电厂热控设计原理

1、10仪表与控制局部10.1概述10. 1. 1设计依据.设计院与建设单位达成的设计合同及设计原那么。.本工程申请报告及国家关于本工程的核准报告。.本工程初步设计、初设收口、总图设计文件。.相关的有效版本的国家及行业标准、规定、规范。.防止电力生产重大事故的二十五项重点要求2016年版。.建设单位达对本工程下达的有关指示文件。.主、辅机设备的招标文件、技术协议及联络会纪要。.工艺专业及主、辅机设备的制造厂资料。.业主提供的其他设计资料及依据性文件。10.1. 2工程概况及主设备情况10. 1. 2. 1工程概况130t/h+B15MW供热机组建设及整体设计工程，规划容量新建1台B15MW的抽背式

2、汽 轮发电机组配1台130t/h高温高压循环硫化床锅炉。本工程工程名称：河南130t/h+B15MW供热机组建设及整体设计工程。主设备特点锅炉：(1)型号：130/9.8额定蒸发量：130t/h额定蒸汽压力：9. 81Mpa额定蒸汽温度：540额定给水温度：额定烟气温度：(2)汽轮机：型号:B15-8. 83/0. 98额定进汽压力：8.83额定进汽温度：535额定排汽压力：额定排汽温度：（3）发电机：额定功率：15MW 额定电压：额定转速：3000rpm1.3热控专业设计范围本工程热工自动化专业设计范围：我院设计范围包括锅炉、汽机、发电机及辅助设 备，辅助系统及附属车间的热工检测、控制、调节

3、和保护的设计。10.2热控专业主要设计原那么2. 1控制方式采用炉、机、电集中控制机组合设一个控制室。控制室内设置机组的工业 电视屏和LCD操作台。控制盘（台）的布置按盘、台分开的原那么设计。操作台上布置DCS、 DEH的LCD操作员站以及用于紧急停机停炉用的后备操作设备。工业电视屏上设有汽包 电接点液位计二次表、汽包水位工业电视等监控设备。在单元控制室运行操作区域后部 布置值长工作台。2.1. 2本工程单元控制室布置在运转层B-C之间。在控制室的两侧布置本期工程 的热控电子设备间，在电子设备间的旁边三台机组的工程师。2.1. 3设置循环水泵房、燃油泵房、及脱硝氨区3个远程站，控制系统并入主厂

4、 房控制系统，脱硝炉前局部直接以硬接线方式接入主厂房DCS系统。2. 1.4脱硫、除尘、输灰、空压机室等系统均采用DCS控制，上述系统设置车间 控制室。脱硝控制设在主控室电厂输煤系统控制采用DCS控制作为一个单独的控制点由电气专业设计。化水、炉水取样及加药采用DCS控制，由厂家成套供货。2. 2控制水平2. 2.1机组自动化系统对机组负荷性质适应性：自动调节至少应能适应自最低稳 燃负荷以上至满负荷范围内的调节要求（除给水系统进行全程调节外）。2. 2. 2机组能在就地人员的巡回检查和少量操作配合下，在单元控制室内实现机 组的启停、运行工况监视和调整以及异常工况和紧急事故处理等。机组按照一人为主

5、， 两人为辅的运行定员管理方式。2. 2. 3本工程采用分散控制系统（DCS）作为机组的主要控制系统。分散控制系 统（DCS）包括以下主要功能：数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、炉膛安 全监控系统 全SSS）、顺序控制系统（SCS）及电气控制系统（ECS）、DEHo以分散控制系统（DCS）为主体，并配以其它热工监视控制系统共同构成机组控制 系统；以操作员站的LCD及其键盘、鼠（球）标为运行人员对机组进行监视、调整与控 制的中心，实现炉、机、电及辅助系统全LCD监控。本期工程共配置6台LCD操作员站 （每台锅炉2台，每台汽机1台，汽机DEH1台，公共系统并入锅炉操作员站（最新版反

6、 措要求不能有共用系统，包括循环水泵，要求并入相应单元机组DCS系统），电气2台）。2. 2. 4在分散控制系统（DCS）发生全局性或重大故障时（例如分散控制系统电 源消失、通讯中断、全部操作员站失去功能，重要控制站失去控制和保护功能等），按 照“故障平安”的原那么实现紧急平安停机，通过安装在操作台上的少数独立于DCS的硬 接线紧急停机、停炉、发电机解列等硬手操设备实现紧急平安停机。当辅助系统发生通 讯故障或操作员站全部故障时，可通过安装在就地控制室操作员站或就地操作等手段维 持短时运行。2. 2. 5根据设计规程，设置以下独立于DCS的硬接线后备操作手段：主燃料跳闸（MFT）按钮；锅炉向空排

