最上面为流程图名称、重要辅机报警

6、区域;中间部分为流程图画面显示区和进入相关画面的快捷方式区，最下端为进入画面目录的快捷方式区、软光字牌报警灯，报警点信息显示和重要参数显示。流程图背景色采用黑色。流程图顶部是画面名称和机组重要辅机跳闸记忆指示报警区，主要有一次风机、引风机、送风机、凝结水泵、汽动给水泵和电动给水泵，当有跳闸信号出现时对应的区域变红色，点击区域可以进入相应跳闸信息画面。例如：锅炉一次风机A有跳闸信号时，画面顶部相应的“A一”报警区便会变红，单击该报警区域便会进入显示具体跳闸信息的窗口中。第二行为机组负荷、主汽压、汽包水位、炉膛压力、主汽温、再热汽温、总燃料量、总风量、汽机转速、凝汽器真空这些主要参数的显示。流程图

7、中部是主画面区和进入相关画面的快捷方式，其特点和内容将在后面介绍。流程图画面最下端是一固定工具条，主要用于显示汽机、锅炉、电气等主菜单按钮操作、软光字牌报警灯、重要参数及报警提示等。重要参数包括机组负荷、主汽压、汽包水位、炉膛压力、主汽温、再热汽温、总燃料量、总风量、汽机转速、凝汽器真空等2.1.2 流程图画面分类流程画面分为锅炉画面、汽机画面、电气画面三部分。由总菜单可切换到具体的流程图画面中。另外，也可由操作员点击方向按键按预定的顺序切换画面。2.1.2.1 锅炉部分流程画面画面名称画面名称01 燃烧主控11 A制粉系统02 风烟系统12 B制粉系统03 锅炉空气系统13 C制粉系统04

8、炉膛监测14 D制粉系统05 燃油系统15 E制粉系统06 炉膛吹扫系统16 燃油泵系统07 燃烧火焰强度17 主再热器系统08 等离子点火18 送风机油系统09 燃烧器状态19 油污水处理系统10 分离器系统2.1.2.2 汽机部分流程画面显示画面名称画面名称01 汽水总貌13开式循环冷却水系统02主蒸汽系统14闭式循环冷却水系统03轴封与真空系统15汽动给水泵系统04 辅助蒸汽系统16 电动给水泵系统05汽机抽汽系统17 小机油系统06真空系统18 EH油系统07给水系统19汽机润滑油系统08定子冷却水系统20润滑油处理及储存系统09循环水系统21 发电机氢气系统10凝结水系统22 发电机

9、密封油系统11低加疏水系统23汽机TSI监视12高加疏水系统2.1.2.3 电气系统流程画面ECS画面包括：电气流程图，以及故障报警流程等画面。其中主流程画面目录如下：画面名称01 发变组02 厂用电系统03 电气主接线图04 公用PC系统05 UPS系统06 保安系统07直流系统2.1.3显示及操作说明系统的各流程画面的静态部分按如下规定着色：蒸汽管道 红色水管道 绿色疏水管道绿色虚线风管道 天蓝色燃油管道 黄色煤粉管道 灰色烟道灰色氢管 天蓝色11KV 红色220KV 紫红色6kV 天蓝色380V 绿色220直流黄色接地 灰色主画面上过程参数、阀门、电机等以前景颜色显示，用红、蓝、黄、绿等

10、亮色代表不同的状态，如下所列：过程点值显示，正常值（绿色）；坏点（粉红色）；扫描切除（白色）；高报警（红色）；低报警（黄色）电动门的显示：电动门全开为红色平光电动门正在开过程为红色闪烁电动门全关为绿色平光电动门正在关过程为绿色闪烁跳闸和操作失败为闪烁故障为黄色禁操时出现红色禁操手势调节门的显示：开到位为红色关到位为绿色中间位为黄色右上角M/A表示：当手动时为红底白字，显示M：当自动时为绿底黑字，显示A电机的显示已启为红色已停为绿色故障为白色无反馈黄色跳闸和操作失败为闪烁禁操时出现禁操手势电气开关的显示：开关合闸为红色开关断开为绿色故障为黄色无反馈白色跳闸和操作失败为闪烁2.2操作面板详细说明2

11、.2.1MCS操作面板图一 图二 图三手操器类型：名称（图名）描述MCS手操器M/A手操器，有SP与BS,只显示其一（见图一、图二）MCS手操器SPM/A手操器，即有SP显示，又有BS显示（见图三）手操器铭牌该区域说明手操器操作的对象。变量显示区域 该区域显示过程量（PV）、设定值（SP）或偏置（BIAS）的棒状图及数值。PV、SP或BIAS数值显示最多为5个数字加1个小数点；输出、反馈数值显示最多为3位数字加一个符号位。设定值（偏置值）设置该区域进行设定值或偏置值的调整。有两种调整方法：增减按钮和置数。按钮动作的幅度由参数$13$15确定。如果设定值由M/A模块直接设定，可在手操器画面参数设

12、置时将$27留空，即可在手操器上点击“设定”弹出模拟量置数窗口，进行设定值的置数。如SP由函数加偏置构成，则不可通过M/A直接设定SP，参数$27填数值为1的模拟量点，可将直接置数功能屏蔽。如手操器无SP或BIAS设定，可将参数$04填入开关量FALSE点，则按钮上的箭头变灰，表示按钮无效。方式选择该区域用于设定并显示手操器的工作方式。手操器可有两种工作方式：手动（M）、自动（A）。按钮底色为灰色表示未运行在该方式。当存在强制切手动条件时，投自动按钮上的字“A”呈灰色，表示该方式无效。输出控制该区域用于手操器输出调节。输出调整有两种方法：增减按钮和置数。按钮动作的幅度由参数$10$12确定；点

