【正文】 低壓旁路壓力控制分析 ..................................................................................................... 22 自動(dòng)控制分析 ............................................................................................................... 22 手動(dòng)控制分析 ............................................................................................................... 23 6 結(jié) 論 .......................................................................................................................................... 23 致 謝 ............................................................................................................................................. 24 沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) IV 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 25 汽輪機(jī)旁路控制系統(tǒng) 1 1 引 言 旁路控制系統(tǒng)的簡介 汽輪機(jī)旁路控制系統(tǒng)（ BPC）是指與汽輪機(jī)并聯(lián)的蒸汽減溫減壓系統(tǒng)。該旁路與整個(gè)汽輪機(jī)并聯(lián)，如圖 所示。早先采用一級大旁路結(jié)構(gòu)方式，目前用得比較多的是兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)。而對于大型火電機(jī)組都采用中間再熱式熱力系統(tǒng)，構(gòu)成一機(jī)一爐的單 元配置，由于汽輪機(jī)的鍋爐運(yùn)行特性的不同而帶來機(jī)爐之間的不協(xié)調(diào)等問題，所以大都設(shè)有旁路系統(tǒng)。旁路容量越大，其調(diào)節(jié)與保護(hù)作用越強(qiáng)，容量越小，功能也相對受到限制。但目前電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在性能方面做了很大改進(jìn)，所以當(dāng)前也有 600MW 機(jī)組采用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的旁路控制系統(tǒng)。 旁路控制系統(tǒng)的功能 汽輪機(jī)旁路控制系統(tǒng) 3 汽機(jī)旁路控制系統(tǒng)有啟動(dòng)、溢流和安全三項(xiàng)功能，這三項(xiàng)功能在調(diào)峰運(yùn)行機(jī)組上的作用更為明顯。 （ 2）弄夠適應(yīng)機(jī)組定壓和滑壓運(yùn)行的要求：在機(jī)組啟動(dòng)過程中，可以控制新蒸汽壓力和中壓缸進(jìn)汽壓力；而轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行時(shí)，監(jiān)視調(diào)節(jié)鍋爐出口壓力，防止?fàn)t膛超壓。 （ 5）協(xié)調(diào)鍋爐主蒸汽壓力：在正常運(yùn)行工作情況下，如果汽機(jī)外負(fù)荷變化頻繁而波動(dòng)太大，將利用旁路系統(tǒng)幫助鍋爐、汽機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)鍋爐主蒸汽壓力以適應(yīng)負(fù)荷變化。 圖 串聯(lián) 旁路示意圖 高壓旁路減壓減溫調(diào)節(jié)閥的主要作用是對主蒸汽進(jìn)行減溫、減壓，使其下降到正常條件下高壓汽輪機(jī)的排汽壓力和溫度值。低壓旁路噴水調(diào)節(jié)閥工作時(shí)，可根據(jù)低壓旁路調(diào)節(jié)閥出口溫度信號(hào)調(diào)節(jié)減溫水水量。 液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用是接受地電子控制裝置輸出的閥位指令信號(hào)，控制相應(yīng)旁路閥門的開啟或關(guān)閉。