7、汽电动阀开/关按钮锅炉紧急放水电动阀开/关按钮汽轮机跳闸按钮；发电机一变压器组跳闸按钮；汽轮机直流润滑油泵启动按钮；汽轮机交流润滑油泵启动按钮；10. 2. 2.6 BTG后备盘设置汽包电接点液位计二次表、汽包水位工业电视等监控设 备。10.2.2. 7汽轮机数字电液控制系统（DEH）DEH是用于汽轮机控制的重要设备，其任务是控制汽轮机转速与负荷，以实现各种工况下的监控与保护。DEH系统主要功能包括:汽机转速控制负荷控制汽轮机自启动及负荷自动控制（ATC）热应力计算阀门管理阀门在线试验汽轮机起停和运行中的监视和操作功能汽机超速保护控制（OPC）主汽压力控制功能限制等DEH主要有三种运行方式：手

8、动控制、操作员自动ATC。DEH系统硬件与DCS系统的 硬件一致，系统间的数据交换可通过高速公路实现，重要信号通过硬接线实现。10. 2. 2. 9汽轮机紧急跳闸系统（ETS）,用于监视汽轮机运行的重要平安参数，并实 现跳闸保护。汽轮机ETS系统采用三通道冗余设计，具有在线试验功能。主要跳闸条件有：超速轴向位移大润滑油压低汽机轴承振动大背压排汽压力高高、低压缸差胀保护发电机保护动作锅炉MFTDEH要求停机手动停机（硬接线）等。10. 2. 2.10汽轮机监测仪表（TSI）：用于连续监测汽轮机本体的重要机械运行参数, 并在参数超限时发出报警或跳闸信号。汽机TSI主要监视工程为：转速测量零转速测量

9、轴向位移轴振及瓦振偏心率缸胀差胀键相10.2.2. n本工程机组自动化水平到达功能组级（如烟风系统、燃烧系统、汽机自 启动等功能组）。10. 2. 2. 12保护系统锅炉保护在FSSS中实现。汽机保护跳机回路在ETS中实现，除汽机本体跳机信号外，遥控停机信号：手动停 机、MFT、发电机主保护动作、DEH直流电源消失等遥控停机信号等直接送至ETS柜。重要的辅机保护（送风机、磨煤机、除氧器、高加、低加、给水泵等）和汽机防进 水保护在SCS中实现。10. 2.2. 13报警系统凡过程参数越限或误操作均能通过LCD报警及打印。重要参数偏离正常值，机组保 护跳闸的主要原因以及DCS和其它重要控制装置电源

10、故障等在DCS内设置优先级光字牌 报警窗口。10.2.2. 14辅助系统热工自动化水平：设置煤、灰、水三个集中控制点。各控制点均采用可编程控制器（PLC） +上位机（MMI）的监控模式，通过上位工控 机对系统进行监视和控制。10. 2. 2. 15机组DCS、辅助车间PLC,均具备与SIS系统的接口通讯功能。通过通讯口与 SIS系统进行通讯，可在SIS系统的工作站上调用各控制系统中的所有实时数据。10. 2. 3电源10. 2. 3. 1 DCS、DEH、ETS、TSI、仪表等系统的电源采用220VAe双回路供电，一路取 自交流不停电电源（UPS）, 一路取自保安段。2. 3. 2保护、控制用

11、直流电源，采用H0/220VDC双回路供电，引自厂用蓄电池组。3. 3主厂房内电动阀门采用380/220VAC三相四线电源双回路供电方式，分别接自 低压厂用母线和保安段。10. 2. 3. 4主厂房内热控照明采用220VAC双回路供电，分别接自低压厂用母线的不同段 或不同半段。热控保温伴热电源因电源容量较大，采用380/220VAC进线，双回路供电, 分别接自低压厂用母线的不同段或不同半段。2. 3. 5辅助车间的热控电源由相应车间的电气配电系统提供。2. 4气源各仪用气源分管采用不锈钢管，取自工艺系统布置在就近的仪用气源母路。仪用气 源分支母管上设置两通阀、疏水阀及过滤减压器。2. 5接地(

12、1)分散控制系统分散控制系统的接地满足如下规定，或按控制设备厂商的要求：1)控制系统侧设平安地和信号地汇流条，再分别用两根铜芯电缆引至电气接地网。2)保证DCS系统满足“一点接地”的要求，整个接地系统最终只有一点接到接地 网上，并满足接地电阻的要求。3) DCS的输入/输出信号屏蔽线单端接地，信号端不接地，屏蔽线直接接在机柜地 线上。(2)现场仪控设备现场仪表、就地控制箱、仪表箱和仪控电缆桥架的平安地，采用接地线通过框架直 接与电气接地网连接。10. 2. 6热工实验室本期工程试验室面积、设备是根据国标火力发电厂热工自动化实验室设计标准 (DL/T5004-2010)并考虑业主要求设计。10.