13、击“输出”可弹出模拟量置数窗口，进行输出值的置数。指令、反馈显示该区域用于显示手操器的输出及执行器的反馈。手操器的输出一般为百分数0100%，也可以是工程量，视具体组态而定。如果没有执行器反馈显示，可将其屏蔽。附：M/A手操器变量设置说明$00手操器铭牌；最多8个中文字符或16个英文字符$01DPU$02MA模块号；格式为：PAGE.BLOCK$03设定模块号；格式为：PAGE.BLOCK$04PV点名；如为开关量FALSE点，则表示无PV显示，$16、$17可忽略$05SP或BIAS点名；如为开关量FALSE点，则表示无SP或BIAS显示，$18$19、可忽略；此时，设定按钮上的箭头变灰，表

14、示按钮无效$06输出点名$07反馈点名；$08手操器点名；$09MRE点名；$10超驰开点名$11超驰关点名$12增闭锁点名$13减闭锁点名$14SP可置数否；如SP由M/A模块直接设定，此项可不填；如SP由函数加偏置构成，则不可通过M/A直接设定SP，此项填MOVE，将直接置数功能屏蔽$15SP或BIAS；以开关量指示是设定或偏置，TRUE设定、FALSE偏置$16PV下限；用数值表示$17PV上限；用数值表示$18SP或BIAS下限；用数值表示$19SP或BIAS上限；用数值表示$20输出Delt1$21输出Time$22输出Delt2$23设定Delt1$24设定Time$25设定Del

15、t2$26输出下限；用数值表示$27输出上限；用数值表示(注：MCS手操器SP，是设定值和偏置都存在，原设定值的设定不变，将$15固定为偏置变量。)2.2.2备用操作面板备用操作面板如下图所示：在此面板中，按钮“投入”、“切除”分别是针对单台设备的备用投切按钮。若对该设备投备用，点“投入”按钮即可，设备在备用的情况下，要切除备用，点“切除”按钮即可；按钮右边显示执行该操作的状态，满足投入则显示“已投入”为红底白字，不满足则显示灰字。满足切除则显示“已切除”为绿底灰字，不满足则显示灰字。参数设置：$00-手操器名(行1)$01-DPU号$02-DEVSWH模块号 $03-VC点名 bit10为中

16、止允许指示2.2.3 电动门操作面板SCS操作面板如下图所示： 在此操作面板上可以选择：打开、关闭、禁操、故障复位。选择“打开”，设备开始打开。在开过程中，按钮现实红色，当全开的时候，右边的“全开”显示红色。“关闭”按钮同理，开过程按钮为绿色，当全关的时候，“全关”按钮显示绿色。点击“禁操”按钮，禁止操作，在阀门上表现为出现禁操手势，同时按钮变成紫色。由上图可见，面板中出现了操作面板的信息，跳闸、故障、联锁、开关允许等。可以弹出跳闸首出，和启动允许等画面。参数设置：$00手操器名$02VC点名b4：FL故障指示。b5：TP跳闸指示。b6：OpFL操作失败指示b8：开启启动设置允许指示b9：关闭

17、停止复置允许指示b11：FB1开启启动设置指示b12：FB2关闭停止复置指示b13：FB3中止指令指示b14：超驰开指示b15：超驰关指示b16：反映Out1输出值b17：反映Out2输出值$03DPU号$04DEVICE模块号电机的设置与电动门设置一样，只是在文字上有所区别，电机操作面板如下图所示：2.2.4程控操作说明 该操作面板为程控操作执行面板，执行时先点击流程图上“程启” 和“程停”操作按钮会弹出一个程控操作面板，当允许条件满足后按下“程启” 和“程停”按钮，按照程控执行步序逐步执行；步号是执行当前动作的序列号；时间是显示执行当前步的倒计时，在设定时间内完成该步动作。按下程启按钮为红

18、色，暂停按钮为黄色，进行中显示状态，允许为红色，进行为红闪，结束为绿色，故障为黄色。上图中还显示有程控当前执行的步数和当前步所剩余的时间，该时间为倒计时，计时到0后，程控就处于故障模式（延时故障），同时面板上显示红色闪烁的“故障”。程控画面如上图所示，其中褐色框中的内容是每步的指令（可有多条），下面的内容是其反馈条件，每个反馈条件成立后其左边会出现红色对勾，表示该条件满足，所有条件满足后说明该步完成。参数设置： $00顺控手操器名$01VC点名b8-b15: Step1Step8输出指令指示b16：步序进行RUN指示b17：步序故障输出指示b18：步序完成End指示b23：允许程控$02STE

19、P块$03当前步序$04当前剩余时间$05DPU号225 启动允许启动允许面板如下图：启动允许：条件满足时，所列条件前显示为绿色，否则为灰色。226跳闸首出跳闸首出面板如下图：跳闸首出：前面手型指示，记录第一个跳闸条件，后面文字记录引起跳闸的所有原因。手参数设置：$17跳闸条件名称$18 FirstY输入第一个从1到16的模拟量信号$19 FirstYP从bit1到bit15，总共16个的开关量信号226报警当有报警时，背景变色。光字牌报警分为一级（背景红色），二级（背景粉红色），三级（背景黄色）。2模拟量控制系统（MCS）1. 总则模拟量控制系统(MCS)对锅炉、汽机主要系统及设备进行连续闭

