350 MW汽轮发电机组热控系统改进培训课件

350MW汽轮发电机组热控系统改进培训课件CONTENTS目录01机组及热控系统概述02热控设备及系统可靠性提升03保护联锁逻辑优化04自动调节性能优化CONTENTS目录05DCS与汽机控制系统改进06改进效果验证与数据分析07运行维护与操作规范08典型故障案例分析CONTENTS目录09总结与展望01机组及热控系统概述350MW汽轮发电机组基本配置机组整体概述南通电厂二期2台350MW机组为全套进口的一次中间再热汽轮发电机组，是电力生产的核心设备。锅炉系统配置采用正压直吹式燃烧系统，燃烧器为前后墙对称布置，共分4层，与4台磨煤机相匹配，确保燃料高效燃烧。热控系统DCS配置采用INFI90集散控制系统，功能涵盖模拟量调节系统、燃烧器管理系统、报警系统、数据采集系统和顺序控制与保护联锁系统，实现对机组的全面监控。汽机控制系统配置汽机控制采用GE公司的Mark-V型电液调节系统，精确控制汽轮机的运行参数，保障机组稳定运行。热控系统组成及功能介绍

DCS集散控制系统采用INFI90系统，集成模拟量调节、燃烧器管理、报警、数据采集及顺序控制与保护联锁功能，实现机组运行参数的集中监控与调节。

汽机调节系统配备GE公司Mark-V型电液调节系统，负责汽轮机转速、负荷及压力的精确控制，保障汽轮发电机组稳定运行。

传感器与执行器包括温度、压力、流量等各类传感器，以及电动/气动执行器，实时采集运行数据并执行控制指令，是热控系统的"感知"与"执行"单元。

保护联锁系统集成机械超速、电气超速跳闸保护及各类设备联锁逻辑，如磨煤机、给煤机的安全保护，防止设备故障扩大，保障机组安全。原系统存在问题及影响分析

INFI90系统数字量输入回路缺陷原回路设计为+125VDC接数字量开关信号后接模件负载电阻，现场开关信号接地易烧坏端子板保险丝，导致多个信号异常，影响系统信号采集准确性。给煤机控制系统运行隐患给煤机因设计裕量过大、皮带减速比和调速电机功率偏小，长期在低速不稳定区运行，减速箱输出力矩小及测速信号弱，导致启动时皮带不转或运行中因转速偏差大跳闸；出口电容式堵塞开关因煤湿带水误动，造成给煤机误跳闸。汽机超速跳闸试验逻辑问题在线做汽机机械或电气超速跳闸试验时，Mark-V系统送出的超速跳闸信号会联锁关抽汽逆止门，使高低加切旁路，对机组造成大扰动，甚至引发跳闸，影响机组稳定运行。一次风参数测量与控制缺陷磨煤机一次风流量测量笛形管安装位置处于风动场不稳定区域，导致流量信号晃动大，调节系统难投自动；一次风压力信号取自一次风机出口冷一次风（占比不足30%），不能及时反映风量变化，代表性差。保护联锁逻辑不合理燃烧器任一煤闸门全关联锁关磨煤机出口摆阀逻辑易因位置开关误碰导致磨煤机组误跳；磨煤机一次风控制挡板置于10%开度逻辑与启停机风量要求矛盾，常造成一次风量低跳闸；锅炉电动释放阀和C、D磨煤机控制逻辑在单台磨运行时限制负荷至33%，威胁机组稳定。电缆及显示图标问题部分电缆因安装不当接触高温体被烫坏短路，导致磨煤机、给水泵等设备跳闸；磨煤机、给煤机OIS显示图标颜色定义及信号取法不当，无法准确反映设备实际运行状态，尤其是故障跳闸状态。02热控设备及系统可靠性提升INFI90系统数字量输入回路改进原回路问题描述原INFI90系统数字量输入回路设计为+125VDC接数字量开关信号，再接模件负载电阻，最后接地。此设计下，一旦现场开关信号接地，就会烧坏INFI90数字量输入端子板的保险丝，造成多个信号不正常。改进方案实施将INFI90系统数字量输入回路改为+125VDC先接模件负载电阻，再接数字量开关信号，最后接地的新接线方式。改进效果通过上述回路改造，从根本上杜绝了因现场开关信号接地而导致数字量输入端子板保险丝烧坏及多个信号异常的现象，提升了系统的可靠性。给煤机控制系统改造方案驱动系统改造：解决出力不足问题原给煤机因皮带减速比和调速电机功率偏小，长期在低速不稳定区运行，导致启动时驱动马达转而皮带不转，或运行中因转速指令与实际转速偏差大而跳闸。通过改造调速电机和皮带减速器，将给煤机控制装置的输出力矩增加了一倍，彻底解决了上述问题。堵塞开关升级：消除误动隐患二期给煤机出口原采用电容式堵塞开关，曾多次因煤湿带水发生误动，造成给煤机误跳闸。改进措施为采用机械翻板式堵塞开关取代电容式开关，有效避免了因环境因素导致的误动作，提升了系统可靠性。汽机超速跳闸试验逻辑优化

