工业热工控制系统逻辑图分析

1、 重庆电力高等专科学校专业:班级:学号:姓名:指导教师:控制系统逻辑图分析报告工业热工控制技术热控0812班31号王海光向贤兵、曾蓉重庆电力高等专科学校动力工程系二O一一年五月重庆电力高等专科学校课程设计任务书课程名称：控制系统逻辑图分析教研室：控制工程指导教师：曾蓉向贤兵学生姓名王海光学号31（专业）班级热控0812设计题目1 火电厂协调控制系统分析火电厂汽包炉给水控制系统分析火电厂汽包炉汽温控制系统分析FSSS控制逻辑图分析设计技术参数锅炉型号：330MW （超高压、中间再热、自然循环，固态排渣炉）DCS :厂商：WESTINGOUSE ; OVATION设 计 要 求1、说明控制系统任务

2、、对象的动态特性，说明控制系统原理2、分析协调控制系统的逻辑图，说明控制原理。3、分析给水控制系统的逻辑图，说明控制原理。4、分析汽温控制系统的逻辑图，说明控制原理。5、分析FSSS逻辑图分析；参 考 资 料热工控制系统边立秀热工保护与顺序控制曾蓉计算机控制系统高伟火电厂模拟量控制系统运行与维护向贤兵OVATION 的 PDF 说明广安330MW控制系统CAD参考图纸若干周次第一周第二周应宀完 成 内 容说明控制系统任务、控制对象的动态特性、控制原理分析协调控制系统的逻辑图，说明控制原理。分析给水控制系统的逻辑图，说明控制原理。分析汽温控制系统的逻辑图，说明控制原理。分析FSSS逻辑图分析；分

3、析IDF顺序控制系统分析编写设计说明书（以上安排在实施过程中根据学生 进展可能临时调整。）指导教师签字教研室主任 签字说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送实践部一份2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 0.前言1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 火电厂协调控制系统分析11.1协调控制系统的任务11.2对象的动态特性11.3控制原理逻辑图分析3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Doc

4、ument 火电厂汽包炉给水控制系统分析72.1给水控制系统的任务72.2对象的动态特性72.3控制系统原理逻辑图分析10 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 火电厂汽温控制系统分析113.1气温系统的任务113.2对象的动态特性113.3控制原理逻辑图分析13 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document FSSS控制逻辑图分析14参考文献17、八0. 前言广安发电厂机组简介：广安发电厂设 计规划总容量为 240 万千瓦，一期工程两 台 30 千瓦燃 煤机组分别于 1999 年 10月 28 日和 2000

5、 年 2月 7日建成投产 。两台机组均采用美国贝 利公司北京分 公司研发的计 算机集散 OVATION 控制系统， 自动化程度居国内同类型机组领 先水平。 公 司坚持 以效益为中心， 以市场为导向， 两个文明同步发 展，取得显著 成效。先后荣获 四川省 文明单位 、 四 川省园林式单位 、四川省社 会治安综合治理 模范单位 等光荣 称号。其 环抱设施工程质量经国家环保 总局、中国环境检测总站 等检查验收， 均为优良 ， 各项环保指标 均符合国家规定标准。火电厂协调控制系统分析协调控制系统的任务1.1.1接受电网中心调度所的负荷自动调度指令 ADS、运行操作人员的负荷给定指令和电 网频差信号 f

6、,及时响应负荷请求，使机组具有一定的电网调峰、调频能力，适应电网负荷 变化的需要。协调锅炉、 汽轮机发电机的运行， 在负荷变化率较大时， 能维持两者之间的能量平 衡，保证主蒸汽压力稳定。协调机组内部各子控制系统（燃料、送风、炉膛压力、给水、气温等控制系统）的 控制作用，在负荷变化过程中使机组的主要运行参数在允许的工作范围内，以确保机组有较 高的效率和可靠的安全性。协调外部负荷请求与主、辅设备实际能力的关系。在机组主、辅设备能力受到限 制的异常情况下，能根据实际情况，限制或强迫改变机组负荷。具有多种可供运行人员选择的控制系统与运行方式。协调控制系统必须满足机组 各种工况运行方式的要求，提供可供运

7、行人员选择或联锁自动切换的相应控制方式，具有在 各种工况（正常运行、启动、低负荷或局部故障）条件下，都能投入自动的适应能力。消除各种工况扰动的影响，稳定机组运行。协调控制系统能消除机组运行中各种 内、外扰动的影响。通过闭环系统输入端引入的扰动，如燃料扰动，称为内部扰动，通过开 环系统的其他环节影响到系统输出的扰动，如负荷扰动，称为外部扰动。对象的动态特性单元机组负荷控制有下列四种方式：基本控制方式在某些特殊条件下，机炉主控制器全部解除自动控制，转为手动控制，主控指令由操作 员手动改变， 各自维持各子系统的运行参数稳定， 而不参与机组输出功率和汽压的自动控制， 负荷自动控制系统相当于被切除，这种