20、环控制， 保证机组主要参数稳定，满足安全启、停及定压、滑压及正常运行的要求。MCS协调配置5对控制器：DPU15：减温水、锅炉给水等DPU16: CCSDPU11：二次风挡板、三次风挡板 送风机、引风机、一次风机、空预器等DPU66：高加、低加、除氧器水位控制等DPU67：给水控制等1.1 控制策略常规PID调节串级、三冲量、前馈补偿、单回路多执行机构等多种回路结构形式。1.2 冗余变送器测量二重冗余变送器测量信号自动选取平均值，运行人员可以在画面上人为选择使用两个测量信号的平均值或只使用其中的某一个信号。当选取二个信号的平均值时，如果两个信号中有一个超出正常范围，则自动选取另一个信号作为输出

21、值，不影响控制系统的工作。如果两个信号均超出正常范围，则使用到该信号的控制系统将强制切换到手动控制。三重冗余变送器测量自动选取中间值，运行人员可以在画面上人为选择使用三个测量信号的中间值或只使用其中的某一个信号。当选取三个信号的中间值时，如果有一个信号超出正常范围，则自动选取另外二个信号的平均值；如果有二个信号超出正常范围，则自动选取另外一个信号作为输出值，不影响控制系统的工作。如果三个信号都超出正常范围，则使用到该信号的控制系统将强制切换到手动控制。1.3 手/自动切换测量信号越限或坏质量，自动切至手动；自动运行条件不满足，由逻辑联锁自动切为手动；运行员操作进行手/自动切换无论是运行员或是逻

22、辑联锁进行手/自动切换，均不引起过程变量的扰动。2 机炉协调控制2.1控制目的机炉协调控制系统将单元机组作为一个整体来考虑,在保证机组安全稳定运行的前提下,使机组的负荷尽快满足运行人员或中调发出的负荷指令。机炉协调控制主控回路发出的控制指令是锅炉主控指令和汽机主控指令。机炉协调控制可划分为以下几个部分:（1) 主蒸汽压力设定（2) 机组主控（3) 锅炉主指令（4) 汽机主指令机炉协调控制共有四种独立的控制方式,它们是:（1) 协调控制CCS（2) 锅炉跟随BF(锅炉主控自动,汽机主控手动)（3) 汽机跟随TF(锅炉主控手动,汽机主控自动)（4) 基本方式BASE(锅炉主控手动,汽机主控手动)从

23、机炉协调控制系统需要控制的两个主要过程参数（机组功率和机前主蒸汽压力）来说，在基本方式下，锅炉燃烧率指令手动给定，汽机调门由DEH独立控制。在汽机跟随控制方式下，主蒸汽压力由汽机调门自动控制，机组功率由运行人员手动控制。在锅炉跟随控制方式下，主蒸汽压力由锅炉燃烧率自动控制，汽机调门由DEH独立控制。在协调控制方式下，主蒸汽压力和机组功率均为自动控制，本设计采用以锅炉跟随为基础（CBF）的协调控制方式，即主蒸汽压力通过锅炉自动控制，机组功率通过汽机调门自动控制。在协调控制和锅炉跟踪方式下，可以采用滑压控制。滑压控制时，主蒸汽压力的设定值根据机组负荷经函数发生器自动设定。在机组定压控制时，主蒸汽压

24、力的设定值由运行人员在画面上手动设定。2.2主蒸汽压力设定根据机组的运行情况,可以采用滑压或定压控制。在机组定压控制时，运行人员可在主汽压力设定操作站上手动设定主汽压力设定值。在机组滑压控制时，主汽压力设定值由机组负荷指令经函数发生器后给出，这时需运行人员选择滑压方式。主汽压力设定操作站的输出经速率限制器后作为最终的主汽压力设定值。主汽压力设定值的变化速率由运行人员在画面上手动设定。2.3机组主控机组主控回路的作用，是根据运行人员设定的机组目标负荷设定值或中调来的AGC负荷指令，向锅炉主控和汽机主控回路发出机组负荷指令。当机组未在协调控制方式下运行,目标负荷设定操作器跟踪机组实际功率。当机组在

25、协调控制方式下运行时，运行人员可在目标负荷设定操作器上手动设定机组的目标负荷。当机组在协调控制方式下运行时，运行人员可将目标负荷设定操作器投入自动，接收AGC来的机组目标负荷指令。机组目标负荷指令要经过负荷变化速率限制器，负荷变化率由运行人员在画面上手动设定。在经以上处理的机组目标负荷指令上，还加有机组一次调频信号。发电机频率偏差经函数发生器后给出目标负荷增减值，调节本机组参与电网一次调频的调频量。当机组未在协调方式运行时，该路信号切换到0。当机组在协调控制方式下运行时，如遇RUN DOWN工况，则通过积分器降低机组负荷指令。当重要过程参数的偏差消除以后，积分器输出将逐步回到0。目标负荷指令经

26、以上处理后，形成最终的机组负荷指令，送到锅炉主控和汽机主控回路。2.4锅炉主控锅炉主控操作器有二路信号进行切换：来自BF、CCS的控制指令。机组运行在汽机跟随或基本方式时，锅炉主控指令不接受自动控制信号，由运行人员在锅炉主控操作器上手动设定。机组运行在BF方式时，锅炉主控指令由PID调节器输出加上前馈信号给出，PID调节器的输入为主汽压力设定值和实际主汽压力的偏差。前馈信号是所谓的能量平衡信号，取主蒸汽压力和调速级压力的比值再乘以主汽压力设定值（P1/PtPs）。机组运行在CCS方式时，锅炉主控指令的形成由主汽压偏差和功率偏差经PID调节输出加上前馈信号给出，前馈信号由机组负荷指令给出。当燃料