原试验逻辑问题描述在线做汽机机械或电气超速跳闸试验时，汽机控制系统Mark-V送出超速跳闸信号至DCS系统，联锁关抽汽逆止门，使高低加切旁路，对机组造成很大扰动，甚至引起跳闸。

优化措施：增加试验闭锁功能修改汽机控制系统Mark-V的控制逻辑，增加试验闭锁功能。在做机械或电气超速试验时，不向DCS系统发出超速跳闸信号；仅在实际超速时，才向DCS系统发出超速跳闸信号。

优化效果杜绝了试验过程中因误发跳闸信号导致的机组扰动及跳闸风险，提高了超速试验的安全性和机组运行稳定性。一次风压力与流量信号完善措施

01一次风流量信号不稳定问题分析磨煤机运行中一次风流量信号不稳定、晃动大，导致磨煤机一次风流量调节系统难以投自动。经检查发现，测量一次风流量的背靠背笛形管安装于风动场不稳定区域。

02一次风流量信号改进方案将笛形管移位至风动场稳定区域，并增装测量一次风流量的差压变送器，采用三取中用于显示和调节，三取二用于保护联锁，提升信号稳定性。

03一次风压力信号代表性不足问题原一次风压力信号取自一次风机出口冷一次风压力，冷一次风占总一次风比例不足30%，无法及时反映风量变化，导致调节滞后。

04一次风压力信号测点优化在空预器后的热一次风母管上增装热一次风压力测点，作为一次风压力调节系统的被调节量，提高压力信号对总风量变化的代表性和调节及时性。磨煤机与给煤机OIS显示图标改进原图标显示问题分析原OIS显示图标中红色代表运行，绿色代表停运，粉色代表模件故障，且取运行的非信号作为停运信号，不能反映实际运行状态，特别是故障跳闸状态。改进措施运行和停运信号都取自电气的反馈信号，并增加图标的显示颜色，白色代表跳闸，灰色代表运行信号和停运信号同时有或都没有。改进效果通过优化信号源和颜色定义，使磨煤机、给煤机的运行状态（运行、停运、跳闸、故障）在OIS画面中得到准确直观的反映，便于运行人员实时监控设备状态。高温环境下电缆防护方案高温电缆故障案例分析

磨煤机一次风隔离门关位置信号电缆因高温烫坏短路，导致磨煤机跳闸；给水泵排汽缸水位高信号电缆被烫坏短路，造成给水泵跳闸。发信装置移位改造

将原安装在高温区域的发信装置迁移至温度较低、环境稳定的位置，从源头避免电缆长期处于高温环境中。电缆走向优化调整

改变原有电缆敷设路径，避开锅炉本体、蒸汽管道等高温设备表面，选择远离热源的安全通道进行布线。架空安装防护措施

采用支架、桥架等将电缆架空敷设，确保电缆与高温体保持安全距离，防止因接触高温表面导致绝缘层损坏。03保护联锁逻辑优化燃烧器煤闸门联锁逻辑改进

原逻辑问题描述投产初期，多次发生因燃烧器煤粉管上的煤闸门全关位置开关被误碰闭合，联锁关磨煤机出口摆阀，导致磨煤机组误跳闸的故障。

原逻辑不合理性分析煤粉管上的煤闸门为手操闸门，正常时处于全开位置，从全开到全关需操作0.5小时，运行中不可能误关，该联锁逻辑不切实际。

改进措施实施取消燃烧器任一煤闸门全关联锁关磨煤机出口摆阀逻辑；将燃烧器煤闸门全开信号作为开摆阀的允许条件；增加任一煤闸门全关报警信号。磨煤机一次风控制挡板逻辑调整原逻辑存在的问题原逻辑中，在特定情况下会将磨煤机一次风控制挡板强置于10%开度，此设置与启、停磨煤机期间的风量要求相矛盾，常因运行操作或位置反馈偏差导致挡板置于10%开度，造成一次风量低，引发磨煤机组跳闸。逻辑调整的具体措施取消磨煤机一次风控制挡板置于10%开度的联锁逻辑。保留在MFT动作、锅炉跳闸、磨煤机组紧急跳闸、一次风量跳闸、停一次风命令、自动停磨煤机组且摆阀已关闭等情况下，将挡板置于0开度的安全控制逻辑。调整后的效果消除了因挡板强制置于10%开度导致的风量与启、停磨煤机需求的矛盾，减少了因风量低引发的磨煤机组跳闸事故，提高了磨煤机运行的稳定性和可靠性。锅炉电动释放阀及磨煤机控制逻辑优化

