14第五章 顺序控制系统

1、第五章 顺序控制系统 第一节第一节 顺序控制系统的功能与控制范围顺序控制系统的功能与控制范围 一、功能一、功能 电厂的过程控制一般分两大类：模拟量控制系统（也电厂的过程控制一般分两大类：模拟量控制系统（也 称为调节控制）：利用反馈方法将被调节量和给定数称为调节控制）：利用反馈方法将被调节量和给定数 值进行比较，然后根据比较结果改变被调节量，使得值进行比较，然后根据比较结果改变被调节量，使得 被调节量始终和给定数值相等。被调节量始终和给定数值相等。 特点：在系统运行过程中，反馈特点：在系统运行过程中，反馈调节周期周而复始调节周期周而复始 不断进行。不断进行。 开关量调节系统（也称为顺序控制系统）

2、：根据生产开关量调节系统（也称为顺序控制系统）：根据生产 过程的工况和被调节设备的状态等条件，按预先设定过程的工况和被调节设备的状态等条件，按预先设定 好的顺序去启、停、开、关被控设备。好的顺序去启、停、开、关被控设备。 特点：检测、运算的全部为开关量信号；一般的反馈特点：检测、运算的全部为开关量信号；一般的反馈 调节仅进行一次。调节仅进行一次。 顺序控制系统（顺序控制系统（sequence-顺序顺序 control-控制控制 SYSTEM-系统）：一般简称系统）：一般简称SCS，它的功能是对，它的功能是对 大型火电单元机组热力系统和辅机，包括电动机、大型火电单元机组热力系统和辅机，包括电动机

3、、 阀门、挡板的启、停和开、关进行自动控制。例如阀门、挡板的启、停和开、关进行自动控制。例如 现场的电动或汽动闸门等设备都在现场的电动或汽动闸门等设备都在SCS控制下运行。控制下运行。 SCS举例：上海石洞口二厂举例：上海石洞口二厂600MW机组的机组的SCS按按 工艺特点设置了工艺特点设置了40个功能组，工控制机、炉辅机个功能组，工控制机、炉辅机93 台、阀门台、阀门139个、主要挡板个、主要挡板20台（不包含次要控制台（不包含次要控制 机构）。机构）。 一般一般600MW机组机组SCS输入信号约输入信号约20003000个、个、 1000多个输出信号、多个输出信号、800个操作项目。个操作

4、项目。 如此众多相互牵连的操作项目和复杂的逻辑条件运如此众多相互牵连的操作项目和复杂的逻辑条件运 算，手动操作很难胜任。算，手动操作很难胜任。 SCS控制设备：顺序控制的早期使用继电器组实现控制设备：顺序控制的早期使用继电器组实现 各种逻辑，继电器的拒动、误动和简单的逻辑运算各种逻辑，继电器的拒动、误动和简单的逻辑运算 是阻碍是阻碍SCS系统发展的主要原因。目前以专用系统发展的主要原因。目前以专用CPU 为核心的可编程控制器不但可以轻松的完成各种需为核心的可编程控制器不但可以轻松的完成各种需 要的控制逻辑运算，而且具有工作可靠、逻辑组态要的控制逻辑运算，而且具有工作可靠、逻辑组态 和修改方便等

5、优点。目前的和修改方便等优点。目前的SCS功能比较完善。功能比较完善。 例如北仑港电厂例如北仑港电厂600MW机组的机组的SCS系统采用美国哥系统采用美国哥 德公司的德公司的984可编程控制器，通过门电路与可编程控制器，通过门电路与MOD300 微机分散控制系统进行通信。存在微机分散控制系统进行通信。存在DCS时，时，SCS是是 DCS组成部分，当不存在组成部分，当不存在DCS时，时，SCS独立工作。独立工作。 SCS采用的顺序控制策略是根据机组运行的客观规采用的顺序控制策略是根据机组运行的客观规 律而制定的，也是长期运行经验的结晶，它相当于律而制定的，也是长期运行经验的结晶，它相当于 一个忠