27、主控操作器在手动控制时，锅炉主控指令操作器的输出强制跟踪总燃料量并强制手动。当发生RUNBACK工况，锅炉主控器输出根据发生RUNBACK的不同辅机跳闸条件，以不同的速率逐渐下降到RUNBACK目标值。主汽压力信号故障时，不管机组运行在何种运行方式，锅炉主控器强制切到手动控制。锅炉跟踪方式运行时，如调速级压力信号故障，锅炉主控器强制切到手动控制。协调控制方式运行时，如发电机功率信号故障，锅炉主控器强制切到手动控制。2.5汽机主控汽机主控器的自动输入端有二路信号进行切换：来自TF、CCS的控制指令。机组运行在锅炉跟随或基本方式时，汽机主控指令不接受自动控制信号，由运行人员在汽机主控器上手动设定。

28、这时DEH独立运行，控制机组功率。机组运行在汽机跟踪（TF）方式时，汽机主控指令由主汽压力设定值和实际主汽压力的偏差经PID调节给出。机组运行在CCS方式时，汽机主控指令的形成由功率偏差和压力偏差经PID调节给出。当DEH系统非遥控方式时，汽机主控器跟踪DEH系统送来的汽机负荷参考。2.6 RUNBACKRUNBACK即机组辅机故障减负荷,它是为了保证机组负荷指令在任何时候都不超过锅炉负荷能力。一旦机组负荷指令超过锅炉负荷能力，则以预定的速率减少燃料量指令，直至机组负荷指令小于或等于锅炉负荷能力。在RUNBACK逻辑中，根据每种辅机的负荷能力计算总的锅炉负荷能力。这些辅机包括：给水泵、空预器、

29、送风机、引风机、一次风机。在机组负荷大于一定值的情况下，若上述辅机跳闸，则发出RUNBACK请求。RUNBACK信号发出后，机组控制方式将自动切为汽机跟随方式。汽机维持主汽压力，锅炉则以预定的RUNBACK速率降低锅炉总燃料量指令到锅炉负荷能力对应的总燃料量。FSSS系统根据RUNBACK指令，将磨煤机从上到下切除，保留与锅炉负荷相适应的磨煤机台数。 2.7 BLOCK INC/BLOCK DEC机组负荷闭锁增/闭锁减，它是当机组在协调方式下，升降负荷时，如果出现主汽压、风量及炉膛压力等主要过程参数和其设定值的偏差大于或小于一定值时，或给水泵、送风机、引风机的控制指令已达极限或手动时，令机组负

30、荷指令闭锁增或闭锁减，其功能是通过将负荷增减方向的变化率切为零来实现。2.8 RUN DOWNRUN DOWN即机组负荷迫降,它是为了当机组在协调控制方式下升降负荷时,如果出现某种主要过程参数和其设定值的偏差大于或小于一定值，且相应的控制执行机构均已无调节余地时，则强制机组负荷指令向相反方向动作,尽量消除上述偏差。在本设计中，考虑的主要过程参数和其设定值的偏差有燃料量、炉膛压力和总风量。3.燃料主控3.1控制目的燃料主控根据锅炉主控来的锅炉主控指令调节进入锅炉的总煤量，设计有锅炉主控指令和总风量信号的交叉限制。3.2功能说明燃料主控PID调节器的入口偏差如下：偏差=限制后锅炉主控指令-总燃料量

31、。限制后锅炉主指令由小值选择模块产生。小值选择模块的一路输入来自协调控制系统的锅炉主控，它经过给水温度的修正；小值选择模块的另一路输入来自送风控制系统的总风量信号经函数发生器给出当前风量允许的最大总燃料量，它和锅炉主控指令来的总燃料量指令交叉限制，当因某种原因导致总风量允许的最大总燃料量小于锅炉主指令来的总燃料量时，限制总燃料量指令的增加，以确保任何工况下锅炉的富氧燃烧。总燃料量信号是进入锅炉燃烧的总燃油流量和总煤量信号之和。总燃料量偏差经PID调节器后给出运行给煤机转速的设定值，同时送至所有运行给煤机转速控制回路。当燃料主控操作站在手动控制时，可对投入自动的给煤机转速同时进行增减操作。当出现

32、下列情况之一时，燃料主控操作站强制切到手动控制：（1).任一台运行给煤机煤量信号故障（2).各台给煤机都在手动控制4.磨组控制4.1控制目的磨组控制是指将一台磨煤机组的控制作为一个整体来考虑，它包括磨煤机入口一次风量控制、磨煤机出口温度控制、给煤机速度控制。本机组共配置六台磨煤机，分别为A、B、C、D、E和F，每台磨煤机组的控制系统结构都是互相独立的。通过调节磨煤机热风门和冷风门开度分别控制磨煤机入口一次风量和磨煤机出口温度，通过调节给煤机速度使给煤量满足煤量主控的要求。4.2热风和冷风挡板控制说明磨煤机入口一次风量和出口温度为典型的多变量控制系统，即磨煤机入口热风和冷风挡板开度的变化对这两个

33、参数都有较大影响。在本设计中，由磨煤机入口热风挡板消除磨煤机入口一次风量的稳态偏差，由磨煤机入口冷风挡板消除磨煤机出口温度的稳态偏差。磨煤机入口一次风量的基本设定值根据给煤机指令经函数发生器自动给出，这样当给煤机速度增减时，一次风量的设定值也将自动增减。运行人员可根据机组的实际运行工况在上述基本设定值基础上手动进行偏置。该信号和实际的给煤量所对应的风量大选后作为设定值。磨煤机入口一次风量和其设定值的偏差经PID调节器后给出磨煤机入口热风挡板开度的自动控制指令。磨煤机出口温度和其设定值的偏差经PID调节器后给出磨煤机入口冷风挡板开度的自动控制指令。4.3热风和冷风挡板强制输出当FSSS系统来“关

