自动控制系统简介

1、热工自动控制简介热工自动控制简介 检修部热控检修部热控 王瑾石王瑾石 2012年1月5日 火力发电厂自动控制概述 n自动检测：检测仪表能自动地检测反映生产过程或设备运行情 况的各种参数，以监视生产过程的进行情况和发展趋势，为自 动操作、统计、管理提供依据。 n自动调节：利用仪表自动地维持生产过程在规定的工况下进行。 n顺序控制：根据预先拟订的程序和条件，自动地对生产过程进 行一系列操作。 n自动保护：当设备运行情况发生异常事故时，保护装置发生报 警信号或自动采取保护措施，以防止事故出现或扩大，保护设 备不受破坏及保证人身安全。 n控制计算机：用来进行数据处理和实现控制调节的设备，随着 科学技术

2、的发展，计算机在自动调节里用途越来越广泛。 1 意义 n1.1 降低人员劳动强度 n1.2 提高机组运行参数稳定性 n1.3 快速响应外部负荷需求 n1.4 满足电网调频和AGC发电要求 2 主要自动调节系统简介 n炉膛压力调节系统 n送风调节系统 n给水调节系统（汽包水位调节系统） n过热蒸汽温度调节系统 n再热蒸汽温度调节系统 n主燃料调节系统 n 一次风压力调节系统 n磨煤机煤位调节系统（一期钢球磨） n除氧器水位调节系统 n高、低加水位调节系统等 nCCS协调控制（Coordinated Control System） nRUNBACK控制 n一次调频 nAGC控制（Automatic

3、 Generation Control） n此外还有凝汽器热井水位、磨煤机分离器出口温度、二次风箱与炉膛差压、 增压风机入口压力调节等等，共有XXX个自动回路。 3 自动调节基本概念 执行器调节器变送器 设定值 简单的反馈调节系统组成 自动调节基本概念 n被调量（也叫被控量） 定义：生产工艺过程中需要加以调节的物理量。如汽包 水位，炉膛压力。 n调节量 定义：随调节机构动作而改变的物理量。如给水量，引 风量。 n给定值 定义：生产过程中需要维持和控制的物理量的目标值。 如汽包水位给定值，炉膛压力给定值。 自动调节基本概念 n扰动 定义：引起被调量偏离给定值的各种原因。如锅炉燃 料量变化，煤质变

4、化。（多而杂，一些不可预见） n调节对象 定义：被调节的设备。如锅炉，汽包。 4 自动调节系统的过渡过程 自动调节系统的过渡过程 n延迟时间td 指响应曲线第一次达到其终值一半所需的 时间。 n上升时间 tr 指响应从终值10%上升到终值90%所需的 时间；对于有振荡的系统，亦可定义从零第一次上升到 终值所需的时间。 n 峰值时间 tp 指响应超过其终值到达第一个峰值所需 的时间。 n调节时间ts 指响应到达并保持在终值5%内所需的最 短时间。 n超调量% 指响应的最大偏离h(tp)与终值h()之差 的百分比 %= h(tp)h()h()100% 5 衰减率 n衰减率=（Ym1Ym3）/Ym1

5、=1Ym3/Ym1 6 自动调节系统的基本要求 n稳定性：最基本要求。 n快速性：调节过程持续时间短。 n准确性：被调量偏差大小。动态偏 差和静态偏差都要小。 7 自动调节的实现 nDCS系统 n调节仪 nPLC n变频器 8 DCS系统简介 n一期DCS系统：HONEYWELL的TPS系统，组 态方式-填表式 n二期DCS系统：EMERSON的OVATION系统， 组态方式-功能块搭接式。 n两种DCS系统差别：组态方式，通讯方式， 安全方式等。HONEYWELL1974年制造了世 界上第一套DCS系统，性能稳定，难于上手， 在我国石化系统应用广泛，美国航天控制应 用很多；OVATION系统