8、方式称为基本控制方式（或手动方式）。锅炉跟随方式（1）机炉控制分工：锅炉自动控制主汽压力，汽轮机手动控制机组负荷。（2）特点：在扰动初期能较快适应负荷，但汽压变动较大。（3）适用情况：当单元机组中的锅炉设备正常运行， 机组的输出功率受到汽轮机限制时；承担变动负荷的机组，锅炉蓄热能力较大时。1.2.3汽轮机跟随方式图1-2锅炉跟随方式原理图（1）机炉控制分工：锅炉手动控制主汽压力，汽轮机自动控制机组负荷。（2）特点：主汽压力变化小，这对锅炉运行的稳定有利。但机组输出功率响应有较大的 滞后。（3）适用情况：承担基本负荷的单元机组；当新机组刚投入运行，经验还不足时， 采用这种方式可使机组运行比较稳定

9、；当单元机组中汽轮机运行正常、机组输出功率受到 锅炉限制时。图1-3机炉协调方式原理图（1）机炉控制分工：锅炉与汽轮机的调节控制器同时接受机组功率偏差与压力偏差信号。（2） 特点：锅炉蓄热的合理利用与及时补偿的协调方式，使单元机组实际输出功率既能 迅速响应给定功率的变化，又能保持主汽压的相对稳定（3） 适用情况：当单元机组正常运行需要参加电网调频时，应采用机炉联合的协调控制 方式。125协调控制系统控制系统（1）机组负荷管理控制中心又称机组负荷指令处理装置， 其主要作用是用来协调机组内、外矛盾（2）机炉主控器协调的是汽机与锅炉的内部矛盾。（3）负荷管理控制中心和机炉主控制器是机组的协调级，是机

10、组负荷控制系统的核心, 决定着机组变负荷的数量和变化速度，故直接将其称为协调控制系统。负 荷 控 制 系 统子 控 制 系 统运行员ADS 电网频差指令指令? f图1-4单元机组负荷控制系统的组成框图协 调 控 制 级基 础 控 制 级1.3控制原理逻辑图分析 （图6 3 2,6 3 3）1.3.1锅炉主控（CCBF）在锅炉跟随方式的基础上，再将汽压偏差通过函数器引入汽轮机主控制器，就形成了以 锅炉跟随为基础的协调控制方式。（图6 3 2）当锅炉主控BM M/A006-00203站处于自动时，用切换器 006-00203可以选择机组协调方 式下的控制输出CCSPID输出或者BFPID控制输出作

11、为锅炉主控指令 BMOUT,去控制锅炉 的燃料量、送风量和给水量，实现锅炉侧的负荷控制。锅炉主控在手动方式时，运行人员可 设定锅炉主控输出，当机组发生 RB时，锅炉主控跟踪RB目标值。将测量的第一压力级压力进入除法器006-00225和乘法器006-00224进行运算后。则可得到汽机所需要的能量，即 Ps=P1*PTS/PT,汽轮机所需要的能量=锅炉提供的能量。贝U通过 此运算可以通过计算汽轮机所需要的能量，提前让锅炉主控做出响应，这属于前馈调节，可 以快速及时的做出响应。将三个压力传感器所测量的压力信号通过006-00236中值选择器选出中间值以便减小测BOILER MASTERFTEKOE

12、PT2SQ3m8ucflfDll.PDGT-JMi-PC亠 LJM/TU營兽證謬rm hmier 側 Aira轴矿|V|r忙NFWTT亠器眾nr-ODESa iFMiijnrnr-LC?ccartHN /gx*：MW BtP IITETWISTS图1-5锅炉主控逻辑图131.1锅炉跟随方式当系统处于锅炉跟随方式时，逻辑信号 BF BMOUT为1,选择器006-00203选择“ N ”, 加法器006-00230输出形成炉跟机方式下锅炉的自动控制信BF BMOUT号。当锅炉主控自动时，选择器 006-00205选择“ 丫”。当汽轮机侧负荷发生扰动时，汽轮机 能量需求前馈信号首先动作，及时改变锅炉