34、闭磨煤机入口热风挡板”信号或MFT时，磨煤机入口热风挡板操作站将强制输出0%。当FSSS系统来“关闭磨煤机入口冷风挡板”信号时，磨煤机入口冷风挡板操作站将强制输出0%。4.4热风和冷风挡板强制手动当出现下列情况之一时，磨煤机入口热风挡板操作站强制切到手动控制：（1).磨煤机入口一次风量信号故障（2).磨煤机未运行（3).MFT当出现下列情况之一时，磨煤机入口冷风挡板操作站强制切到手动控制：（1).磨煤机出口温度信号故障,或（2).磨煤机未运行,或（3).MFT4.5给煤机速度控制说明每台给煤机的给煤速度指令来自燃料主控 ,运行人员可在上述指令基础上手动进行偏置。当给煤速度在自动控制时，偏置值才

35、允许运行人员手动设置。4.6给煤机速度强制输出当FSSS系统来“减小给煤机速度至最小”信号时，给煤机速度操作站将强制输出最小允许给煤量。当FSSS系统来“紧急跳煤层”信号时，给煤机速度操作站将强制输出0%。5.送风控制5.1控制目的送风控制的目的是根据总风量和总风量设定值的偏差给出两台送风机入口动叶的控制指令。总风量设定值经过氧量校正操作站输出信号的校正。设计有总风量设定值与总燃料量信号之间的交叉限制，以确保锅炉的富氧燃烧。当两台送风机动叶控制站都在自动控制方式时，可对两台送风机进行偏置，以使得两台送风机的负荷平衡。5.2功能说明送风控制为带氧量校正的串级控制系统。总风量是A、B侧二次风流量和

36、总一次风流量之和，其中总一次风流量又是六台磨煤机入口一次风流量之和，各个风量测量信号均经过相应温度校正。由主蒸汽流量代表的锅炉负荷经函数发生器后给出该负荷下烟气含氧量的基本设定值，运行人员可根据机组的实际运行工况在上述基本设定值基础上手动进行偏置。经各自选择后的A、B侧烟气含氧量信号取平均值作为自动调节系统使用的烟气含氧量信号。氧量校正操作站的输出经函数发生器后对总风量指令进行校正。校正后的信号和最小风量信号大选后作为总风量设定值。总风量信号和其设定值的偏差经总风量PID调节器后作为两台送风机的共用指令。设计中考虑了炉膛压力偏差过大时对送风机的方向闭锁，当炉膛压力过低时，送风机动叶只许开大，不

37、许关小；当炉膛压力过高时，送风机动叶只许关小，不许开大。5.3强制输出当顺控系统来“开送风机动叶”信号时，送风机动叶操作站将强制输出至定值；当顺控系统来“关闭A（或B）送风机动叶”信号时，送风机A（或B）动叶操作站将强制输出0%。5.4强制手动当出现下列情况之一时，送风机动叶操作站强制切到手动控制：（1).A侧二次风流量信号故障（2).B侧二次风流量信号故障（3).A侧二次风温度信号故障（4).B侧二次风温度信号故障（5).总一次风信号故障（6).总燃料量信号故障（7).相应送风机未运行时（8).MFT当两台送风机动叶都在手动控制方式或任一侧烟气含氧量信号故障时，氧量校正操作站强制切到手动方式

38、。6.炉膛压力控制6.1控制目的炉膛压力控制的目的是根据炉膛压力和其设定值的偏差给出两台引风机静叶的控制指令。设计有送风机动叶开度指令对引风控制的前馈信号，以及MFT时的超驰信号。当两台引风机静叶控制站都在自动控制方式时，可对两台引风机的开度指令进行偏置，以使得两台引风机的负荷平衡。6.2功能说明引风控制为带前馈的单回路控制系统。炉膛压力信号有三个测点，正常情况下选取中值。炉膛压力设定值由运行人员在操作画面上手动设定。炉膛压力和其设定值的偏差经PID调节器再加上前馈信号作为两台引风机静叶的共用指令。设计中考虑了炉膛压力偏差过大时对引风机的方向闭锁，当炉膛压力过高时，引风机静叶只许开大，不许关小

39、；当炉膛压力过低时，引风机静叶只许关小，不许开大。在两台引风机静叶控制指令的输出端，还加了一个引风机超驰信号，当锅炉发生MFT工况时，根据由送风机代表的MFT前的锅炉负荷水平，强制关小引风机静叶一个定值（该值与MFT前的锅炉负荷水平有关），延迟若干秒（可调）后再缓慢回到零，该路超驰信号的目的主要是为了炉膛压力控制系统尽量补偿MFT时因炉膛灭火而导致的炉膛压力下降太多。超驰信号不管引风机静叶操作站在自动方式还是在手动方式都是起作用的。6.3强制输出当顺控系统来“开引风机静叶”信号时，引风机静叶操作站将强制输出至定值；当顺控系统来“关闭A（或B）引风机静叶”信号时，引风机A（或B）静叶操作站将强制

40、输出0%。6.4强制手动当出现下列情况之一时，引风机静叶操作站强制切到手动控制：（1).炉膛压力偏差大（2).炉膛压力信号故障（3).相应引风机未运行7.主蒸汽温度控制7.1控制目的为了整个机组的安全经济运行，必须将锅炉末级过热器出口的主蒸汽温度控制在运行人员设定的数值上。过热蒸汽温度分两级A、B侧独立喷水减温控制。7.2一级减温控制说明A、B侧一级喷水减温控制系统的结构相同。A、B侧一级过热器出口蒸汽温度分别有两个测量信号，正常选择均值信号。下面以A侧一级减温控制为例说明控制系统结构。A侧一级减温控制为串级控制系统结构，控制目的是维持A侧一级过热器出口的蒸汽温度在设定值上。一级过热器出口蒸汽