6、实、不折不扣地按运行规程来控制热力系统一个忠实、不折不扣地按运行规程来控制热力系统 辅机的优秀运行人员。辅机的优秀运行人员。 二、顺序控制系统的控制范围二、顺序控制系统的控制范围 控制范围：和机、炉、电关系密切的所有辅机、阀门、控制范围：和机、炉、电关系密切的所有辅机、阀门、 档板等。档板等。 SCS功能组：将属于同一系统相关联的设备组合在一功能组：将属于同一系统相关联的设备组合在一 起，构成一个功能组。一般是以某一台重要辅机为中起，构成一个功能组。一般是以某一台重要辅机为中 心。心。 例如引风机功能组，是以引风机为中心将引风系统中例如引风机功能组，是以引风机为中心将引风系统中 和引风相的设备

7、构建成一个功能组。和引风相的设备构建成一个功能组。 引风机功能组具体设备：引风机功能组具体设备：引风机引风机及其轴承冷风机、风及其轴承冷风机、风 机和马达的润滑油泵、引风机进机和马达的润滑油泵、引风机进/出口烟道档板、除出口烟道档板、除 尘器进口烟道档板等。尘器进口烟道档板等。 其他其他SCS由由PLC（可编程）实现：输煤、除灰、化学（可编程）实现：输煤、除灰、化学 补给水处理、凝结水处理、锅炉吹灰、锅炉定期排污补给水处理、凝结水处理、锅炉吹灰、锅炉定期排污 等，本书不讨论。等，本书不讨论。 目前火电厂目前火电厂SCS一般分为三个等级：一般分为三个等级： 机组级机组级：最高一级的顺序控制，也称

8、为机组启停系统：最高一级的顺序控制，也称为机组启停系统 它能在人工几乎不甘于下完成机组的启停过程。例如它能在人工几乎不甘于下完成机组的启停过程。例如 从机组的启动到带负荷一直过渡到从机组的启动到带负荷一直过渡到100%负荷，只要负荷，只要 少量的启停断点，要求运行人员对某些机组状况进行少量的启停断点，要求运行人员对某些机组状况进行 确认后，确认后，SCS系统进行进行。系统进行进行。 功能组级功能组级：运行人员发出某组设备的启停信号后，某：运行人员发出某组设备的启停信号后，某 组设备能按组设备能按SCS预先设计的启停过程完成某组设备的预先设计的启停过程完成某组设备的 启停。实现组设备启停功能的启

9、停。实现组设备启停功能的SCS程序称为功能组级。程序称为功能组级。 或者说该或者说该SCS程序仅对机组某局部有启停功能。功能程序仅对机组某局部有启停功能。功能 组级可以再细分为组级可以再细分为子组级子组级和和子回路级子回路级。针对某功能系针对某功能系 统的子级统的子级SCS称为子组级称为子组级。例如空气系统（包括空气例如空气系统（包括空气 预热、送风、引风等。预热、送风、引风等。而子回路是指子组级下各种具而子回路是指子组级下各种具 体设备对应的体设备对应的SCS控制。控制。例如，空气系统下空气预热例如，空气系统下空气预热 器、送风机、引风机等器、送风机、引风机等SCS系统，都称为子回路系统，都

10、称为子回路 设备级：设备级：运行人员手动控制级，当运行人员手动控制级，当SCS逻辑分析需要逻辑分析需要 手动设备条件满足时，可以手动此设备。和没有手动设备条件满足时，可以手动此设备。和没有SCS 的纯手动是有区别的，纯手动时，操作条件是否满足的纯手动是有区别的，纯手动时，操作条件是否满足 是运行人员自己观察分析看操作条件是否满足与许可。是运行人员自己观察分析看操作条件是否满足与许可。 MODI COM9 84B MODI COM9 84B MOD-300通讯接口 MOD-300通讯接口 逻辑I/O逻辑I/O逻辑I/O 逻辑I/O逻辑I/O逻辑I/O （1）汽轮机盘车）汽轮机盘车 (2)主汽轮机