13、主控输出，调节锅炉燃烧率和给水流量，以减少 机、炉能量的不平衡。当系统不在锅炉跟随方式时，BF BMOUT为0,选择器006-00203选择“丫”，通过加法 器006-02479与加法器006-00230之和，输入切换器 006-00205的信号等于锅炉主控输出。 1.3.1.2协调控制方式在协调控制方式下，锅炉主控与汽机主控互相配合。共同完成功率控制和主汽压力控制 任务。这里尤功率偏差006-00228与压力偏差006-00230进行调节，压力设定值与负荷指令 的前馈调节，以及跟踪切换等环节它是由机组负荷指令和主汽压力设定值的前馈调节与机组负荷和主汽压力的反馈调节组 成的。当机组负荷指令增加

14、时，机组负荷指令和主汽压力设定值（滑压方式）都上升，前馈 调节信号增加首先起作用，使锅炉主控指令增加，去调整燃烧率和给水量，以适应机组功率 增加的需要； 同时，机组负荷指令上升形成功率偏差 ,汽轮机主控开大调节汽门形成压力偏差 , 都通过比例积分调节运算使反馈调节指令，功率偏差较小时，f2（x ）切除了功率偏差信号，PID调节器的输入端只有压力偏差信号，以实现压力无差调节。在锅炉跟随方式的基础上，再将汽压偏差通过函数器引入汽轮机主控制器，就形成了以 锅炉跟随为基础的协调控制方式1.3.1.3负荷返回（ RB） 负荷返回时针对由于辅机故障减负荷或甩负荷，其主要作用是：根据主要辅机的切投状 况，计

15、算出机组的最大可能出力值。 其实际负荷指令大于最大可能出力值， 则发生负荷返回， 将实际负荷指令降至最大可能出力值，同时规定机组的负荷返回速率。负荷返回回路具有两个主要功能：计算机组的最大可能出力值和规定机组的负荷返回速 率。汽机主控和主汽压力设定值在汽轮机跟随方式的基础上，再将机组功率偏差信号引入汽轮机主控制器，就形成以汽 轮机跟随为基础的协调控制方式。 （图 6 3 3 ）1汽轮机主控是由汽轮机跟随下的汽轮机主控指令Pt2的形成回路，协调方式下的汽轮机主控指令 Pt1 的形成回路，以及手 /自动切换 006-00279 与跟回路等组成的。（1 ）汽轮机主控跟踪与手 /自动切换当DEH未遥控

16、时，跟踪逻辑TS为真，汽轮机主控指令pT跟踪DEH负荷定值。当DEH 投遥控时，汽轮机主控可以进入手动或自动。下列情况下，汽轮机主控强制手动：a. DEH就地控制；b.汽轮机主汽压力信号故障；c.DEH 负荷参考值信号故障；d.汽轮机高压旁路开启。（2）汽轮机跟随方式当机组处于汽机跟随方式时，切换器 006-00279选择“ N ”，006-02477选择N ,。汽轮机 主控的输出是对主汽压力偏差进行 PID 运算的结果。当主汽压力升高。压力偏差大于 0时， PT2、PT增加，调节汽门开大，使主汽压力下降到给定值。（3）汽轮机主控协调控制方式当机炉同时投入自动时，机组处于协调控制方式。此时切换

17、器T1、T2均选择S2，汽轮机主控制指令由三部分组成。机组实际负荷p0的前馈调节。负荷指令与实际负荷指令的偏差经处理后作用于PID 调节器。压力偏差的PID调节器作作用。1.3.3主汽压力给定值的形成 （ 图 6 3 3 ）MAIN PRESSURE SETMAINFRESS F1AN FRESSUEE SETOat-DME-44 IN-ftNTFC*MPTPSUHetpdRam? Rafeos TFSF 昭 TAIU3ON-LG-i=Cll# I K=t)oa7 HlOiMDHCH希一f3T-4N-PC&-CEI31SHCGbLJtWhOTT iM-PE CDB CEDI 7IRftMSFE

18、ETP RWIP HIDSCT B aFtHcrinNJTFDDEV口 M-O02S4 WheFERSOL7PRATEggpaosilN,TRACPTF蒔胡声莽 也血迪强S. EA3E MODE feo-ooBia iraAEFER 口 E-Ol 口 339 TFt 時4STER：WRLftBLE F=f?ES3URE NUDETWDFTUE PRESSUWE SCT miNFVPTPOIKOOONAENFREF图1-6主蒸汽压力给定值形成滑压运行压力给定值是根据实际负荷指令由函数器f(x) 006-00319给出。为了提高滑压运行条件下响应速度，f( x)006-00319的输出与汽轮机GV