41、温度的设定值由两部分组成，由蒸汽流量代表的锅炉负荷经函数发生器后给出基本设定值，运行人员可根据机组的实际运行工况在上述基本设定值基础上手动进行偏置。串级控制系统主环控制的过程变量为一级过热器出口蒸汽温度，副环控制的过程变量为一级减温器出口蒸汽温度。主环控制的输出作为副环的设定值。过热器二级减温器温度控制类同一级。8.再热蒸汽温度控制8.1控制目的为了整个机组的安全经济运行，必须将锅炉再热器出口的蒸汽温度控制在运行人员设定的数值上。再热蒸汽温度正常情况下由燃烧器摆角控制。如果因各种原因引起再热器出口汽温超温，再由A、B两侧的再热器喷水减温控制再热汽温。8.2燃烧器摆角控制说明A、B侧再热器出口蒸

42、汽温度分别有两个测量信号，正常分别选择均值信号后再平均作为燃烧器摆角控制的过程变量。燃烧器摆角控制为单回路控制系统，再热器出口蒸汽温度设定值由两部分组成，由蒸汽流量代表的锅炉负荷经函数发生器后给出基本设定值，运行人员可根据机组的实际运行工况在上述基本设定值基础上手动进行偏置。再热器出口蒸汽温度设定值和实际值的偏差经PID调节器后再加上前馈信号作为燃烧器摆角的控制指令。前馈信号由蒸汽流量代表的机组负荷经函数发生器后给出。8.3燃烧器摆角强制手动当出现下列情况之一时，燃烧器摆角控制站强制切到手动状态：（1).任一侧再热器出口汽温信号故障（2).蒸汽流量信号故障8.4再热器喷水控制说明A、B侧再热器

43、温度喷水控制结构完全相同,下面以A侧再热器温度喷水控制为例说明控制系统结构。A侧再热器温度喷水控制为串级控制系统结构，控制目的是维持A侧再热器出口的蒸汽温度在设定值上。串级控制系统主环控制的过程变量为A侧再热器出口蒸汽温度，副环控制的过程变量为A侧再热喷水后蒸汽温度。主环控制的输出作为副环的设定值。8.5再热器喷水控制强制输出当锅炉主燃料量跳闸（MFT）时，A侧再热器喷水减温阀门操作站强制输出为0%。8.6再热器喷水控制强制手动当出现下列情况之一时，A侧再热器喷水减温阀门操作站强制切到手动状态：（1).A侧再热器出口汽温信号故障（2).A侧再热器喷水后汽温信号故障（3).蒸汽流量信号故障9.给

44、水流量控制9.1控制目的超临界机组中的给水流量控制回路是控制锅炉出口主蒸汽温度的一个最基本手段。由于超临界机组采用直流锅炉，而在直流锅炉中，给水流量的波动将对机组负荷、主蒸汽压力、主蒸汽温度等机组运行重要过程参数均产生较大影响。由于机组负荷和主蒸汽压力还有其它控制手段，而一旦给水流量控制回路工作欠佳，导致煤水比动态失调，锅炉出口的主蒸汽温度仅靠其后的喷水减温控制是无法满足机组运行对主蒸汽温度的控制要求的。在本设计中，当超临界机组的直流锅炉由湿式分离器到干式分离器的切换，自动控制系统是自然进行的，不需要专门的控制回路。控制系统的唯一特殊要求是在任何工况下省煤器入口给水流量不低于35%MCR的值。

45、给水流量设定值是总燃料量的函数，该设定值再经分离器出口温度、分离器压力和锅炉过热器喷水比率的修正。华能瑞金电厂配备一汽一电共两台锅炉给水泵。9.2总体说明超临界机组中的给水流量控制回路是控制锅炉出口主蒸汽温度的一个最基本手段。锅炉出口的主蒸汽温度由串级控制系统实现。二级和一级喷水减温控制对锅炉出口主蒸汽温度提供高频的最终调整，给水流量控制回路控制锅炉的总能量平衡（保持恰当的煤水比）并维持分离器出口的蒸汽温度。实际上，给水流量控制回路仅当锅炉运行在纯直流（干式分离器）工况下才能对锅炉出口的主蒸汽温度起到粗调的作用。为了保证锅炉本身的安全运行，要求任何工况下省煤器入口给水流量不低于35%MCR的值

46、。当锅炉在低负荷下运行（湿式分离器）时，多余的给水流量经分离器疏水阀进行再循环。给水流量为串级控制系统。控制回路可分为两个部分：给水流量指令的形成和给水泵控制。9.3给水流量指令形成说明省煤器入口的给水流量指令由前馈信号和PID调节器的校正信号两部分组成。前馈信号主要实现锅炉的煤水配比，进入锅炉的总燃料量信号经函数发生器后给出省煤器入口给水流量指令的基本值，该值先经过一个滤波环节，目的是为了补偿燃料量和给水流量对分离器出口蒸汽温度的动态特性差异（给水流量对分离器出口蒸汽温度的影响比燃料量较快）。为了防止总燃料量信号快速波动对给水系统的影响（如一台磨煤机跳闸后快速启动另一台磨煤机），该值经过一个

47、速率限制。最后，加上分离器出口蒸汽温度的微分信号形成给水流量指令的前馈信号。给水流量串级控制的主调节器控制分离器出口的蒸汽温度在其设定值上。分离器出口蒸汽温度的设定值由以下三部分组成：（1).根据分离器出口压力信号经函数发生器后给出分离器出口蒸汽温度设定值的近似值。为了消除分离器出口压力信号的高频波动,经过一个滤波环节。（2).在上述近似值基础上再加上过热器喷水比率的修正信号。这个修正信号由过热器喷水比率和其设定值的偏差形成，过热器喷水比率的设定值由锅炉总燃料量信号经函数发生器后给出。为了消除总燃料量和过热器喷水比率信号的高频波动, 修正信号经过一个滤波环节。为了防止该修正信号动态较大波动引起

