小型透平综合控制系统解决方案

1、小型透平综合控制系统解决方案在工业生产中，直接用汽轮机作为原动机来驱动一些大型的机械设备，如大型风机、给水泵压缩机、发电机等功率比较大的设备，这种用途的汽轮机叫工业汽轮机，利用工业生产过程中的余热余压，进行发电或进行工业驱动，可大幅度的降低企业生产成本，提高企业经济效益，但由于汽轮机系统结构比较复杂，对控制要求有比较精确，牵扯到较多的调节保护系统，因此一体化解决方案显得尤为重要。和利时公司作为大型专业自动化设备制造企业，在装备制造业的发展已有15年的历史，成功研发了多种装备自动化控制系统，如：0.1600mw汽轮发电机组deh系统，专用透平控制器；驱动各种高压力、高流量泵、船舶螺旋桨的工业汽轮

2、机meh，驱动各种风机、压缩机的透平控制系统。经过十多年的开发与工程实践，和利时在装备制造业取得了多达25项专利技术小型透平综合控制系统是针对工业汽轮机一体化控制需求，发挥和利时的综合解决能力，打造的适用于各类小型透平机组的综合一体化控制产品。按功能可分为以下功能： dcs：分散控制系统（das、mcs、scs数据采集系统、模拟量控制系统、顺序控制系统等） deh：数字电液调节系统（专用透平控制器用以实现转速控制、负荷控制、自动并网、相关保护、试验等） ets ：危急遮断保护系统tsi ：本体安全监测保护系统（实现振动、胀差、轴位移、测速、偏心等的测 量与保护） eh：电液执行机构系统（实现调

3、速汽门的位置控制） 电气仪表系统：可提供机组所需各类仪器仪表及工程总包服务 励磁、综保系统：可提供成熟可靠的产品及解决方案 分项说明：1. 分散控制系统（dcs）根据控制对象和功能，将汽轮机及附属设备的控制分为das（数据采集系统），mcs（模拟量控制系统），scs（顺序控制系统），deh（电液调节系统），ets（紧急跳闸系统）等。虽然机组的控制可以按以上方式进行分类，但实际上，各系统之间有密不可分的联系，甚至各系统功能相互交叠。以下对各系统功能的描述基于使各系统尽量能独立和完备。其中，das是必不可少的系统，它是其它各系统实现的基础。数据采集分析系统（das）das（数据采集分析系统）即汽轮

4、机及附属设备的监测系统，替代了常规的二次仪表，同时提供数据监视报警、数据记录等功能。采用das系统，减少了盘柜上的仪表数量，使机组运行数据的监测更直观、更全面，减轻了运行人员的监盘工作和人为失误，减少了热工人员的维护量。其它系统（mcs，scs，deh，ets）功能的实现需要das系统提供数据平台和报警、计算等功能。das系统各功能尤其是画面的合理分配与测点布置、报警功能的合理实现等，直接影响运行人员的工作效率和劳动强度。另外，das系统应能实现测点数据好坏的判断功能，避免设备的误动，并使故障能得到最及时的处理。事故顺序功能（soe）：系统具有事故顺序记录功能，准确记录事故发生顺序，以备分析调

5、用。模拟量控制系统（mcs）mcs（模拟量控制系统）实现机组模拟量运行参数的连续不间断控制，以满足生产工艺要求。不同形式的机组，控制回路数量也有所不同。按照基本和常用的统计，包括：凝汽器水位控制，轴封压力控制，低压加热器水位控制，高压加热器水位控制，抽汽流量控制等。顺序控制系统（scs）scs（sequence control system，顺序控制系统）实现运行机组及设备的程控、保护功能。程控即设备的启动/停止、关联设备的联锁互动等功能由程序自动实现。保护功能即当机组或某设备出现故障时，程序自动运行某项功能以保护机组及设备。scs基本要求scs用于实现设备的软操手动启动/停止，以及机组的设备

