【正文】 （ 8）主油箱液位高 /低（ LT3301/LS3301） 上述由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測點所采集到的數(shù)據(jù)均匯總到 DAS 系統(tǒng)中，一旦發(fā)生數(shù)據(jù)異常就會啟動報警系統(tǒng)。 根據(jù)管道儀表控制系統(tǒng)圖，分析本系統(tǒng)的過程 冷卻水從循環(huán)水泵來，有兩條通道，分別通過甲管道和乙管道進水，水進入凝汽器，在凝汽器中實現(xiàn)其需要功能，出水至循環(huán)水泵房。因為汽輪機排汽冷卻水占電廠冷卻水的絕大部分，所以它用大流量低揚程的循環(huán)水泵供給，習慣上將由循環(huán)泵供水的冷卻系統(tǒng)稱為循環(huán)水系統(tǒng)。當轉(zhuǎn)速達到盤車轉(zhuǎn)速，啟動交流油泵，停運高壓油泵。 根據(jù)管道儀表控制系 統(tǒng)圖，分析本系統(tǒng)供油的過程 （ 1）在機組啟動時，一般先啟動交流油泵，（主要提供潤滑油），打油循環(huán)排空氣，當需要掛閘的時候，啟動高壓油泵（提供壓力油）。 （ 3）系統(tǒng)主要部件 箱：存儲系統(tǒng)所使用的油。 射水泵乙備用開關(guān)投入 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 ：在軸承中形成穩(wěn)定的油膜，維持轉(zhuǎn)子的良好旋轉(zhuǎn)。 潤滑油系統(tǒng) 潤滑油系統(tǒng)的概述和作用 （ 1）系統(tǒng)概述 小汽輪機油系統(tǒng)用 油為大機潤滑油，作為高速旋轉(zhuǎn)的機械設(shè)備，其徑向軸承和推力軸承需要大量的油來潤滑和冷卻，在機組動靜結(jié)合、高速轉(zhuǎn)動的摩擦部位，供油的任何中斷，都會引起嚴重的設(shè)備損壞。 ：全稱射水抽汽器，目的為利用較小的流量、較低的流速吸高加水位保護開關(guān)投入 5 高加水位不高高 AND 脈沖 聯(lián)鎖關(guān) 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 較多的氣體。 （ 2）抽汽系統(tǒng)的目的 。 （ 2）高加系統(tǒng)的功能 提高循環(huán)熱效率，減少冷源損失。 （ 4） 經(jīng)再循環(huán)電動門回到凝汽器。同時，除氧器本身又是給水回熱進入系統(tǒng)中的一個混合式加熱器，起了加熱給水，提高給水溫度的作用。 ：用以加熱凝結(jié)水，降低軸封漏氣壓力。當然這個過程中也對凝結(jié)水進行加熱，回收汽輪機的中間幾級增加汽輪機的循環(huán)熱效 率。 汽機跳閘聯(lián)鎖保護開關(guān)投入 發(fā)電機油開關(guān)跳閘（三取二） 發(fā)電機油開關(guān)跳閘聯(lián)鎖保護開關(guān)投入 AND OR 聯(lián)鎖關(guān) 汽機跳閘 汽機跳閘聯(lián)鎖保護開關(guān)投入 AND 發(fā)電機油開關(guān)跳閘（三取二） 發(fā)電機油開關(guān)跳閘聯(lián)鎖保護開關(guān)投入 AND 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 凝結(jié)水系統(tǒng) 凝結(jié)水系統(tǒng)的概述和作用 （ 1）系統(tǒng)概述 汽輪機的凝結(jié)水，指的是在汽輪機中做過功的蒸汽在凝汽管中凝結(jié)成液態(tài)的水。 ：由四 級抽汽至鼓泡加熱電動門控制開關(guān)。 （ 3）第三道抽汽有三個去處 ：利用至除氧器逆止門抽汽，由三級抽汽至除氧器電動門控制開關(guān)。 ：作為防止汽輪機進水的一級保護。此外把汽輪機中做過功的部分蒸汽逐級抽出來加熱給水，從而減少冷源損失，提高鍋爐給水溫度，這是汽輪機的抽汽回熱系統(tǒng)，簡稱為抽汽系統(tǒng)。 ：通流蒸汽進入汽輪機氣缸。 ：用于機組啟動初期管道、閥門系統(tǒng)預熱使用，同時減少電動主汽門前后壓差，延長電動主汽門使用壽命。 （ 3）系統(tǒng)主要部件 ：是用作通流蒸汽的 母管道。 。 （ 14）仿真功能 系統(tǒng)內(nèi)置全面的仿真邏輯，可以模擬汽輪機轉(zhuǎn)速、功率、主汽壓力、抽汽壓力、安全油以及油開關(guān)等的狀態(tài)，供工程師檢查 DEH 組態(tài)邏輯，操作員也可以進行全面的操作培訓。 （ 11）遙控控制功能 (與 DCS 的相關(guān)接口 ) 有遙控負荷接口，可以接受全廠 DCS 的遠程控制信號增減負荷，以實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。在進行閥門在線試驗時，汽哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 輪機能正常運行。 （ 6）抽汽控制功能 機組并網(wǎng)后，當達到一定功率時，可以投入抽汽運行，系統(tǒng)在抽汽運行工況圖范圍內(nèi)可以實現(xiàn)熱電負荷的自整，邊界工況以熱定電。開環(huán)控制根據(jù)功率定值及頻差信號確定閥門的開度指令。 （ 3）自動同期 有自同期接口，接受自同期裝置的升降信號，實現(xiàn)自動同期。 （ 3）除滿足機組啟動運行控制要求外， PKS 系統(tǒng)具有足夠的 I/O 裕量和能力以便未來進行功能擴展。可以方便的實現(xiàn) DEH 系統(tǒng)的流程監(jiān)控、操作，以及報警、報表、趨勢、歷史等功能，還可以設(shè)計出完善的 DEH 操作指導。 功能設(shè)計應(yīng)符合標準化、通用化、模塊化的原則： （ 1） PKS 組態(tài)軟件將采用 SAMA 圖形式，提供連續(xù)控制、順序控制，可以設(shè)計出高效、完全透明的 DEH 軟件。 PKS 設(shè)計的 DEH 系統(tǒng)將采用冗余的高性能控制器，冗余的通訊總線，哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 冗余的電源模塊。 FTE 對網(wǎng)絡(luò)中的交換機也做了特殊配置，可以保證系統(tǒng)控制操作信息的優(yōu)先通過。 DEH 系統(tǒng)按照失電停機邏輯設(shè)計，保證在極端工況下汽輪機的安全遮斷。 （ 4）轉(zhuǎn)速測量掃描速率：轉(zhuǎn)速測量采用 Honeywell 專用的脈沖卡，其通過以太網(wǎng)模塊直接與 C300 控制器通訊，可以保證轉(zhuǎn)速信號的實時傳輸。 （ 2） PKS C 系列 I/O 掃描速率：針對 C300 控制器設(shè)計的 C 系列卡件，可以定義其通訊速率為 Priority，即定義 IO 卡件采用優(yōu)先掃描方式。子組級順序控制充分考慮了輔機設(shè)備的安全保護條件，并能對輔機設(shè)備的操作提供操作指 導。從汽輪機廠的設(shè)計來看，我們做的設(shè)計有很多方面都是多冗余的，這體現(xiàn)了作為一個實際應(yīng)用的系統(tǒng)，是需要有充分的安全性考慮，以及具備面對突發(fā)故障的應(yīng)急處理的先發(fā)性。 C300 電源系統(tǒng)為機柜提供 24V 直流電源作為外部供電，當外部電源哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 出現(xiàn)故障的時候，系統(tǒng)中的記憶保持電池將會暫時提供電力支持，為控制器提供直流電，保證控制器中的數(shù)據(jù)不丟失。本系統(tǒng)使用了 3 個，其他接口為冗余接口。 具體系統(tǒng)控制柜配置請參考 DCS 硬件設(shè)計圖紙。 圖 23 PKS 系統(tǒng)機柜 系統(tǒng)柜為 HONEYWELL 原裝機柜（ Rittal TS8 型），前后開門。 PI 卡將接收轉(zhuǎn)速繼電器的整形脈沖輸出。本項目用于閥門控制的 IO 卡將采用高速采樣，這可以極大地提高控制輸出回路的快速性。 DI 卡名叫開關(guān)量輸入卡，是一塊高性能、智能型的開關(guān)量數(shù)據(jù)采集板，它適用于各種開關(guān)量信號的采集和處理。 IO 卡件 采用 C 系列 IO 卡件，考慮到 DEMO 測試需要， AI/AO/DI/DO/PI 各配置一套?？刂破鞑捎萌碌?C 系列卡件外形，分為 IOTA 底座以及安裝于該底座上的電子模塊。 一般采用的打印機是彩色激光打印機和黑白激光打印機，所有打印機均配置網(wǎng)口，可以直接通過 FTE 網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)打印。通過授權(quán)， PKS 操作站也可以進行 DEH 系統(tǒng)的組態(tài)。 未來考慮到全廠一體化控制的應(yīng)用要求，機島也可以不獨立設(shè)置服務(wù)器，與電站其他系統(tǒng)共用一對冗余服務(wù)器，此時系統(tǒng)需增加一套工程師站，用于機島控制系統(tǒng)的組態(tài)及日常維護。 