锅炉电动释放阀控制逻辑问题分析原逻辑设定：当锅炉燃料主控在自动模式、负荷指令大于33%且负荷限制至33%时，自动打开锅炉电动释放阀并联跳C、D磨煤机。此逻辑在单台磨煤机运行时，因负荷限制至33%会严重威胁机组稳定运行。

锅炉电动释放阀控制逻辑优化措施优化措施为取消该控制逻辑，避免在单台磨煤机运行等特定工况下，因负荷限制触发不必要的电动释放阀动作及磨煤机跳闸，保障机组运行稳定性。

磨煤机一次风控制挡板逻辑问题分析原逻辑中，磨煤机一次风控制挡板在特定情况下被强制置于10%开度，此设置从安全角度非必需，且与启、停磨煤机期间的风量要求相矛盾，常因运行操作或位置反馈偏差导致挡板强置10%开度，造成一次风量低而引发磨煤机组跳闸。

磨煤机一次风控制挡板逻辑优化措施优化措施是取消磨煤机一次风控制挡板置于10%开度的联锁逻辑，使挡板根据实际运行需求调节，确保一次风量稳定，减少因挡板强制开度引发的机组跳闸事故。04自动调节性能优化模拟量调节系统参数整定

整定目标与原则模拟量调节系统参数整定以实现被控参数稳定控制、响应速度快、超调量小为目标，需遵循先手动后自动、先静态后动态、先简单后复杂的原则。

关键参数类型及影响主要包括比例（P）、积分（I）、微分（D）参数。比例系数影响调节强度，过大会导致超调，过小则响应迟缓；积分时间影响消除余差能力，过短易振荡，过长余差消除慢；微分时间影响动态响应，合理设置可减小超调。

常用整定方法应用工程中常采用经验法、临界比例度法和衰减曲线法。例如针对350MW机组给水调节系统，可通过临界比例度法确定临界比例度和临界周期，再按经验公式计算PID参数初始值，经现场调试优化。

整定注意事项整定前需确保传感器、执行器等设备正常；整定时应分步进行，先调比例，再调积分，最后调微分；运行中需根据负荷变化、煤质等因素动态调整参数，确保系统在不同工况下均稳定运行。协调控制系统优化策略

负荷指令处理系统优化针对350MW机组特性，优化负荷指令响应速度与稳定性，减少因指令波动导致的机组运行扰动，确保负荷调节平滑过渡。

锅炉-汽机协调控制逻辑改进改进协调控制策略，增强锅炉与汽机之间的动态响应匹配性，提升机组在变负荷工况下的参数稳定性和经济性。

燃烧调节系统参数优化基于INFI90DCS系统，优化燃烧器管理系统控制参数，确保燃料与空气配比精准，提高燃烧效率，降低污染物排放。

给水自动调节系统升级通过完善给水流量、水位等信号采集与处理，优化PID调节算法，提升给水系统的调节精度，保障锅炉水位稳定。再热汽温控制系统组态设计01再热汽温控制方案设计原则基于350MW机组再热器布置特点与运行需求，结合烟气侧与蒸汽侧影响因素分析，选择适宜的调温方法与控制策略，确保再热汽温稳定在设定范围，保障机组安全经济运行。02典型350MW机组再热汽温调节方法参考辽电等350MW机组经验，可采用调节燃烧器火嘴倾角作为主要调温手段，以事故喷水作为应急保护措施；或如本溪热电采用烟气挡板控制再热汽温，实现对再热汽温的有效调节。03再热汽温自动控制系统结构再热汽温控制系统通常采用单回路控制系统或串级控制系统。对于燃烧器倾角调节或烟气挡板调节多采用单回路控制，而事故喷水控制方式则常用串级控制系统以提高控制精度和响应速度。04350MW机组再热汽温控制组态实现根据确定的控制方式和控制对象，依据控制SAMA图进行系统组态设计。明确各控制环节的输入输出信号、控制算法参数设置及联锁保护逻辑，确保组态图准确反映控制策略，满足再热汽温控制要求。05DCS与汽机控制系统改进INFI90DCS系统功能强化

