【正文】 機組 設(shè)備 異?；蚴鹿是闆r 下， CCS 越過保護、連鎖等邏輯控制回路 ， 確保機組安全地繼續(xù)遠行，或使生產(chǎn)設(shè)備處于安全狀態(tài)而 不 致造成損害。 為了達到上述幾方面的功能要求，大型單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)必須完成下列主要任務(wù)： （ 1） 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能協(xié)調(diào)機、爐的控制， 在 — 定的負荷范圍內(nèi)響應來自電網(wǎng)調(diào)度的負荷指令或機組運行人員就地設(shè)定的負荷指令，對 機 組進行負荷控制，并參與電網(wǎng)調(diào)頻，同時保證機組的穩(wěn)定運行，維持運行參數(shù)不超出允許 的 變化范圍。 （ 5）減小鍋爐和汽機的熱應力。 （ 3）改善機組對外界負荷擾動的向應能力，及其克服各種擾動影響，提高機組對負荷變化的適應能力。 單元機 組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能與任務(wù) 為了保證實現(xiàn)對機組負荷的有效控制，對大型單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能一般有以下幾個方面的要求： （ 1）建立電網(wǎng)調(diào)度中心與機組鍋爐控制和汽機控制系統(tǒng)之間的通信聯(lián)系，實施機組負荷控制，參與電網(wǎng)調(diào)頻。 單元機組在處理負荷要求并同時維持機組主要運行參數(shù)的穩(wěn)定這兩個問題時，是將機爐作為一個整體來看待的。所謂協(xié)調(diào)控制，是指通過控制回路協(xié)調(diào)汽輪機和鍋爐的工作狀態(tài)，同時給鍋爐自動控制系統(tǒng)和汽輪機自動控制系統(tǒng)發(fā)出指令，以達到快速響應負荷的目的 ，盡最大可能發(fā)揮機組的調(diào)頻、調(diào)峰能力，穩(wěn)定運行參數(shù)。主蒸汽壓 力的控制由鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)來完成，燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般又分為主蒸汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、送風氧量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、爐膛負壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)等子系統(tǒng)。 常規(guī)的自動控制系統(tǒng)是汽輪機和鍋爐分別控制。所謂分解是把大系統(tǒng)化為若干子系統(tǒng)，以便進行分塊的處理與控制，求得各子系統(tǒng)之間的局部最優(yōu)解。所謂大系統(tǒng)可理解為由若干相互關(guān)聯(lián)子系統(tǒng)組成的復雜系統(tǒng)。大型單元機組從設(shè)計、制造、安裝都充分考慮到機組自動控制方面的需要，使機組可靠性得到了不斷改善和提高，為機組自動化水平的提高奠定了基礎(chǔ)。 與其它工業(yè)生產(chǎn)過程相比，電力生產(chǎn)過程更加要求保持生產(chǎn)的連續(xù)性，高度的安全性和經(jīng)濟性。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 3 第一章 單元機爐機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述 單元機組協(xié)調(diào)控制的發(fā)展 國民經(jīng)濟不斷增長，增加了對能源的需求量，電力工業(yè)逐漸發(fā)展為大電網(wǎng)、大機組、高參數(shù)、高度自動化。 機爐 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)為單元機組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了可靠的保證。根據(jù)這一特點，單元機組在實施負荷控制時，必須很好的協(xié)調(diào)機、爐兩側(cè)的控制動作，保持內(nèi)外兩個能量供求平衡關(guān)系，兼顧負荷響應和內(nèi)部運行參數(shù)的穩(wěn)定。鍋爐的動態(tài)特性 —— 從燃燒率的改變到鍋爐出口壓力的改變，慣性很大；而汽輪發(fā)電機組的動態(tài)特性 —— 從蒸汽流量的改變到輸出功率的改變，慣性相對較小。在單元機組內(nèi)部，鍋爐和汽輪機是相對獨立的對象。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就是為了適應當前的電力發(fā)展趨勢所實施的單元機組負荷控制方案。由于電廠熱工控制對象是復雜、時變動態(tài)過程 。在每個能量轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)中，包含著能量轉(zhuǎn)換與能量儲存和釋放 ， 如果將整個電站看作是一個能量儲存與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，那么它的輸出能量 (電能 )與輸入能量 (化學能 )以及中間蓄能應是平衡的。 