11、液力油；主汽轮机液力油； (3)凝汽器真空泵；凝汽器真空泵； (4)汽轮机轴封汽；汽轮机轴封汽； (5)汽轮机疏水到凝汽器扩容器；汽轮机疏水到凝汽器扩容器； (6)汽轮机疏水到大气扩容器；汽轮机疏水到大气扩容器； (7)发电机冷却气密封油；发电机冷却气密封油； (8)发电机定子冷却水；发电机定子冷却水； (9)锅炉预清洗；锅炉预清洗； (10)锅炉启动充水；锅炉启动充水； (11)过热器排汽；过热器排汽； (12)省煤器和水冷壁排汽；省煤器和水冷壁排汽； (13)电动给水泵；电动给水泵； (14)给水泵汽轮机给水泵汽轮机BFPTA辅助油泵辅助油泵 (15)BFPTA液力泵；液力泵； 汽轮机汽轮

12、机SCS项目项目 发电机发电机SCS项目项目 锅炉锅炉SCS项目项目 (16)BFPTA盘车；盘车； (17)汽动给水泵汽动给水泵TDBFPA轴封汽；轴封汽； (18)BFPTB辅助油泵；辅助油泵； (19)BFPTB液力泵；液力泵； (20)BFPTB盘车；盘车； (21)TDBFPB轴封汽；轴封汽； (22)密封水收集箱泵；密封水收集箱泵； (23)闭式冷却水泵；闭式冷却水泵； 24)河水升压泵；河水升压泵； (25)凝结水补水泵；凝结水补水泵； (26)凝结水泵；凝结水泵； (27)重油泵；重油泵； (28)轻油泵；轻油泵； (29)一次风机一次风机A； (30)一次风机一次风机B； (

13、31)开式冷却水泵；开式冷却水泵； (32)暖风器冷凝泵；暖风器冷凝泵； (33)雨水排水泵；雨水排水泵； (34)锅炉烟风通道；锅炉烟风通道； (35)送风机送风机A； (36)送风机送风机B； (37)引风机引风机A； (38)引风机引风机B； (39)BFPTS疏水阀；疏水阀； (40)磨煤机。磨煤机。 第二节第二节 顺序控制系统功能组举例顺序控制系统功能组举例 一、吸风机一、吸风机A功能组功能组 吸风机出现吸风机出现ON信号后信号后 当吸风机当吸风机ON信号时信号时 1）关吸风机入口档板）关吸风机入口档板 2）关吸风机出口档板）关吸风机出口档板 防止吸风机启动前对炉膛防止吸风机启动前对

14、炉膛 负压的影响，如果已经有负压的影响，如果已经有 一台引风机在工作时，不一台引风机在工作时，不 关闭档板影响会更大。关闭档板影响会更大。 3）启动风机马达润滑油）启动风机马达润滑油 风机正常工作前先提供润滑油风机正常工作前先提供润滑油 4）当吸风机）当吸风机B停运时停运时 关闭关闭B入口档板和出口入口档板和出口 档板档板 当功能组启动命令许可条件满足时，当功能组启动命令许可条件满足时， 启动低速断路器启动低速断路器 启动引风机的许可条件：（当许可条件不满足时不能启动，启动引风机的许可条件：（当许可条件不满足时不能启动， 即使出现引风机即使出现引风机ON信号也不能启动，当许可条件不满足时信号也

15、不能启动，当许可条件不满足时 ON信号引起的启动引风机断路器会停止等待）信号引起的启动引风机断路器会停止等待） 整个启动条件整个启动条件 共分四组。共分四组。 5个条件都成立时，第一个条件都成立时，第一 路条件方能成立。路条件方能成立。 引风机档板关或另一个条件引风机档板关或另一个条件 成立，两者有一个成立，此成立，两者有一个成立，此 条件成立。条件成立。 吸风机吸风机A、B至至 少有一台在运少有一台在运 行。（目前是行。（目前是 启动启动A，说明，说明A 肯定停止运行）肯定停止运行） 1）吸风机）吸风机A马达润滑油压马达润滑油压 力正常。（没有电路对应）力正常。（没有电路对应） 2）吸风机）