6、开放性好，在国内大 容量机组应用广泛。 9 协调控制策略 n协调：机、炉协调动作适应电网 负荷需求，保持主要参数稳定 （主蒸汽压力等）。 n直接能量平衡（DEB）-一期 能量信号：P1XP0/PT （或P11+K(P0-PT)） P1 （调节级压力，P0主蒸汽压力设定值，PT机前压力。 n间接能量平衡（IEB）-二期 直接指令平衡，负荷需求通过LDC（负荷指令中心） 计算后送往机、炉主控回路。 协调控制策略 nRUNBACK(快速返回) 当机组主要辅机单台跳闸时发生RB动作，如一次风机， 送风机，引风机，给水泵等；发生RB后根据机组最大 可能出力给出目标负荷和对应负荷变化速率。 n此外还有FA

7、ST CUTBACK；BI/BD(闭锁增/闭锁减)； RUNUP/RUNDOWN（迫升/迫降） 10 一次调频 n一次调频 机组一次调频控制方式为CCS+DEH方式，DEH系统通 过内部组态使汽轮机转速与额定转速之差通过函数 计算后直接动作调门（DEH在非功率控制方式时）， 或者通过函数计算后直接动作调门，CCS系统进行补 偿，保证机组负荷满足电网要求。当一次调频动作 后，CCS根据电网频率信号，经过死区处理后得出的 一次调频负荷，叠加到协调控制回路的主调节器上， 补偿汽机负荷变化对锅炉的影响保证机组负荷满足 电网要求。 一次调频 2 -2 - 2 -11 11 36 -36 功率（MW） 转

8、速差（r/min） 一次调频曲线 最大负荷调整二期36MW，一期28MW 11 AGC nAGC(自动发电控制) 发电机组在规定的出力调整范围内，接收电力调度机 构下发的指令，按照一定调节速率实时调整发电出力， 以满足电力系统频率和联络线功率控制的要求。AGC 通过CCS系统作用于机组。 12 汽包水位控制策略 n给水全程自动 给水全程自动调节系统的任务是在锅炉启动、正常运 行和停炉过程中控制锅炉的给水量，以保证汽包水位 在允许的范围内变化，对锅炉的水循环和省煤器起保 护作用。 n单冲量 n串级三冲量 汽包水位控制策略 串级三冲量 13 调节器参数整定 n基本调节规律P,I,D 目前广泛采用的

9、调节手段，还有自适应调节、模糊调 节、斯密斯预估、人工智能、专家系统等。 nP调节器 nPI调节器 nPID调节器 n目前我们存在的问题：协调品质，RB投入，过热气温 调节，AGC响应指标。 SAMA图1（单元主控） SAMA图2（锅炉主控） 14 自动调节系统品质指标 自动调节系统品质指标自动调节系统品质指标 序号被控参数动态偏差静态偏差 1机前压力0.6MPa0.3MPa 2主蒸汽温度105 3再热蒸汽温度105 4汽包水位60mm30mm 5烟气含氧量 2% 1% 6炉膛压力200Pa100Pa 7除氧器水位250mm100mm 8凝汽器水位200mm 100mm 9高加水位70mm35mm 10低加水位 70mm35mm 11发电功率3%MCR1.5%MCR 说明： 1.试验在70100MCR工况下进行，负荷变动幅度1015MCR，负荷变化速率3MCR/min(锅炉调功)或1.5MCR/min(汽机调功)。 2.表中指标适用于300MW及以上容量的直吹式制粉系统的汽包炉，对于中间储仓式制粉系统汽包炉或直流炉等应视具体情况适当调整。 15 自动调节系统的学习 n目标和信念-控制人员 控制人才 控制专家； n广泛的知识基础储备-控制知识、计算机知识、通讯知 识、英语、生产工艺等； n最短时间熟悉各种检测元件和控制设备； n自学很重要，非常重要，我没时间-X，我没精