6、级、功能组级、系统级程控运行。实现机组的程控运行，目的是为了在机组启、停时减少运行人员的常规操作和劳动强度，增加机组及设备操作的可靠性；保障机组或设备故障时动作的及时性；并减少运行成本，延长设备的使用寿命。2. 汽轮机安全监视系统（tsi）tsi选用en系列。该系列的安全监视装置是一种模块化、智能化、高可靠性的在线监视系统，配套各种en010系列传感器或进口传感器后，能对各种汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机等旋转机械的振动、轴向位移、转速、热膨胀、偏心、胀差等进行连续精确测量，是汽轮机及其它旋转机械的重要监测设备。系统特点 先进的电子技术，集成度高，抗干扰能力强，可靠性高，安装方便； 模块化设计

7、，可根据用户需求配置各种功能模块，系统扩展性好； 多种电压、电流输出方式可选择； 高转速测量及显示，最高转速可到32000rpm；2.1 主要功能2.1.1. 显示 液晶屏数字方式实时显示各功能模块的测量值； 液晶屏数字方式实时显示功能块测量值趋势，“警告报警”及“危险报警”设定值； led实时显示通道正常、“警告报警”及“危险报警”输出状态。 具有危险报警旁路、通道旁路、首先报警指示功能。2.1.2. 报警功能 “警告报警”及“危险报警”的led显示与继电器输出同步。2.1.3. 输出功能 具备“警告报警”及“危险报警”开关量输出功能，配合继电器模块实现干接点信号输出，常开、常闭接点同时提供

8、，也可提供多继电器编程输出； 同时输出与被测量相对应的标准420ma电流信号，能方便的接入dcs；2.1.4. 其他 多种报警方式选择，可选对输入信号进行不报警、高报警、低报警、高低报警、高低区间报警处理。 所有参数采用数字化设定，具有参数掉电保护功能。2.2 en系列模块在汽轮机发电机组中的应用示意图2.3 tsi测点配置 转速1通道、电涡流传感器、用于电超速保护 轴向位移1通道、电涡流传感器 瓦振4通道、速度传感器3. 汽轮机危急遮断系统（ets）汽轮机危急遮断系统（ets-emergencytripsystem）连续在线接收汽轮发电机组的tsi系统、锅炉系统、deh系统及其它设备的报警和

9、停机信号，并进行综合逻辑判断处理。当发生不能保证热力系统及设备正常运行或危及设备安全的情况时，及时发出各种停机/报警、遮断机组、关闭抽汽逆止门等保护信号，使汽轮机组安全停机，并为dcs、soe系统提供停机诊断信息，是电站热控设备中最重要的保护系统之一。ets系统综合各种跳闸指令、报警和部分继电器控制回路，主要完成以下功能： 汽机故障、发电机故障、锅炉主燃料跳闸或其它故障时，自动动作停机电磁铁，快速关闭进汽阀（各主汽阀、调节阀）、关闭抽汽逆止门（供热机组） 送停机信号到光字牌进行报警指示 送停机信号到soe系统进行停机记录3.1 系统特点 可靠性高，安全稳定。 动态响应快，控制周期小于20ms。

10、 重要信号可冗余设计或三取二表决。 可实现deh、dcs与ets一体化无缝连接 完善的故障自诊断功能。 具备在线试验功能。 停机首出指示功能。 带保护的投切开关方式投切，即操作方便，又能防止运行过程中保护被随意退出，安全可靠。3.2 通道试验、动作指示每一停机输入通道均可在线进行模拟停机试验（包括：采集、处理、通道动作指示、开出报警和soe记录）。每个保护通道都有通道动作指示、通道保护切投、并送信号到光字报警和soe系统记录。ets系统提供220vac电源指示、24vdc电源指示、plc系统正常工作指示、ets系统停机开出指示等，并提供电源失电报警。3.3 系统功能简介ets系统的输入信号及通