19、开度校正信号叠加得到滑压运 行压力给定值。当机组在锅炉跟随或协调控制方式，且投入滑压运行时，或门006-00313输出为“1”，切换器006-00309、006-00310、006-00324,选择N经压力变化率限制后形成主汽 压力给定值。当机组运行在 BF或TF方式时，或门H1输出“ 0”，006-00324选择N,主汽 压力定值由运行人员设定，再经压力变化率限制器处理后形成主汽压力给定值，压力上限为 24.2Mpa,下限为8.4Mpa。当机炉全自动是，或门 006-00313输出“ T , 006-00324选择Y， 006-00310选择丫，主汽压力给定值跟踪实际主汽压力。1.3.4协调

20、控制方式(COORD)综合型协调控制方式能够实现“双向”的协调，即任一调节量的动作都要同时考虑两个 被调量的要求，协调操作加以控制。相应地，任一被调量的偏差都是通过机、炉两侧的两个 调节量协调动作来消除的。滑压和定压运行单元机组有定压运行和滑压运行两种方式。目前大型单元机组多采用滑压运行。滑压运行是建立在机组负荷协调控制之上的一种运行方滑压选择按钮)-协调控制方式锅炉跟随方式负荷指令 300MW:定压选择按钮滑压运行INOT定压运行图1-7滑压与定压运行大,注意：超临界锅炉与汽包锅炉相比，由于其蓄热能力小，且允许压力波动的幅度较 更宜于采用滑压运行火电厂汽包炉给水控制系统分析2.1给水控制系统

21、的任务使给水量与锅炉的蒸发量相适应，并维持汽包水位在规定的范围内2.2给水控制系统的被控对象的动态特性图2-1汽包锅炉给水系统结构示意图2.2.1汽包锅炉给水系统结构示意图给水控制对象的动态特性是指汽包水位的 变化与引起水位变化的各种因素之间的动态关 系。2.2.2给水控制系统的被控量、控制手段和主要扰动f事占十壬FuHfiT丫7才 如辛斗氓主*亍扌死丁1|-AN-G7FP他Qi=krHLiuO-CI1JS&IM-M4-GTEFPFCFVQvDLO-Oi-32 hl-W-CTMHFFLIKYFPINThJ阳耐:二，rmFLQEVio-iidDK7 rnf_tt_pc higmummcn nia

22、iMMDifiETFCJefE-=/l-J k I-.Ul口 u IBM 磐ERmighlSngonxi ATimraiscwii MTSMttiiA.riisr f-|joa45 匸1H *f IIVMETTDEVWI.DiO=DOoSEEj3 EFjzcvai-zriiDEOJ3BW.STTIDNIrtSTWONg 足tsse5NEHXilMEMHBrmB j 口 rm-jz; IhANSTEft.Slo-OD5图2-5控制系统原理逻辑图分析各个负荷阶段的给水控制方式如下表所示表2-1各个负荷阶段的给水控制方式负荷（MCR）电泵旁路阀电动门汽泵A汽泵B引流0 八 25%n0 八 100%全

23、关停停单级单冲量25 八 30%n全开锁定全开停停单级三冲量30 八 100%n全关全关开开串级三冲量火电厂汽温控制系统分析3.1气温控制系统的任务3.1.1过热汽温控制系统的任务是维持过热汽温在允许的范围内波动。3.1.2再热蒸汽温度控制的任务是保持再热器出口蒸汽温度在动态过程中处于允许的范围 内。3.1.3汽温控制系统的品质指标（负荷范围70%100%）3.2汽温控制系统的被控对象的动态特性321过热汽温控制对象特性（1）减温水流量扰动下汽温的动态特性特征：对象导前区和对象控制通道的动态特性都有惯性，且是有自平衡能力的对象。导 前区的惯性较小，而控制通道的惯性较大（2）蒸汽负荷扰动下汽温的

24、动态特性特征：有惯性、有自平衡能力的特性，且迟延时间较小（相对于减温水量扰动）。（3）烟气侧扰动时汽温的动态特性特征：有惯性、有自平衡能力的特性，惯性也较小。O图3-1过热汽温控制对象特性3.2.2再热汽温控制对象特性烟气挡板控制特征：有迟延、有惯性和有自平3.2.3气温控制系统（1）摆动喷燃器角度特征：有迟延、有惯性和有自平衡能力。（2）事故喷水事故喷水减温对象特性与过热蒸汽喷水减温特性相似給水苗煤器zii io 髓EiStKM Cl控制阀-VW-低温过热段主汽温AAA-蛊温过?赳段图3-2事故喷水减温对象3.3控制原理逻辑图分析 （图6 3 52）rnieD?SEC口ND SUPERHEA