火力發(fā)電廠的工藝過程是一個能量轉(zhuǎn)換與平衡的過程。 15 溫度檢測裝置的結(jié)構(gòu)方框圖 10 熱電阻概述 9 熱電偶的使用 7 熱電偶的基本定律 5 熱點現(xiàn)象和熱電偶測溫基本原理 5 熱電偶簡介 5 熱電偶概述 2 溫度檢測裝置的構(gòu)成原理 內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 1 目 錄 引 言 1 第一章 溫度檢測裝置概述 2 量程調(diào)整、零點遷移和零點遷移 3 第 二 章 溫度檢測裝置元件的介紹 8 熱電偶的測溫誤差 11 熱電阻的測溫原理 12 熱電阻材料及常用熱電阻 12 熱電阻的結(jié)構(gòu) 13 熱電阻測溫系統(tǒng)的組成 14 第 三 章 以熱電偶溫度變送器為核心的溫度檢測裝置 15 以熱電偶溫度變送器為核心的溫度檢測裝置的設(shè)計 15 放大單元工作原理 17 溫度檢測裝置量程單元 21 結(jié) 論 29 參考文獻 30 謝 辭 31 內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 2 引 言 近年來，隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電力工業(yè)也在迅猛發(fā)展，不僅大容量、高參數(shù)的單元機組日益增多，而且電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運行模式也發(fā)生了很大變化，要求單元機組應具 有大幅度的快速調(diào)峰能力，并具有更高的自動化水平，實現(xiàn)電網(wǎng)的自動發(fā)電控制 (AGC)。儲存在燃料 (煤 )中的化學能，通過鍋爐燃燒、傳熱，轉(zhuǎn)換成蒸汽的熱力勢能又通過汽輪機，將熱力勢能轉(zhuǎn)換成機械能，再通過發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)換成電能，最后將電能傳輸給用戶。因此，電力生產(chǎn)過程是一個能量輸入與輸出、儲 存與釋放的動態(tài)平衡過程。 存在非線性、大時延、強耦合及大干擾。 但是，鍋爐和汽輪發(fā)電機在響應外界負荷時的動態(tài)特性存在很大差異。從控制負荷的角度看，它們的動態(tài)特性很不一樣。因而單元機組內(nèi)外兩個能量供求平衡關(guān)系 互相制約，即機組響應外部負荷變動與保持機組內(nèi)部參數(shù)穩(wěn)定之間的矛盾。單元機組負荷控制的任務(wù)就是保證主蒸汽壓力偏差在允許的范圍內(nèi)的同時，使機組輸出功率快速響應外部負荷變動。隨著電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，大中型機組的運行方式也逐步發(fā)生變化，電網(wǎng)要求這些機組要有良好的負荷適應能力，承擔較高的負荷變化率，其主要運行 參數(shù)如主汽壓力、汽包水位、主汽溫度等在負荷的變化過程中保持相對穩(wěn)定，以保證機組在整個負荷變化范圍內(nèi)有較高的穩(wěn)定性和安全性，從而保證機組有較高的效率。由于高參數(shù)，大容量機組發(fā)展迅速，裝機容量日益增多，因此對機組的自動化需求也日益提高。單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 已成為大型單元機組普遍采用的一種控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)把自動調(diào)節(jié)、邏輯控制、安全保護、監(jiān)督管理融為一體，具有功能完善、技術(shù)先進、可靠性高等特點，在工程應用中，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能否成功的投入和運行，發(fā)揮其應有的功能，取決于機組主設(shè)備的可控性、系統(tǒng)控制設(shè)備的性能及可靠性、系統(tǒng)設(shè)計與整定的合理性等因素。 單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的概念 從大系統(tǒng)理論出發(fā)，協(xié)調(diào)控制是一種解決大系統(tǒng)控制問題的 基本策略。應用大系統(tǒng)理論處理這類龐大而復雜系統(tǒng)控制問題的基本方法就是分解協(xié)調(diào)的方法。而協(xié)調(diào)則是從系統(tǒng)的全局出發(fā)，合理地調(diào)整各子系統(tǒng)之間的關(guān)系，求得各子系統(tǒng)之間的和諧與統(tǒng)一，進而得到整個大系統(tǒng)的最優(yōu)解。汽輪機調(diào)節(jié)機組負荷和轉(zhuǎn)速，機組負荷的變化必然會反映到機前主蒸汽壓力的變化，既機前主蒸汽壓力反映了機爐之間的能量平衡。隨著單元機組容量的不斷增大、電網(wǎng)容量的增加和電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰要求的提高以及自身穩(wěn)定（參數(shù)）運行要求的提高，常規(guī)的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)已很難滿足單元機組既參加電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰又穩(wěn)定機組自身運行參數(shù)這兩個方面的要求，因此必須將汽輪機和鍋爐視為一個統(tǒng)一的控制對象進行協(xié)調(diào)控制。