11、道采用多重化设置，任何单一元件故障或电源故障均不影响整套装置的正常工作或引起保护误动，跳闸原因未消除时，各保护项目不能手动或自动复归。直流控制回路设备线圈设有吸取反电势的功能设计。ets设有方便地切/投各项保护的手段。ets的基本功能包括汽轮机的有关开关量监视和跳闸保护功能。在各种工况下当发生不能保证热力系统、设备正常运行或危及设备安全时，及时发出报警、跳闸信号。 可通过dp总线与dcs系统进行数据交换，也可单独使用。 每一个保护项均配有独立的保护投切开关，并有一个总保护开关。 ets装置使用的24v电源需要监视，使用一个dc24v继电器。 存在手动停机功能，操作员台按钮直接硬接线至ets的打

12、闸继电器。 ets装置独立安放在机柜之中。 di信号清单中的保护开关要求选型，放置在机柜中，带有标牌。停机和首出复位按钮选择不带保持的按钮。 所有di信号要求有端子排便于现场接线。 do信号使用ly2nj-dc24v继电器。 24v电源监视使用1个ly2nj-dc24v继电器。3.4 系统测点及保护功能配置(可选配其中部分保护) 手动停机； 电超速保护； 汽机轴瓦振动大保护； 控制油压力低保护； 转子轴向位移保护； 润滑油压低保护； 真空低保护； 轴瓦温度高保护； 发电机内部故障保护；4. deh数字电液调节系统专用透平控制器适用于小型透平发电和工业拖动机组。可控制转速、功率、压力等重要参数，

13、专用透平控制器实时采集机组重要被控参数，通过严谨的控制方案输出阀位控制信号，改变调节阀开度，最终维持机组被控参数在规定范围内。主要功能： 转速控制 升速、过临界、变转速、调频功能 负载控制 功率、流量、压力等闭环控制 实验功能 阀门严密性实验、超速实验 遥控功能 接收远方控制指令 其他功能 首出记录、soe输出主要技术参数： 控制器供电电压24vdc10% 控制器电流消耗600ma 24 vdc 转速输入信号3路，可接收方波或正弦波信号 伺服控制信号1路 -200ma 200ma；-10v10v 模拟量输入信号4路，4 20ma lvdt输入信号1路线性差动变压器 模拟量输出信号2路，420m

14、a 开关量输入信号12路，干接点输入 开关量输出信号8路，6路继电器输出；2路pwm输出 显示屏tft 7吋彩色显示屏 通讯rs485或rs232通讯口， modbus通讯协议 外形高宽深=152*306*100 工作环境温度与湿-560；5%95%相对湿度,不凝结6.仪表部分6.1、压力仪表要求6.1.1 压力表包括敏感元件、表壳、表盘、玻璃盖及指针，作为就地流体压力的指示。压力表壳为整体，在敏感元件损坏时，流体不致冲入表盘内。表盘直径为150mm，白底色，黑字，指针黑色。压力表精度等级：1.5。按照要求现场安装或者盘装。6.1.2连接尺寸：除非特殊指明，一般为底部m201.5。6.1.3所

15、有压力仪表提供其安装附件包括阀门、压力弯管、连接头，安装板（支架）。6.2、压力、差压变送器6.2.1变送器应是以微处理器为基础的智能型，并应至少达到下列性能：二线制，输出信号420madc有双向远程数字通信能力，能通过手持智能终端对变送器进行远程距离诊断、查询、标定和重新组态，可在线调整，调整期间对变送器的正常输出不造成任何干扰。有自诊断功能。 精度：变送器在满量程时误差0.1%，线性误差0.1%，所有变送器有就地液晶指示(0-100%)。 变送器防护等级不低于ip65。6.2.2 超压保护至少是设计压力满量程50%以上，变送器具有超压力条件下工作的能力，而不会直接影响原有的精度。6.3、热