数字量输入回路优化原设计+125VDC接数字量开关信号后接模件负载电阻，现场开关信号接地易烧坏端子板保险丝。改进为+125VDC先接模件负载电阻再接开关信号，杜绝了因接地导致的信号异常问题。

一次风参数测量完善针对磨煤机一次风流量信号不稳定问题，将背靠背笛形管移位至风动场稳定区域，并增装差压变送器，采用三取中用于显示调节、三取二用于保护联锁；在空预器后热一次风母管增装压力测点，替代原冷一次风压力作为调节被调量，提升了调节代表性。

OIS显示图标逻辑优化原磨煤机、给煤机OIS图标颜色及状态信号逻辑不合理，改进后运行和停运信号均取自电气反馈，增加白色代表跳闸、灰色代表信号异常状态，准确反映设备实际运行及故障跳闸状态。Mark-V型电液调节系统改进

超速跳闸试验逻辑优化原逻辑在进行汽机机械或电气超速跳闸试验时，Mark-V系统会向DCS发送超速跳闸信号，导致抽汽逆止门关、高低加切旁路，对机组造成大扰动甚至跳闸。改进措施为修改控制逻辑，增加试验闭锁功能，仅在实际超速时才向DCS发送跳闸信号。

控制精度提升改造针对原系统可能存在的转速指令与实际转速偏差问题，通过优化测速信号处理算法及调节参数，提升了转速控制的稳定性，减少了因偏差过大导致的机组异常跳闸情况。

系统可靠性增强措施对Mark-V系统的关键模块进行冗余配置检查与优化，确保在部分模块故障时系统仍能稳定运行。同时加强系统与DCS数据通信的抗干扰能力，减少信号传输异常对调节性能的影响。控制系统数据通信优化

01数据通信网络架构升级采用高速、高可靠性的冗余网络，提升数据传输速率与抗干扰能力，确保控制指令与监测数据实时准确传递，避免因网络延迟或中断导致的系统响应滞后。

02数据传输协议优化优化数据传输协议，减少数据包大小，提高传输效率，降低网络拥堵风险，保障关键参数如一次风压力、流量信号等的稳定传输，避免信号波动影响调节系统投自动。

03抗干扰措施强化对通信电缆进行屏蔽处理，远离高温、强电磁干扰区域，如将磨煤机一次风隔离门位置信号电缆等易受影响线路进行架空或穿管保护，防止信号失真或中断引发设备误动作。06改进效果验证与数据分析系统可靠性提升数据对比

01INFI90系统数字量输入回路故障率改进前因现场开关信号接地导致端子板保险丝频繁烧坏，多个信号异常；改进后通过调整回路接线，杜绝了此类现象，故障率降至零。

02给煤机跳闸率改造前因皮带减速比、调速电机功率偏小及测速信号弱等问题，给煤机频繁跳闸；改造后输出力矩增加一倍，跳闸率显著下降，保障了机组稳定运行。

03给煤机出口堵塞开关误动率原电容式堵塞开关因煤湿带水多次误动导致给煤机误跳闸；改用机械翻板式堵塞开关后，误动率大幅降低，消除了因误动造成的机组运行干扰。

04汽机超速试验对机组扰动情况改进前做汽机机械或电气超速跳闸试验时，联锁关抽汽逆止门、高低加切旁路，对机组造成很大扰动甚至引起跳闸；改进控制逻辑增加试验闭锁功能后，试验时不再发出跳闸信号，仅实际超速时发出，避免了不必要的机组扰动。机组运行稳定性改善分析

设备可靠性提升对稳定性的影响通过INFI90系统数字量输入回路改造、给煤机控制系统升级（输出力矩增加一倍）、机械翻板式堵塞开关应用等措施，有效减少了因设备故障导致的机组非计划停机，提升了设备长期运行的稳定性。

控制逻辑优化对运行平稳性的作用修改汽机Mark-V超速试验逻辑，增加试验闭锁功能，避免了试验过程中对机组的扰动；完善一次风压力、流量信号测量（笛形管移位、三取中/三取二配置），使磨煤机一次风流量调节系统可稳定投自动，减少了运行波动。

保护联锁系统完善的积极效果取消不切实际的联锁逻辑（如燃烧器煤闸门全关联锁、磨煤机一次风控制挡板10%开度联锁等），并将煤闸门全开信号作为开摆阀允许条件，增加报警信号，既保障了安全，又避免了误动作导致的机组跳闸，显著提升了运行稳定性。