25、TTEMP 匚CINT匚ZTE*N FLDVTK03X6口 Dfi-DU57 IMAN=tl KRESHm 袒jrTH4TEXEMA口 a&-OL47aHSTEWFLDWEITWIIR 也OOfr-OHS?rat-01434 E9FCESUCT垃回 HLHTEHPA右-a阳sBI-i-B-re JQIMaLO?DLJLS00M| 4E3XTCIN11E3ELECT MR FLOWBUR-hER TILT IENAN1U14&E4713 曲 M=MTFC口 HL斗驹0L9KgiN*NHr1UTAIRFL eSHVIUTEnviSHtroEvmLDADHDO-03 tfr LEAIUCggf-ou

26、w(bMFWPLV*驯ix-4znrJSi1N/AmA-aLinSTnDMQ T.卫3ItSAYDTEiHTGhUVHDNIMSiCAFOiMi-CJ *45囲 2WCW】 TCtfOICSJUy 1CWJ1DCW-ZT图3-3控制原理逻辑图该系统属于串级控制系统，其中006-01186PID为主控制器它接受来自TE0212和TE0213 经均值选择器传来的过热后的蒸汽实际温度与给定值相比较经过运算在与来自空气流量、主 蒸汽流量、燃烧器倾角的信号（如下图所示）做加法运算，传递到006-01192副控制器，与该副控制器接收的来自TE0210A和TE0211A测得的经喷水减温后的蒸汽温度，运算后将

27、信号送往调节机构调节喷水减温阀门的开度。输出的信号要和出口变送器 006-01240反馈信号在加法器066-01215,在用偏差监视器进行监 视，主要目的是看阀门是否动作，是否损坏。给系统同样属于串级控制系统。006-01110控制器为主控制器，而006-01141控制器为副控制 器。其原理与过热蒸汽温度控制相同。机组负荷管理控制中心又称机组负荷指令处理装置，其主要作用是用来协调机组内、外 矛盾。机炉主控器协调的是汽机与锅炉的内部矛盾。负荷管理控制中心和机炉主控制器是机组的协调级，是机组负荷控制系统的核心，决定着机组变负荷的数量和变化速度，故直接将其称为协调控制系统。FSSS控制逻辑图分析4.

28、1负荷管理中心（LDC）（1）主要功能：接受外部的负荷需求指令，根据机组主辅机运行情况，将其处理成与机、 炉当前运行状态相适应的机组实际负荷指令负荷。（2）在正常工况时，按“需要”控制，实际指令跟踪（就等于）目标指令 。（3）在异常工况（能力受限制）时，按“可能”控制，目标指令跟踪实发功率，或者跟 踪实际指令。4.2对图纸6-3-1负荷指令输出分析：LFI CM NM-IWJPHAK- PEVIT临回mfl-wnup-Moon 邮iiLDC DUTlUEIlhE $FEOOC ODCfllL ANDMlH lEm3Trate仙初jMEAimwoiriNDLJCSFg 1飭说附eMKFHAWND

29、rT-Un-FCI训 Ej 11 i iXK； :HEnr-LB-rc沪 BMQQldz mm_n图4-1 FSSS控制逻辑图4.2.1目标负荷给定值的形成当AGC发出的指令错误时“与”门006-00081和006-00082输出“0”，切换器006-00083 和0006-00084选择“ N ”，目标负荷给定值LDCSP由运行人员通过手动操作站 006-00096设 定，此时当“与”门006-00082输出“ 0”。当机组不在协调方式时，与门006-00081输出“ 1”，目标负荷指令LDCSP跟踪机组输出 功率 SELGENMW。频差校正信号的形成，汽轮机转速DEHSPEED与给定值30

30、00转形成一个偏差信号记入 加和器006-00127,再通过函数f (x)运算，然后输入加和器 006-00098与AGC负荷指令进 行频差校正求偏差。上限/下限值信号操作员通过006-00135、006-00123设定给定最小值和最大值。当负荷指 令比最大值大，通过006-00083切换器保持当前负荷，实现最大负荷限制，当负荷指令比最 小值小，通过006-00084切换器保持当前负荷，实现最小负荷限制。4.2.2实际负荷指令的形成接受从控制站来的LDCRATE通过切换开关006-00129选择通过开会增益加强传送；在 通过切换开关006-00128能否通过，若通过判断能够通过则走 丫线路与给定值做差比较通过 PID控制器006-00118运算，若没有通过判断则走 N线路通过006-00130手动设置，因为都 是来自给定值所以就无负荷指令输出；在通过切换开关006-00119的判断是否出现故障，若出现故障则切换的丫手动设置负荷指令，若正常则继续向下传送；到切换开关006-00116时, 通过判定选择切换路径，若判断为1则通过