16、电偶、热电阻、双金属温度计：6.3.1热电偶、热电阻、双金属温度计要求生产厂家书面承诺对该产品进行终身售后服务，投标文件中应附所投标产品的选型样本，所选厂家应征得甲方同意并最终由甲方决定。6.3.2热电阻的敏感元件用铂制成，0时的标定电阻为100w。提供双敏感元件。其接线为三线式。热电阻实际上是尖端敏感，从尖端算起，敏感元件约25mm或少一些。6.3.3 热电阻/热电偶端子头组件热电阻/热电偶端子头组件是由一个内装有端子排的壳体、一个弹簧加载器件和一个被链条连接的旋入密封盖板组成。弹簧加载器件的设计保证屏蔽套与热电偶套管之间可靠地接触。头部组件适于安装复式热电偶元件或热阻感温元件的端子排。头部

17、组件上有与螺纹接管相连的13mm内螺纹和与穿线管相连的20mm的内螺纹。头部组件应这符合nema4标准耐久金属抗震结构。端子排便于头部组件的拆卸和安装。热电阻/热电偶的端子排可以容纳2.5mm2 线规的补偿导线。最高压力不低于2.5mpa；保护管直径不低于16；各部分装配应正确、可靠无缺件。6.3.4 热电偶的测量精度为i级标准(+0.4%t)，热电阻的测量精度为a级标准(+0.2%t)6.3.5 在常温下，各类热电偶、热电阻的绝缘电阻能耐压500v摇表“5秒钟”。6.3.6 热电偶丝与保护管之间绝缘电阻大于500m。6.3.7 热电阻与保护管之间的绝缘电阻大于100m。6.3.8 热电偶、热

18、电阻的外表应光洁美观、无裂痕、毛刺、麻点，无绝缘下降等。6.3.9 热电偶、热电阻保护套管，除满足测温元件供货清单中的材料要求外，在出厂前要做1.5倍公称压力的耐压试验合格后方可出厂。6.3.10 具有国家级产品制造许可证。6.3.11 双金属温度计应为超薄万向型，并具有调零装置。刻度盘尺寸：f100；刻度盘壳体应密封；表壳材料为不锈钢。精度：全量程1.5%。套管材料：1cr18ni9ti；套管外型尺寸：f101；除非特殊指明，保护套管安装螺纹应为m272。7.eh部分：b100 系列自容式电液执行器作为新一代的电液执行机构，具有系统优化、集成度高、应用简便、可靠性高、节能、环保、耐污染等特点

19、，适用于3mw以下的拖动机组。自容式伺服型电液执行器具有高定位精度、极大驱动力、无极调速及快速关闭保护等功能，主要应用透平机械调节汽阀油动机和旁路调节控制阀，以及工业应用的各类球阀、蝶阀、控制阀、止回阀、闸阀、截止阀、仪表阀、刀闸阀、压力泄放和安全阀、通用阀、取样阀、电动执行机构、气动执行机构、液控系统及定位器和控制附件产品特点： 100连续可调节工作，闭环伺服控制系统，具有高可靠性。 动态响应时间小于20毫秒，快关时间小于0.2 秒。 孤网运行工况的汽轮机组尤其适用，调节品质完全达到孤网运行的快速响应要求。 执行器体积小巧，安装简单，现场检修使用及其方便。 执行器输出刚度极大，并还可根据现场

20、情况在线调整，完全不受负载类型的限制。 环保型的流体工作介质，无环境污染，解决了抗燃油的环境污染问题。 配合和利时公司的专用透平控制器，全面解决了deh 低压透平油系统性能的不足（如控制精度低、输出刚度差等），并拥有和高压抗燃油系统的控制精度，但又无需像抗燃油一样对油液介质进行大量的高成本维护工作。工作原理和结构组成：（1）自容式电液执行器为集成化设计，是一种自带油源的电液执行器。内部工质采用抗磨液压油，高压供油。自容式电液执行器的应用，像电动执行器一样方便，只需将其安装在被控阀上，接通电源和油管路，便可执行控制任务。（2）自容式电液执行器内部油系统采用节能设计，系统静态耗油接近于零，动态耗油