48、分离器的干湿切换，该修正信号的最大幅度在函数发生器中得到限制，其最大幅度在正负5度。加这个修正信号的目的是为了保证机组运行的经济性并使过热器喷水保持在最合理流量。（3).最后，运行人员可根据机组的实际运行情况，在画面上手动对分离器出口蒸汽温度的设定值进行偏置。分离器出口蒸汽温度设定值的后两部分只有当锅炉负荷大于55%时才起作用。给水流量串级控制的主调节器受到下限限制，以确保任何工况下给水流量设定值不低于35%；主调节器受到上限限制，以确保任何工况下给水流量设定值不大于100%。当两台给水泵控制操作站都在手动控制时，串级控制的主调节器跟踪省煤器入口给水流量减去给水流量设定值前馈信号的值。过热器喷

49、水比率由总过热器喷水流量除以锅炉总给水流量而得。总过热器喷水流量为一级和二级过热器喷水流量之和，锅炉总给水流量为省煤器入口流量加上总过热器喷水流量减去分离器疏水流量，各流量信号均经过温度校正。省煤器入口流量有三个测点，正常情况下选取中间值。省煤器入口给水温度有三个测点，正常情况下选取中间值。分离器出口温度有两个测点，正常情况下选取平均值。9.4给水泵控制说明给水流量串级控制的副调节器根据给水流量指令和省煤器入口流量的偏差形成给水泵总指令，同时送到两台给水泵转速控制回路。给水泵总指令加上每台给水泵的转速偏置，并经限幅后，作为每台给水泵的转速指令。限幅的作用是为了保证任何时候给水泵转速指令都不能超

50、过上下限（上限100%，下限0%）。考虑到汽泵电泵出力容量的不同，各给水泵的偏置各自单独设定，并不相互交叉。当两台给水泵转速控制操作站都在手动控制时，串级控制的副调节器跟踪两台给水泵平均转速指令加权求和信号。各台给水泵转速偏置设定的强制跟踪逻辑，保证了每台给水泵转速控制站在投入自动控制时无扰。9.5强制输出当汽动给水泵转速控制未切换到遥控方式时，汽动给水泵转速控制操作站强制跟踪汽动泵实际转速值。9.6强制手动当出现下列情况之一时，给水泵转速控制操作站强制切到手动控制：（1).总燃料量信号故障（2).分离器压力信号故障（3).分离器出口温度信号故障（4).省煤器入口给水流量信号故障（5).任一过

51、热器喷水信号故障（6).分离器疏水流量信号故障（7).汽动给水泵转速控制未切换到遥控方式3炉膛安全监控系统（FSSS）1. 总则炉膛安全监控系统 (Furnace Safeguard Supervisory System，简称FSSS)，它包括燃烧器控制系统及燃料安全系统，它是现代大型火力发电机组的锅炉必须具备的一种监控系统。它能在锅炉正常工作和启停等各种运行方式下，连续地密切监视燃烧系统的大量参数与状态，不断地进行逻辑判断和运算，必要时发出运作指令，通过各种联锁装置使燃烧设备中的有关部件(如磨煤机组、点火器组、燃烧器组等)严格按照既定的合理程序完成必要的操作，或对异常工况和未遂性事故做出快速

52、反应和处理。防止炉膛的任何部位积聚燃料与空气的混合物，防止锅炉发生爆燃而损坏设备，以保证操作人员和锅炉燃烧系统的安全, FSSS是监控系统，是安全装置，是安全联锁功能级别中的最高等级。本工程炉膛安全监控系统(FSSS)包括了公用控制逻辑、燃油控制逻辑及燃煤控制逻辑三大部分。共分配了6对控制器：DPU9:FSSS公共逻辑DPU10:A油层和A磨煤机控制逻辑、等离子点火装置DPU11:B油层和B磨煤机控制逻辑DPU12:C油层和C磨煤机控制逻辑DPU13:D油层和D磨煤机控制逻辑DPU14:E油层和E磨煤机控制逻辑公用控制逻辑部分包含锅炉保护的全部内容，即炉膛吹扫、主燃料跳闸（MFT）及油燃料跳闸

53、（OFT）与首出原因记忆、点火条件、点火能量判断等。公用控制逻辑还包括有FSSS公用设备（如火检冷却风机、密封风机、燃油主跳闸阀、MFT继电器、OFT继电器）的控制。燃油控制逻辑包括各对油燃烧器投、切控制及层投、切控制。燃煤控制逻辑包括各制粉系统（煤层）的顺序控制及单个设备的控制。FSSS系统组态设计分为三部分： 一、公用控制逻辑：1炉膛吹扫2MFT及首出记忆3OFT及首出记忆4点火条件5油系统阀门控制6火检冷却风机7密封风机8点火能量判断9油泄漏实验 二、燃油控制逻辑 1. 油角远方/就地方式切换； 2. 油角跳闸条件； 3. 油角点火允许条件； 4. 油角自动启动允许条件； 5. 油角自动

54、启/停； 6. 油层自动启动允许条件； 7. 油层自动启/停； 8. 油层判火原则； 9. 油角设备的远方控制。 三、煤层控制逻辑 1. 磨煤机跳闸条件； 2. 煤层点火允许条件； 3. 煤层自动启/停；4. 煤层判火原则；5给煤机的控制；6制粉系统挡板、风门的控制； 7. 磨煤机油泵的控制。2. 公用控制逻辑2.1 公用控制逻辑概述FSSS系统包括锅炉炉膛安全保护及燃烧器管理两大内容，是DCS系统的主要控制部分之一。其公用控制逻辑是FSSS系统的核心，包括整个锅炉安全保护的监控及执行，FSSS辅机控制，FSSS内部及与其它系统接口。FSSS系统公用控制逻辑具体如下：a.确保锅炉点火前炉膛吹扫