PKS 服務(wù)器 PKS 控制系統(tǒng)采用服務(wù)器、操作站、控制器功能分散的系統(tǒng)架構(gòu)。 圖 21 PKS R410 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意圖 PKS 系統(tǒng)按通訊信息類別可以劃分為三層網(wǎng)絡(luò)，分別為信息網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)和 I/O 網(wǎng)絡(luò)。 Honeywell在世界上首先推出了分散控制的理論和世界上第一套 DCS系統(tǒng) TDC2020。 PKS系統(tǒng)具有高速采樣的脈沖卡，可以接收采用脈沖整形后的汽輪機轉(zhuǎn)速信號。 Honeywell DCS在國內(nèi)化工行業(yè)的市場占有率相當大，為了滿足化工行業(yè)用戶對全廠一體化 DCS控制的要求，開發(fā)設(shè)計基于 Honeywell DCS控制器的機島控制系統(tǒng)有著十分現(xiàn)實的意義。 [3] 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 圖 11 功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) 本文主要研究內(nèi)容 汽輪機島控制系統(tǒng)硬件的選型和配置：詳細介紹了本控制系統(tǒng)機島控制柜所使用的硬件和這些硬件在系統(tǒng)中的裝配以及其對應(yīng)實現(xiàn)的功能。國內(nèi)第一套汽輪機島系統(tǒng)于 1999年在山東萊城電廠運行。美國西屋公司在 1969年開始設(shè)計數(shù)字式電控制系統(tǒng) DEHⅠ。 1963年中國開始自行設(shè)計 12300MW的汽輪機，而此時國外已經(jīng)發(fā)展到電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 1934年 1944年間設(shè)計、研發(fā)出此產(chǎn)品，并應(yīng)用到汽輪機上。 [1] 國內(nèi)外汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 為了能在外界負荷產(chǎn)生改變時能夠及時地調(diào)節(jié)汽輪機的功率，來迎合用戶對用電量的需要，同時確保汽輪機發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保持在允許范圍之內(nèi)，從而保證機組的安全，因此為汽輪機設(shè)計調(diào)節(jié)系統(tǒng)是很有必要的。而汽輪機、汽輪機旁路及汽輪機輔機使用的都是各機廠自主配套的專用控制器，因此帶來了不同控制系統(tǒng)之間的通訊以及與 DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊問題。 新開發(fā)的機島控制系統(tǒng)擁有了這些先進特性，就具備了進入化工等行業(yè)實現(xiàn)機島控制的能力。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 Honeywell的控制系統(tǒng)在國內(nèi)化工等流程行業(yè)有很大的市場占有率，但是 Honeywell在國內(nèi)卻沒有專用的汽輪機控制系統(tǒng)。近期隨著國際石油價格的不斷高漲，煤制油，煤制醇醚燃料，煤制烯烴等行業(yè)在國內(nèi)得到快速發(fā)展，出于對煤化工等生產(chǎn)工藝的要求，小容量的抽汽機組也有著十分廣泛的需求和應(yīng)用。 最后在研究抽汽式汽輪機的時候，根據(jù)其靜態(tài)自整調(diào)節(jié)的特性，本論文對其靜態(tài)自整進行了優(yōu)化設(shè)計與實現(xiàn)研究，對結(jié)果進行了仿真測試，并對測試結(jié)果進行優(yōu)化。哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） I 本科畢業(yè)設(shè)計論文 HONEYWELL 分散控制系統(tǒng)在汽輪機控制、保護系統(tǒng)中的應(yīng)用和開發(fā) 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） II 摘 要 隨著先進的計算機技術(shù)在電站控制領(lǐng)域的不斷應(yīng)用成功，性能和可靠性越來越高。