21、为瞬间大流量供油，由蓄能器供给；所带油源站采用开关式调压，省去了调压溢流的耗油。因此，自容式电液执行器的能耗远低于常规电液伺服系统。（3）自容式电液执行器将控制机构和油源站分离布置 油箱容积为系统流量的20 倍，利用自身完全可以散热。同时，自容式泵站系统为节能设计，功率很低，本身无法产生热量。如图1 系统配备了进油过滤系统保持油液清洁度。5 微米精度的滤油器足以保证油液的过滤品质。 配备的电液执行器通过两根油管路直接连接油源，可以直接驱动执行器。如图2 油路系统设计保证了当电磁阀线圈损坏后不影响工作，及时在线更换备品。性能参数： 额定速度全闭环无极调速 伺服阀控制信号正负10 伏或10毫安 定

22、位精度 小于0.1% 重复率小于0.1% 相应速度动态响应时间小于20毫秒 输出力范围 2吨以内可调 控制死区小于全行程的0.05% 油源容积20升 电源形式380vac，24vdc 反馈信号420ma 功率消耗1.1kw引用的规范和标准：乙方提供的系统包括的所有设备遵照下列组织的适用标准和规范进行设计、制造、检验。所采用的标准和规范（包括附件）为合同期间的最新有效版本。当参照的规范和标准与本规范书存在明显冲突时，乙方将向甲方指出冲突之处并取得甲方的书面意见。这些标准和规范中的规定为最低限度要求。如乙方根据自身判断，并经甲方同意，认为采用更好或更为经济的材料可实现所供设备的成功连续运行，则其设

23、计可超出相应标准和规范中的规定要求。乙方保证向甲方提供的所有材料和服务遵循甲方所在国和当地的法律、法规及适用的标准和规范。引用的规范和标准美国电气和电子工程师协会(ieee)ansi/ieee 472冲击电压承受能力导则(swc)ansi/ieee 1050电站仪表和控制设备接地导则ansi/ieee 488可编程仪表的数字接口ansi/ieee 1046电场分布式数字控制和监视导则ansi/ieee rp12.6危险区域（分等级）本安系统的安装美国电子工业协会(eia)eia rs-232-c数据终端设备与使用串行二进制数据进行数据交换的数据通讯设备之间的接口eia rs-485数据终端设备

24、与使用串行二进制数据进行数据交换的数据通讯设备之间的接口美国仪器学会（isa）isa its 90热电偶换算表isa rp55.1数字处理计算机硬件测试ansi/isa s12.12非易燃电气设备，用于等级i/ii、区域2和等级iii、区域12的危险（分等级）场所ansi/isa s50.1工业过程电子仪表模拟量信号的兼容性ansi/isa s71.04过程测量和控制系统的环境条件：空气中的污染物ansi/isa s82.01电气和电子设备、测量和控制机相关设备的一般要求isa rp60.3控制中心的人机工程学isa s5.3分散控制共享显示仪表的图例符号。逻辑和计算机系统美国科学仪器制造商协会(sama)sama pms 22.1仪表和控制系统功能图表示方法。isa rp55.1数字处理计算机硬件测试sama pmc 31.1过程测量和控制仪表试验和评估一般方法sama pmc 33.1过程控制仪表的电磁感应特性美国电气制造商协会(nema)ansi/nema ics4工业控制设备和系统的端子排ansi/nema ics6工业控制设备和系统外壳美国保险商实验室（ul）ul 1418电视用阴极射线管的防内爆ul 44橡胶导线、电缆的安全标准ul 508工业控制设备ul 913用于等级i/ii/iii、区域1的危险场所的本安设备及其相关设备ul 1950信息技术设备，包括电子商