55、干净，无燃料积存于炉膛。b.预点火操作，建立点火条件，包括炉膛点火条件、油点火条件及煤层点火条件。在未满足相应点火条件时，油层、煤层不得点火。c.连续监视有关重要参数，在危险工况下发生报警，并在设备及人身安全受到威胁时发生主燃料跳闸。d.在主燃料跳闸时，跳闸磨煤机、给煤机、一次风机、燃油快关阀等设备并向有关系统如MCS、SCS、ETS、旁路、吹灰系统、脱硫等传送MFT指令。e.完成FSSS系统辅助设备控制。如主跳闸阀、回油阀、火检冷却风机、密封风机等控制。FSSS系统的功能决定其系统的可靠性及指令的优先级都必须是最高的。公用逻辑主要包括以下内容：炉膛吹扫MFT及首出记忆OFT及首出记忆点火条件

56、油系统阀门控制火检冷却风机密封风机点火能量判断油泄漏实验2.2 油泄漏试验1概述为防止供油管路泄漏（包括漏入炉膛），油系统泄漏试验是针对主跳闸阀、及单个油角阀以及油管路的密闭性所做的试验。操作员直接在显示器 “LEAK TEST”按钮发出启动或旁路油泄漏试验指令，在首次点火或大修后首次点火或者燃油系统有过检修之后必须做油泄漏实验。油泄漏试验成功或旁路是炉膛吹扫条件之一。画面中共有如下11个指示母管泄漏试验进行中母管泄漏试验成功母管泄漏试验故障主油阀泄漏试验进行中主油阀泄漏试验成功主油阀泄漏试验故障油泄漏试验允许油泄漏试验通过油泄漏试验进行中油泄漏试验成功油泄漏试验故障 2试验过程：以下条件全部

57、满足，认为油母管泄漏试验准备就绪：回油阀关状态所有油角阀关闭无MFT条件存在若允许条件满足，将在显示器上指示“油泄漏试验允许”，这时可以从显示器上发出“开始”指令来自动进行下列步序：（1）打开主跳闸阀充压，待油母管压力正常后关闭该阀，同时在显示器上指示“油泄漏试验进行中”和“母管泄漏试验进行中”。（2）60秒钟之内“燃油泄漏试验压力合适”信号出现关闭快关阀，否则油泄漏实验失败屏幕显示母管泄漏试验故障。（3）如果主跳闸阀后压力在180秒钟之内“燃油泄漏试验压力低”不出现，则 “油母管泄漏试验成功”屏幕显示母管泄漏试验成功。否则油泄漏实验失败屏幕显示母管泄漏试验故障。（4）油母管泄漏试验成功后，开

58、回油阀泄压，炉前进油压力低10HJF70CP304信号出现后关闭回油阀，开始快关阀泄漏实验，如果10HJF70CP304信号 在60秒钟之内没有出现，则 泄压失败，屏幕显示主油阀泄漏试验故障和油泄漏试验故障。（5）如果炉前进油压力低10HJF70CP304信号在120秒之内没有消失，说明油快关阀不泄漏，油泄漏实验完成屏幕显示油泄漏试验成功，否则 油泄漏实验失败，屏幕显示油泄漏试验故障。（6）在试验的过程中，以下任一条件复位油泄漏试验：MFT继电器复位油泄漏实验进行10分钟后充油失败泄油失败油泄漏试验失败油泄漏试验成功（7）以下任一条件复位油泄漏试验成功信号：油泄漏实验请求脉冲油泄漏实验正在进行

59、脉冲2.3 炉膛吹扫1.吹扫目的锅炉点火前，必须进行炉膛吹扫，这是锅炉防爆规程中基本的防爆保护措施。在锅炉的炉膛，烟道和通风管道中积聚了一定数量的可燃混合物突然同时被点燃，这种现象称为爆燃，严重的爆燃即为爆炸。由于炉膛压力聚增，超过炉膛结构所能承受的压力，使炉墙外延崩塌称为“外爆”。当炉膛压力过低，其下降幅值超过炉膛结构所能承受压力时，炉膛就会向内坍塌这种现象称为炉膛内爆。在正常工况下，进入炉膛的燃料立即被点燃，燃烧后，生成的烟气也随时排出，炉膛和烟道内没有可燃混合物积存，因而也不会发生爆燃，但如果运行人员操作不当，设备或控制系统设计不合理，或者设备和控制系统出现故障等，就有可能发生爆燃，FS

60、SS的首要目标是防止锅炉在启、停及任何运行过程中，且任何部位产生积聚爆炸性燃料和空气混合物的可能，否则会产生损坏锅炉和燃烧设备的恶性爆炸事故。炉膛吹扫的目的是将炉膛内的残留可燃物质清除掉，以防止锅炉点火时发生爆燃。2.吹扫条件炉膛在吹扫时，必须满足下列所有条件。MFT继电器跳闸无MFT跳闸条件存在所有单个油角阀全关燃油快关阀关所有磨煤机停运所有给煤机停运所有磨煤机出口门关闭一次风机全停所有空预器运行任一引风机运行任一送风机运行全炉膛无火焰炉膛风量在30%炉膛风量在40或负荷小于40且高旁或低旁在10秒之内没有离开关位（应确认旁路泄压能力）；锅炉风量660T/H点火能量满足2.7 火检冷却风机火