接著以汽輪機島控制系統(tǒng)開發(fā)為研究內(nèi)容，研究了機島控制的 DEH 系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)，就 DEH 系統(tǒng)的設(shè)計原則和功能進行了分析，著重描述了包括主蒸汽系統(tǒng)在內(nèi)的 8 個輔助系統(tǒng)的相關(guān)控制。 研究的背景和意義 近年，社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，導致了電力的持續(xù)緊缺，我國不少企業(yè)開始自行解決電力供應(yīng)的問題，因此自備電廠的小機組發(fā)展十分迅速。這對于汽輪 機生產(chǎn)廠家是一種考驗，能在高性能 DCS平臺下實現(xiàn)汽輪機的控制，對于汽輪機產(chǎn)品的應(yīng)用與推廣也具有重要意義。 PKS系 統(tǒng)能夠滿足化工等行業(yè)的一些特殊要求，如防腐蝕、防爆、安全控制器、多種現(xiàn)場總線支持、HART支持、 TUV保護系統(tǒng)支持等特性。 國內(nèi)外汽輪機島控制的現(xiàn)狀 大型汽輪機機組鍋爐島的控制系統(tǒng)大多采用分散性控制系統(tǒng) DCS，其功能包括 DAS、 SCS等系統(tǒng)。因此有必要將這一部分整合到 DCS系統(tǒng)中，使電氣控制與汽輪機、鍋爐等熱工控制的方式與水平相協(xié)調(diào)。 接著系統(tǒng)發(fā)展成為全液壓式調(diào)速系統(tǒng)。 系統(tǒng)發(fā)展到了模擬式電液調(diào)速系統(tǒng)。 70年代國內(nèi)研制并生產(chǎn)了第一套高壓抗燃油電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 近年又發(fā)展到分散型數(shù)字式電液調(diào)速系統(tǒng)，這是 DEH系統(tǒng)為迎合電站的發(fā)展而產(chǎn)生的進步，同時 DEH系統(tǒng)應(yīng)用范圍也在擴大，功能擴展后可組成電站汽輪機島控制系統(tǒng)，覆蓋 DEH、 MEH、 BPC、 ETS、 TSI、 SCS等系統(tǒng)。其中測量轉(zhuǎn)速、測量功率、 PID調(diào)節(jié)器等都是電子元件，其余是液壓元件。 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 2章 汽輪機島控制系統(tǒng)硬件的選型和配置 引言 隨著國內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)的大量布局，目前小容量的抽汽機組，在煤化工項目的自備電站中仍有著十分廣泛的應(yīng)用。在 DEH伺服驅(qū)動控制上， PKS系統(tǒng)可采用汽輪機廠提供的與汽機液壓系統(tǒng)配套的伺服放大器，以確保電液部件的充分匹配， PKS以高速 AO模件與伺服放大器連接，保證控制的實時性。 Honeywell公司是世界上最大的控制系統(tǒng)制造商。本項目將采用最新的C300控制器。根據(jù) DEMO 系統(tǒng)的特點，本項目的配置為適用于機島控制的軟件和硬件系統(tǒng)接口的開發(fā)測試。 考慮到本項目為 DEMO 使用，用于測試系統(tǒng)軟硬件功能，將只配置一臺服務(wù)器。可以實現(xiàn)基于操作員，或基于操作站的安全性，完成系統(tǒng)指定區(qū)域范圍的操作控制。 PKS 打印機 本 DEMO 項目不單獨配置打印機。 C300 控制器是一種分布式過程控制器，同時也是 Experion 系統(tǒng) IO哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 通訊接口。 （ 2）控制器速度 266450 MHz （ 3）冗余 FTE 網(wǎng)絡(luò)接口 （ 4）兩套冗余 I/O links，最多支持 64 個 I/O 模塊。 AO 卡是一塊智能模擬量輸出卡，通過通信接受 DPU 數(shù)據(jù)；與 AO 端子板配合使用即可實現(xiàn) 8 路電壓（ 15V）或電流（ 420mA）信號輸出。該卡可接收 C300 控制器輸出的 420mA 閥門指令，完成油動機 LVDT 信號的調(diào)制解調(diào)，并輸出兩路冗余的信號到電液轉(zhuǎn)