电缆及信号系统改进的贡献针对高温环境下电缆易损坏问题，采取发信装置移位、改变电缆走向、架空敷设等措施，防止了因电缆短路引发的磨煤机、给水泵等关键设备跳闸事故，进一步保障了机组连续稳定运行。经济指标优化成果展示机组可用率提升通过热控系统改进，机组因热控故障导致的非计划停运次数显著减少，可用率提升至98%以上，达到行业先进水平。发电煤耗降低优化自动调节性能后，锅炉燃烧效率提高，机组发电煤耗降低约2g/kWh，年节约标准煤数千吨。维护成本下降设备可靠性提升使得热控系统维护工作量减少30%，备品备件消耗降低，年节约维护费用超百万元。人工干预减少自动调节系统投运率提升至95%以上，运行人员对热控系统的人工干预频次大幅降低，劳动强度有效减轻。07运行维护与操作规范改进后系统日常巡检要点

INFI90系统数字量输入回路检查定期检查数字量输入回路接线是否牢固，确认+125VDC电源、模件负载电阻及开关信号连接正常，无接地或短路现象，避免保险丝烧毁导致信号异常。

给煤机控制系统状态监测巡检给煤机驱动马达与皮带运行状态，确保转速指令与实际转速一致，无偏差过大问题；检查机械翻板式堵塞开关动作是否灵活，防止因煤湿带水引起误跳闸。

汽机超速保护逻辑验证通过模拟试验确认汽机机械超速和电气超速跳闸逻辑正常，在进行试验时，Mark-V系统不应向DCS发送误跳闸信号，仅在实际超速时触发保护动作。

一次风参数测量系统检查检查一次风笛形管安装位置是否处于风动场稳定区域，差压变送器读数是否准确，三取中调节信号和三取二保护信号工作正常，确保一次风压力、流量信号稳定。

电缆敷设与高温防护检查检查磨煤机、给水泵等高温区域电缆走向，确认电缆未接触高温体，发信装置位置合理，避免因电缆被烫坏导致信号短路或设备跳闸。故障诊断与应急处理流程01系统异常监测与报警识别通过DCS系统实时监测温度、压力、流量等关键参数，当出现超温、超压、信号波动等异常时，系统自动触发声光报警，显示故障位置及类型，如给煤机转速偏差大、一次风流量信号晃动等。02故障原因快速分析方法结合历史数据与故障现象，采用排除法定位原因：硬件方面检查传感器、执行器、电缆是否损坏或老化；软件方面核查控制逻辑、参数设置是否异常；环境因素考虑高温、潮湿等对设备的影响，如电容式堵塞开关因煤湿带水误动。03典型故障应急处理步骤针对给煤机跳闸，立即检查皮带传动系统及测速信号，确认减速箱力矩或电机功率问题后切换备用给煤机；发生超速保护误动时，执行Mark-V系统逻辑闭锁，避免抽汽逆止门误关，待故障排除后按规程重启设备。04紧急停机操作规范当出现严重故障如汽机超速、锅炉MFT动作时，立即触发紧急停机程序：切断燃料供应，关闭主蒸汽阀门，开启事故疏水，确保机组安全降压；同时记录故障数据，为后续分析提供依据。05故障处理后系统复位与验证故障排除后，对相关设备进行复位，逐步恢复系统运行，通过OIS监控画面确认参数恢复正常范围，如磨煤机出口摆阀开关状态、一次风压力调节精度等，进行带负荷测试确保稳定性。定期维护与校准标准

传感器定期校准规范温度、压力、流量等关键传感器需每3个月进行校准，采用标准信号源对比法，确保测量误差控制在±0.5%FS以内，热电偶及RTD需进行绝缘电阻测试（≥100MΩ）。

执行器维护周期与标准电动阀门、气动执行器每6个月进行机械检查，包括阀位反馈精度校准（偏差≤1%）、动作响应时间测试（≤2秒），润滑部件需加注高温润滑脂，确保无卡涩现象。

DCS系统定期检查项目INFI90等DCS系统每月进行模件冗余切换测试、通讯网络负载率监测（≤30%），每半年进行历史数据存储完整性检查，确保关键参数（如汽机转速、主蒸汽压力）记录间隔≤1秒且无丢失。

电缆与接线端子维护标准高温区域电缆（如磨煤机、给水泵附近）每季度检查绝缘层老化情况，接线端子紧固力矩符合规范（铜端子2.5-4N·m），采用红外测温仪检测端子排温度，温升不得超过环境温度10℃。08典型故障案例分析数字量输入回路故障案例

原回路设计缺陷原INFI90系统数字量输入回路为+125VDC接数字量开关信号，再接模件负载电阻，最后