機(jī)組從啟動(dòng)、鍋爐點(diǎn)火直到帶負(fù)荷運(yùn)行的過程中，旁路控制系統(tǒng)經(jīng)歷了啟動(dòng)方式、壓力控制方式、跟蹤方式三種控制方式。 當(dāng) pT psync 時(shí)，為重啟動(dòng)方式：這種方式用于短時(shí)間跳閘而鍋爐壓力仍維持在一定值的重啟動(dòng)。從原理上講，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，旁路系統(tǒng)存在三種運(yùn)行方式：閥位運(yùn)行方式、定壓運(yùn)行方式，三種方式之間的邏輯關(guān)系如圖 所示。在這一階段，高壓旁路壓力先設(shè)為初值壓力設(shè)定值，該設(shè)定值低于沖轉(zhuǎn)壓力，使工質(zhì)在啟動(dòng)初期以較慢的速率升溫升壓。低壓旁路的情況與高壓旁路相似。至此，高壓旁路定壓方式結(jié)束。當(dāng)滿足沖轉(zhuǎn)條件所要求的主蒸汽壓力和主蒸汽溫度時(shí)，汽輪機(jī)開始沖轉(zhuǎn)升速，隨著耗汽量增加，高壓旁路閥相應(yīng)關(guān)小，以維持機(jī)前主蒸汽壓力為給定值。最 后高壓旁路閥完全關(guān)閉時(shí)，主蒸汽壓力的控制由單元機(jī)組 CCS 控制系統(tǒng)來完成，旁路系統(tǒng)自動(dòng)切至滑壓運(yùn)行方式。當(dāng)擾動(dòng)消失后，壓力定值大于實(shí)際 壓力，旁路閥再次關(guān)閉，維持主蒸汽壓力的穩(wěn)定。 沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 8 3 分散控制系統(tǒng) 分散控制系統(tǒng)簡述 Symphony DCS （分散控制系統(tǒng)）是美國 BAILEY 公司推出的面向工業(yè)企業(yè)，自動(dòng)化控制管理的一種新型控制系統(tǒng)，它是一種集中了 多種高新科技的新型儀表控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)理念是“分散控制，集中管理”原理結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。從系統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)來看，又可分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)以微處理器為基礎(chǔ)的功能模件處于管理級上的計(jì)算機(jī)，過程通道接口及傳輸線路，各種專用的和通用的外部設(shè)備，人機(jī)聯(lián)系設(shè)備等軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)管理的操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和一系列模塊化功能軟件，用戶能以某種十分簡單的方式進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)無需編寫應(yīng)用軟件程序。工程師站具備操作控制站的部分功能外，要用與對控制系統(tǒng)的組態(tài)，參數(shù)調(diào)整和系統(tǒng)維護(hù)等任務(wù)。N 公司的 MAX1000 使用星形 DCS 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， Bailey公司的 Symphony 采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) [11]。 MFP 可以 1： 1 地冗余配置，一個(gè)工作，另一個(gè)備份，二者之間有一個(gè) 1M 給水量擾動(dòng)下的水位變化的動(dòng)態(tài)特性 Baud 的冗余鏈。 （ 2）控制輸入輸出子模件 Symphony 系統(tǒng)中的子模件相當(dāng)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的過程通道，它為主機(jī)（即 MFP）提供過程輸入（即模擬量輸入和開關(guān)量輸入）和過程控制輸出信號(hào)（即模擬量輸出和開關(guān)量輸出）。 子模件擴(kuò)展總線是模件安裝單元（ MMU）后板上的 12 條平行線。它類似于常規(guī)儀表控制系統(tǒng)中的手動(dòng) 操作器，只是功能更強(qiáng)大。它通過端子單元 TLS 與數(shù)字模件 DSM 相連，實(shí)現(xiàn)與主模件的通訊。 沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 10 設(shè)計(jì)中用到的部分功能碼 （ 1）功能碼 156：增強(qiáng) PID 控制器 說明：增強(qiáng)型 PID 控制器功能碼完成 PID 控制器的功能。它還有兩個(gè)時(shí)間常數(shù)，提供兩個(gè)方向的無擾動(dòng)切換。 規(guī) 格： 規(guī)格號(hào) 可調(diào)性 隱含值 數(shù)據(jù)類型 范圍 最小 最大 說明 S1 NO 0 INT(2) 0~2046 過程變量（ PV）的塊地址 S2 NO 5 INT(2) 0~2046 設(shè)定點(diǎn)（ SP）跟蹤信號(hào)的塊地址 S3 NO 0 INT(2) 0~2046 自動(dòng)信號(hào)的塊地址 S4 NO 5 INT(2) 0~2046 控制輸出的跟蹤開關(guān)（ TR）的塊地址 S18 NO 0 INT(1) 0~7 切換到手動(dòng)信號(hào)的塊地址： 0=不切換， 1=切換到手動(dòng)且保持 S29 NO 0 INT(2) 0~2046 具有 設(shè)定點(diǎn)跟蹤 S2 輸入的開關(guān)的塊地址： 0=不跟蹤， 1=跟蹤 S2 輸出： 塊號(hào) 數(shù)據(jù)類型 說明 N REAL 控制輸出 N+1 REAL 設(shè)定點(diǎn) N+2 布爾 自動(dòng)方式標(biāo)志： 0=手動(dòng)， 1=自動(dòng) （ 4） 功能碼 2：手動(dòng)設(shè)定常數(shù) 說明：這項(xiàng)功能提供一個(gè)人工調(diào)整的輸出，這個(gè)輸出可用做其它塊的輸入，即這個(gè)功能塊產(chǎn)生一個(gè)可調(diào)的模擬輸出且?guī)в泄こ虇挝弧８吲韵到y(tǒng)的過程控制分為最小開度控制、最小壓力控制、升壓控制、定壓控制、跟隨控制和汽機(jī)跳閘等 6 個(gè)階段。當(dāng)開度達(dá)到一定值時(shí) , 壓力按照機(jī)組不同啟動(dòng)狀態(tài)（冷、溫、熱態(tài) ) 下的曲線升壓 , 直到主汽、再熱蒸汽壓力達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)壓力。 高壓旁路它由主蒸汽壓力控制系統(tǒng)、噴水減溫控制系統(tǒng)和噴水隔離閥控制系統(tǒng)三部分組成。當(dāng)輸入壓力定值的變化率小于設(shè)定的變化率Δ p/Δ t 時(shí)，輸出壓力定值等于輸入壓力定值：當(dāng)輸入壓力定值的變化率大于設(shè)定的變化率時(shí)，按設(shè)定的壓力變化率形成輸出壓力定值；當(dāng)輸入壓力定值高于壓力上限 pmax時(shí)，輸出壓力定值取壓力上限值；當(dāng)輸入壓力定值低于壓力下限 pmin 時(shí)，輸出壓力定值取壓力下限值。高壓旁路壓力控制系統(tǒng)采用不同的工作原理來實(shí)現(xiàn)各種運(yùn) 行方式。為了疏水和加速鍋爐的升溫升壓過程，需要給控制設(shè)定 最小開度 ymin（一般為 25%左右）和最大開度 ymax（一般為 50%左右）。因?yàn)檫@一階段 yymax，Δ y0，比例控制器 P輸出的壓力定值 pset1小于 0， RIB 的輸出只能限制在最小壓力 pmin 上。相反當(dāng)主汽壓力降低，壓力偏差Δ p 增加，經(jīng) PI1 控制器運(yùn)算又使 y 上升。圖 中開關(guān) KF 復(fù)歸，觸點(diǎn) 23 接通， KE 的觸點(diǎn) 46 接通。 汽輪機(jī)開始沖轉(zhuǎn)后，用汽量逐漸增加，主蒸汽壓力下降， PI1 控制器的輸入偏差下降，其輸出控制指令減小，高壓旁路減壓閥口逐 步關(guān)小，從而使主汽壓力回升。 在定壓運(yùn)行階段，主汽壓力并不是不變 的，而是由運(yùn)行人員根據(jù)運(yùn)行情況逐步提升。一旦汽輪機(jī)啟動(dòng)，旁路控制系統(tǒng)自動(dòng)將蒸汽逐步轉(zhuǎn)移到汽輪機(jī)做功，這時(shí)高壓旁路的自動(dòng)控制功能。 高壓旁路減壓閥設(shè)有快速行程開關(guān) SSB，在機(jī)組運(yùn)行過程中，如果汽輪機(jī)甩 負(fù)荷，或主汽壓力過高超過規(guī)定值時(shí)，邏輯回路發(fā)出快開指令 (OP)，作用到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行快開動(dòng)作，快速開啟高壓旁路減壓閥 BP，實(shí)行泄流減壓，當(dāng)壓力恢復(fù)時(shí)自行關(guān)閉。 沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 16 高旁溫度控制系統(tǒng)是通過改變噴水閥 BPE的開度，進(jìn)而調(diào)節(jié)減溫水量來控制高壓旁路后蒸汽溫度，如圖 ，由變 送器測得的高壓旁路出口汽溫 t與運(yùn)行人員設(shè)定值 tset，進(jìn)行比較，其偏差送到比例積分控制器 PI2，運(yùn)算結(jié)果控制減溫水閥門BPE的開度，以實(shí)現(xiàn)汽溫控制。 BD 閥有兩個(gè)作用：①降低給水壓力， BD 閥前后壓力在 BD 閥全開時(shí)，大約降低到 60％ ；②當(dāng)旁路閥門關(guān)閉后作為隔離閥使用。 低壓旁路控制系統(tǒng) 對于高壓旁路和低壓旁路以串聯(lián)方式構(gòu)成的旁路控制系統(tǒng)，高、低壓旁路必須協(xié)調(diào)動(dòng)作，才能實(shí)現(xiàn)旁路控制系統(tǒng)的功能。低壓旁路壓力和溫度控制系統(tǒng)的組成原理示意圖如圖 所示，低壓旁路壓力控制系統(tǒng)由壓力定值形成回路、低壓旁路壓力控制器 P1減壓閥 LBP 等組成。在此階段，低壓旁路運(yùn)行在滑壓方式，低壓旁路的壓力定值為再熱器出口壓力定值 prset0加上一個(gè)小的限值 Δp，以保持 LBP 在關(guān)閉狀念。 低壓旁路壓力控制回路啟動(dòng)初期為閥位方式，低旁減壓閥 LBP 與高旁減壓閥相同，有一個(gè)最小開度值 ymin。塊3316 的輸出同時(shí)作為控制站 3353 的設(shè)定點(diǎn)跟蹤 S2 的開關(guān)信號(hào)，使模擬控制站 3353 輸出(SP)跟蹤模擬控制站 3353 的輸入 (SP)。與此同時(shí)，塊 3301 的輸出控制模擬量切換器 3316，使其輸出 APID 控制塊 3306 運(yùn)算后的結(jié)果，并輸入到模擬控制站 3353 輸入 (A)中。而此時(shí)模擬控制站 3353 的輸入為主蒸汽壓力選 擇信號(hào)，即給定值跟蹤測量值，為下一刻手動(dòng)到自動(dòng)的無擾切換做準(zhǔn)備。 沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 20 高壓旁路溫度控制分析 自動(dòng)控制分析 圖 高壓旁路溫度控制組態(tài)圖 給定值：系統(tǒng)處于自動(dòng)控制時(shí)，模擬控制站 3388 輸出 (A)的值 為“ 1”，與模擬控制站3388 輸出 (SP)的值一同作為速率限制器 3398 的輸入，塊 3398 的輸出值與塊 3397 的給定值做大選，最終塊 3402 的輸出將作為給定值輸入到模擬控制站 3388 中，而塊 3402 的輸出經(jīng)函數(shù)發(fā)生器 3801 輸入到 APID 控制塊 3377 中。同時(shí)塊 3402(A)的輸出又輸入到 APID 控制塊 3377 的跟蹤標(biāo)志端 S4，使 APID 控制塊 3377 的輸出跟蹤被釋放。 測量值：高旁出口汽溫選擇信號(hào)作為測量值輸入到 APID 控制塊 3377 的輸入 (PV)和模擬控制站 3388 的輸入 (PV)中。 (塊 3800 的輸出為 APID 控制塊 3377 的前饋信號(hào)輸入。同時(shí)低旁 A 減溫調(diào)閥閥位經(jīng)模擬量轉(zhuǎn)換器后 (3574)輸入到 M/A 中作 為 TR，此時(shí) TS 為“ 0”，不跟蹤。 SP 與 PV 作差后在與 M/A 的 A 輸出經(jīng)超前 /滯后后進(jìn)行高低報(bào)警。此時(shí)， M/A 站的輸出 N 由低旁減溫閥站 AO 自檢確定。當(dāng)所有故障都解除后，旁路正常啟動(dòng)經(jīng) 5S時(shí)間后輸出“ 1”到 M/A 的 AX，使系統(tǒng)切換到自動(dòng)狀態(tài) 。 若再熱蒸汽壓力經(jīng)限制后大于高限，則觸發(fā) SR 觸發(fā)器 (3484)，此時(shí)，模擬量切換器 T的輸出 (3487)就是手動(dòng)設(shè)定常數(shù) A 的輸出 (3486)，同時(shí)也作為低旁減壓閥調(diào)節(jié)信號(hào)。 圖 低壓旁路壓力控制組態(tài)圖 手動(dòng)控制分析 當(dāng)再熱蒸汽壓力信號(hào)、低旁 A 減壓閥、低旁 A 減壓閥站輸出三者任一故障時(shí)， M/A切換到手動(dòng)控制方式，此時(shí) M/A 的輸出 N+2 為“ 0”，低 旁 A 減壓閥站連鎖的手動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)