13、 2. 7同步对时DCS单独设置卫星时钟，现在要求用北斗的。DCS必须有对时系统，保证出现问题 时，S0E或相关的报警的前后时间要对应，否那么无法判断哪些故障先出10.3主要热控设备选型10. 3.1热控设备选型原那么热工自动化设备选型原那么：无论国产设备还是进口设备，应选用通用的经实践证明 质量可靠、技术先进、性能符合工艺要求的并具有同类型机组三年以上优良业绩的系统 或设备。注意所选热控设备须符合最新的有关国际或国家标准及规程、规定、规范，并 根据安装地点满足防爆、防火、防水、防尘、防冻、防腐蚀的有关要求。严禁使用非标 准测量元件，严禁选用含有水银等有毒物质的仪表及国家宣布淘汰的产品。选型时

14、注意 设备选型的统一性。分散控制系统DCS选择具有同类型机组良好应用业绩、性能价格比高的硬件系 统，并选择具有工程实力强、电站控制经验丰富的系统承包商。1.2变送器:采用智能型。1.3压力、差压、温度、流量、液位等逻辑开关：选用进口无源干接点型。10.3. 1.4测温元件：热电偶、热电阻选用铠装双支分列绝缘型。锅炉侧烟道测温元件采 用耐磨型，壁温采用带外表集热块型热电偶。10. 3. 1. 5执行机构：用于闭环调节的电动或气动执行机构均采用进口智能一体化产品; 全厂阀门电动装置统一采用引进技术智能一体化系列产品，重要阀门选配进口智能一体 化产品。3.1. 6就地显示仪表:压力指示表选用弹簧管压

15、力表,温度指示表选用双金属温度计。 其表壳直径宜为6 150mm,精度应不低于1. 5。1.7辅助车间程控用可编程控制器（PLC）,选用进口产品，全厂PLC型号、系列、 监控软件、通讯规约尽量统一。10. 3. 1. 8阀门：阀门的设计及选型标准最低应满足火力发电厂热工自动化就地设备安 装、管路及电缆设计技术规定（DL/T50042004）要求。主厂房内重要参数及高温高压局部仪表阀门选用知名产品，选用具有高度关断严密 性的产品，凝汽器真空系统仪表阀门选用密封性能好的进口产品；其它选用国内产品（压 力等级选6.4MPa、16MPa、力MPa）。仪表阀门基本选型原那么：一次门及排污门：高温高压或被

16、测介质的温度大于100时，一次门及排污门均选 用焊接式截止阀，其它参数的一次门及排污门选用外螺纹截止阀，凝汽器真空系统采用 波纹管截止阀。二次门：当被测介质的公称压力小于32MP，时，二次门均选用DN6的外螺纹针型阀; 凝汽器真空系统二次门采用波纹管截止阀。阀门选型时注明阀门名称（如主蒸汽压力）、安装位置（如主蒸汽压力管）、类型（如 高温高压焊接型截止阀）、用途（如一次门及排污门）、规范（如DN25）、测量介质（如 蒸汽）、介质压力参数（如P=25.4MPa）、介质温度参数（如T=571）等。仪用气源阀门：每用户支管上阀门采用不锈钢卡套式球阀，过滤减压器配带疏水阀, 过滤减压器两通阀采用截止阀

17、，管接头采用不锈钢卡套式。10.3. 1.9导管：导管的设计及选型标准最低应满足火力发电厂热工自动化就地设备安 装、管路及电缆设计技术规定（DL/T51822004）要求。仪表取样导管：蒸汽局部的测点仪表取样管尽量选用与主管材一致的材质，其它部 分按常规选型，除选用少量的合金钢管和不锈钢管外，大多项选择用无缝钢管。仪用气源导管：选用不锈钢管。10. 3. 1. 10电缆：电缆的设计及选型标准最低应满足火力发电厂热工自动化就地设备 安装、管路及电缆设计技术规定（DL/T5182 2004）要求。主厂房内及油区等区域的各类电缆均选用阻燃型，一般场所选用C级阻燃屏蔽电缆, 易燃易爆场所选用铜芯防火绝

18、缘保护层耐高温屏蔽防火电缆；主厂房外不易着火的辅助 车间区域电缆选用非阻燃型。至计算机（包括PLC）系统输入侧的电缆均应采用屏蔽型，热电偶信号选用分屏加 总屏补偿电缆，其它模拟量信号选用分屏加总屏计算机屏蔽电缆，开关量信号选用普通 屏蔽控制电缆；继电器柜输出至就地设备的指令信号电缆采用普通控制电缆，非计算机 类设备之间连接电缆采用普通控制电缆；远距离信号传输（大于200米）的电缆采用屏 蔽型且截面适当加大；阀门电机电源电缆截面大于2. 5mm时，选用动力电缆。为减少电缆品类，鉴于主厂房外模拟量信号较少，补偿电缆及计算机屏蔽电缆选 用阻燃型；普通电缆芯数一般按4, 7, 10, 14, 19, 24芯选取；当某种类型电缆 总量较少时，应适当调整其电缆选型。各类电缆基本选型原那么：控制电缆一一聚氯乙