16、吸风机A断路器断路器OFF （没有电路对应）（没有电路对应） 3）没有自动停止信号（没）没有自动停止信号（没 有电路对应）有电路对应） 4、5）吸风机入口、出口）吸风机入口、出口 档板关档板关 6）吸风机）吸风机B入口档板关或入口档板关或 吸风机吸风机B在运行。在运行。 7）吸风机）吸风机B出口档板关或出口档板关或 吸风机吸风机B在运行。（任意在运行。（任意 吸风机的断路器吸风机的断路器OFF不成不成 立，都会导致该信号成立）立，都会导致该信号成立） 8）吸风机）吸风机A入口动叶开入口动叶开 9）空气预热器）空气预热器A和和BON。 10）除尘器）除尘器A1和和A2入口档入口档 板开，或除尘器

17、板开，或除尘器B1、B2入入 口档板开和除尘器连通档口档板开和除尘器连通档 板开。板开。 11）吸风机）吸风机A、B都停或者都停或者B 运行，且送风机运行，且送风机A和和B至少有至少有 一台运行。（没有对应电路）一台运行。（没有对应电路） 12）送风机）送风机A、B入口动叶开、入口动叶开、 送风机送风机A、B出口档板开，或出口档板开，或 者吸风机者吸风机B在运行。在运行。 当吸风机当吸风机A的启动条件满足时，且吸风机的启动条件满足时，且吸风机A的低速、的低速、 高速断路器都处于高速断路器都处于OFF位置（位置（A目前是停止状态）目前是停止状态） 时，闭合吸风机时，闭合吸风机A的低速断路器。（的

18、低速断路器。（低速和高速通低速和高速通 过原理分析应该是低速闭合带动高速闭合过原理分析应该是低速闭合带动高速闭合）当低速）当低速 和高速短路器都处于和高速短路器都处于ON位置后产生以下动作位置后产生以下动作： （进入吸风机启动过程）（进入吸风机启动过程） 1）自动打开）自动打开A吸风机出口档板吸风机出口档板 2）自动打开）自动打开A吸风机入口档板吸风机入口档板 3）解除）解除A吸风机入口动叶关信号（启动前不能关吸风机入口动叶关信号（启动前不能关 闭动叶）闭动叶） 4）当吸风机）当吸风机A出口档板打开后，送出吸风机启动出口档板打开后，送出吸风机启动 成功信号（验证信号启动送风机时使用）成功信号（

19、验证信号启动送风机时使用） A吸风机启动过程中连锁分析，当出现下列情况之吸风机启动过程中连锁分析，当出现下列情况之 一后，吸风机启动过程将停止一后，吸风机启动过程将停止 1）功能组产生停止信号（可能是其他设备连锁产生）功能组产生停止信号（可能是其他设备连锁产生） 2）从高速断路器逻辑来的停止信号（高速断路器启）从高速断路器逻辑来的停止信号（高速断路器启 动产生问题）动产生问题） 3）两台送风机都脱扣）两台送风机都脱扣 4）安全保护脱扣）安全保护脱扣 5）吸风机）吸风机A马达润滑油压低超过马达润滑油压低超过3秒秒 6）吸风机振动过大（大于）吸风机振动过大（大于10MILS） 7）按吸风机跳闸按钮

20、）按吸风机跳闸按钮 吸风机状态切换（低速和高速）吸风机状态切换（低速和高速） 1）吸风机由高速切换到低速）吸风机由高速切换到低速 在主控盘按动低速按钮或在在主控盘按动低速按钮或在MCS键盘上（软手操）键盘上（软手操） 按低速键（按低速键（4S以上）后由高速切换到低速以上）后由高速切换到低速 吸风机入口动叶位置小于吸风机入口动叶位置小于50%（动叶位置越小吸（动叶位置越小吸 风机产生的负压就越小），且吸风机高速风机产生的负压就越小），且吸风机高速ON超过超过5S （高的负压确实是高速运行所产生），系统自动发（高的负压确实是高速运行所产生），系统自动发 出低速切换指令出低速切换指令 2）吸风机）吸

21、风机A由低速切换到高速由低速切换到高速 主控盘上按了硬手操高速按钮或在主控盘上按了硬手操高速按钮或在MCS键盘上按键盘上按 了高速按钮（了高速按钮（4S以上），由低速切换到高速以上），由低速切换到高速 若高速断路器许可条件满足，系统自动启动高速若高速断路器许可条件满足，系统自动启动高速 断路器断路器 高速断路器启动许可条件：高速断路器启动许可条件： 1）吸风机）吸风机A马达润滑油压正常马达润滑油压正常 2）吸风机）吸风机A高速断路器没有锁定高速断路器没有锁定 3）吸风机）吸风机A有切换到高速的指令有切换到高速的指令 4）吸风机）吸风机A低速断路器低速断路器ON（吸风机正在低速运行）（吸风机正在

22、低速运行） 5）没有自动停止信号）没有自动停止信号 高速自动连锁信号：当下列任一信号成立时风机自动高速自动连锁信号：当下列任一信号成立时风机自动 脱扣脱扣 1）有停止信号）有停止信号 2）有功能组停止命令（根据其他设备情况发出）有功能组停止命令（根据其他设备情况发出） 3）两台送风机均跳闸）两台送风机均跳闸 4）安全保护脱扣）安全保护脱扣 5）吸风机）吸风机A马达润滑油压过低超过马达润滑油压过低超过3S 6）吸风机）吸风机A振动过大振动过大 7）吸风机）吸风机A跳闸跳闸 吸风机入口档板控制逻辑吸风机入口档板控制逻辑 1）打开入口档板逻辑：出现功能组开档板指令或系）打开入口档板逻辑：出现功能组开

23、档板指令或系 统产生的自动开信号（一般自动开连锁信号，某些设统产生的自动开信号（一般自动开连锁信号，某些设 备运行需要吸风机备运行需要吸风机A档板打开而不许关闭称为开连锁档板打开而不许关闭称为开连锁 信号）信号） 2）关闭入口档板：在关闭条件成立后入口档板自动）关闭入口档板：在关闭条件成立后入口档板自动 关闭（条件：没有自动开连锁信号时，吸风机停止运关闭（条件：没有自动开连锁信号时，吸风机停止运 行）行） 自动关连锁信号产生的入口档板关闭过程：自动关连锁信号产生的入口档板关闭过程： 在在A吸风机停止后，而吸风机停止后，而B还在运行，功能组会产生一还在运行，功能组会产生一 个入口档板自动关连锁信

24、号，在关闭入口档板条件满个入口档板自动关连锁信号，在关闭入口档板条件满 足的情况下（例如没有自动开连锁信号），产生如下足的情况下（例如没有自动开连锁信号），产生如下 连锁动作：连锁动作：A）关闭）关闭A吸风机入口动叶；吸风机入口动叶；B）自动连锁）自动连锁 A吸风机出口档板关闭；吸风机出口档板关闭；C）关闭吸风机）关闭吸风机A入口档板入口档板 吸风机出口档板控制逻辑吸风机出口档板控制逻辑 1）打开：功能组发出开信号或自动开连锁时，出口）打开：功能组发出开信号或自动开连锁时，出口 档板自动打开档板自动打开 2）关闭：当关闭条件满足后系统发出关闭指令，出）关闭：当关闭条件满足后系统发出关闭指令，出

25、 口自动关闭（条件：没有自动开连锁情况下，口自动关闭（条件：没有自动开连锁情况下，A吸风吸风 机停止运行）机停止运行） 3）连锁关闭：吸风机）连锁关闭：吸风机A停止运行而停止运行而B吸风机没有停止吸风机没有停止 时，系统产生一连锁关闭信号在关闭允许的情况下关时，系统产生一连锁关闭信号在关闭允许的情况下关 闭出口档板闭出口档板 吸风机入口连通档板控制逻辑吸风机入口连通档板控制逻辑 1）打开：当两台吸风机都在运行或有一台运行时，）打开：当两台吸风机都在运行或有一台运行时， 系统产生连锁信号打开连通档板系统产生连锁信号打开连通档板 2）关闭：两台吸风机全停止运行关闭连通档板）关闭：两台吸风机全停止运

26、行关闭连通档板 二、送风机二、送风机A功能组功能组 （1）将送风机选择作为第一台，且有启动第一台送）将送风机选择作为第一台，且有启动第一台送 风机信号时；或者将风机信号时；或者将A选择作为第二台且有启动第二选择作为第二台且有启动第二 台送风机指令时，产生台送风机指令时，产生A送风机启动送风机启动ON信号。此信信号。此信 号会产生以下动作：号会产生以下动作： 1）关送风机入口动叶）关送风机入口动叶 2）关送风机出口档板）关送风机出口档板 3）启动送风机）启动送风机A马达润滑油泵马达润滑油泵A 4）启动送风机）启动送风机A马达润滑油泵马达润滑油泵B 5）当送风机）当送风机A条件满足时启动送风机条件

27、满足时启动送风机A （2）送风机）送风机A启动许可条件启动许可条件 1）至少有一台吸风机在运行）至少有一台吸风机在运行 2）送风机）送风机B入口动叶开或送风机入口动叶开或送风机 B在运行且在运行且B入口动叶在自动入口动叶在自动 3）送风机）送风机B出口档板开出口档板开 4）送风机）送风机A入口动叶关入口动叶关 5）送风机）送风机A出口档板关出口档板关 6）至少有一台吸风机入口动叶）至少有一台吸风机入口动叶 在自动在自动 7）空气预热器）空气预热器A二次风档板开，二次风档板开， 或空气预热器或空气预热器B二次风档板开且二次风档板开且 送风机连通档板开。送风机连通档板开。 9）两台吸风机在运行或至

28、少一）两台吸风机在运行或至少一 台在运行且没有送风机运行。两台在运行且没有送风机运行。两 台运行信号存在冗余台运行信号存在冗余 10）没有功能组停止命令）没有功能组停止命令 11）没有润滑油压过低信号）没有润滑油压过低信号 12）没有吹扫后风机脱扣信号）没有吹扫后风机脱扣信号 12）没有安全脱扣信号）没有安全脱扣信号 在送风机在送风机A启动过程中出现下列情况之一时，发出启动过程中出现下列情况之一时，发出 停止送风机停止送风机A指令指令 1）功能组发来停止指令）功能组发来停止指令 2）送风机）送风机A马达润滑油压过低（超马达润滑油压过低（超3S） 3）吹扫后风机脱扣）吹扫后风机脱扣 4）送风机）

29、送风机A振动过大（大于振动过大（大于5MILS） 5）两台吸风机跳闸）两台吸风机跳闸 6）手动按停止送风机）手动按停止送风机A信号信号 （4）送风机）送风机A出口档板控制逻辑出口档板控制逻辑 1）开逻辑框图）开逻辑框图 功能组开出口档板指令功能组开出口档板指令 自动开出口档板信号自动开出口档板信号 送风机送风机B不运行不运行 送风机送风机A运行运行 送风机送风机A入口动叶不在自动入口动叶不在自动 送风机送风机A入口动叶关闭入口动叶关闭 送风机送风机B出口档板关闭出口档板关闭 送风机送风机B入口档板关闭入口档板关闭 OR OR AND AND OR 送风机送风机A出出 口档板开口档板开 2）关逻

30、辑框图 自动关信号自动关信号 功能组关指令功能组关指令 OR 送风机送风机B在运行在运行 送风机送风机B入口动叶在自动入口动叶在自动 AND 送风机送风机B入口动叶没有关入口动叶没有关 送风机送风机B出口档板开出口档板开 送风机送风机B入口动叶开入口动叶开 AND OR AND 送送 风风 机机 出出 口口 档档 板板 关关 （5）送风机出口连通档板控制逻辑）送风机出口连通档板控制逻辑 1）打开连通档板逻辑）打开连通档板逻辑 送风机送风机A ON 送风机送风机B ON 空气预热器空气预热器A ON 空气预热器空气预热器B ON OR AND AND 当条件满足当条件满足 时产生打开时产生打开 连通档板信连通档板信 号。号。 2）连通档板关闭逻辑）连通档板关