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 4 單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是在常規(guī)機爐局部控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制系統(tǒng)。然而汽機、鍋爐又是相對獨立的，它們通過各自的調(diào)節(jié)手段，如汽輪機調(diào)節(jié)閥開度、鍋爐燃燒率，滿足電網(wǎng)負荷的要求及主參數(shù)的穩(wěn)定，但它們的能力不盡相同，主要表現(xiàn)在鍋爐調(diào)節(jié)的相對滯后，如果在設(shè)計控制系統(tǒng)時能充分考慮它們的差異，采取某些措施（如引入某些前饋信號、協(xié)調(diào)信號），讓機爐同時按照電網(wǎng)負荷的要 求變化，接收外部負荷的指令，根據(jù)主要參數(shù)的偏差，協(xié)調(diào)地進行控制，這樣的控制系統(tǒng)稱為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。 （ 2）在異常情況下，對單元機組及其鍋爐和汽機負荷需求指令進行限制。 （ 4）使機組具有 較高的運行效率。 （ 6）減輕運行人員的勞動強度，確保機組的安全運行。 （ 2） 對 某 些需要 在 整個負荷變化范圍內(nèi)進行控制的過程變量，采用全程控制、以盡可能減少運行人員的勞動強度。 （ 4） 當機組主要輔機，如送風機、 引 風機、磨煤機、給水泵、爐水循環(huán)泵、一次風機 等 發(fā)生故障 而 不能滿足機組出力要求時， CCS 的負荷指令處理回路能產(chǎn)生負荷內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 5 快速返回信號 ， 使機組實際負荷指令降至機組的最大 可 能出力值，以確保機組的安全運行。 （ 6） 當機組運行參數(shù)，如燃料量、空氣量、給水量等，其實際值與給定位的偏差超出規(guī)定的允許值范圍，或執(zhí)行機構(gòu)位置達到 預先 設(shè)定的 最 大或最小限值時， CCS的負荷指令處理回路能產(chǎn)生負荷增／減閉鎖信號，根據(jù)偏差的方向 ， 對機組實際負荷指令的增加或減小加以閉 鎖， 以防止 物 料或能量的不平衡進一步擴大和引發(fā)事故，直至異常消除，偏差回到限位內(nèi)才解除閉鎖 。 （ 8） 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對機組的一 些重要過程變 量 的信號進 行 在線監(jiān)控，一 旦 偏離正常狀態(tài)，就自動采取措施、或切換至冗余部分 (即備用設(shè)備 )。 （ 9） 對于重要參數(shù)的測量采用三變送器或雙變選器 。 （ 11） 為了使機組能穩(wěn)定運行 ， 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) X、 f 所有控制回路的自動／手動切換均具有無擾切換的功能，即當某控制回路切換到手動方式時。 （ 13） 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)還配備有必須的邏輯控制功能 ， 它們能根據(jù)規(guī)定的邏輯條件自動地判斷并執(zhí)行系統(tǒng)的切換、操作、跟蹤、保護、連鎖、閉鎖、監(jiān)控、報警等等功能，如主燃料跳間處理、防爐膛內(nèi)爆控制、風／煤交叉連鎖、汽輪機防進水保護等。采用了遞階控制結(jié)構(gòu)，在局部控制級的基礎(chǔ)上引入了機爐協(xié)調(diào)級，把鍋爐，汽輪發(fā)電機組作為一個整體進行控制。采用了前饋、反饋、補償以及變結(jié)構(gòu)控制等技術(shù)，充分利用了機爐動態(tài)特性的特點，并充分地利用了機爐動態(tài)特性方面的特點，克服系統(tǒng)內(nèi)部耦合和非線性特內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 6 性。 （ 2）系統(tǒng)功能完善。包括實際功率給定邏輯，局部故障處理，運行方式切換邏輯，以及顯示報警等，系統(tǒng)可根據(jù)實際需要和設(shè)備狀況，選擇不同的運行方式，比如機跟爐，爐跟機，機爐協(xié)調(diào)方式；定壓運行或滑壓運行方式；固定功率輸出或可調(diào)功率方式。通過設(shè)置安全保護系統(tǒng)和采取 一系列可靠性措施，可獲得很高的系統(tǒng)可靠性。系統(tǒng)分析設(shè)計與綜合的方法多采用多變量頻域法和常規(guī)的工程方法。如圖 21所示。 其中，負荷指令管理中心的結(jié)構(gòu)圖如圖 22 所示，負荷管理控制中心是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的指揮機構(gòu)，它的主要功能是根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心的要求負荷指令或機組運行人員要求改變負荷的指令以及機組主輔機運行情況，處理成適合于機爐運行狀態(tài)的實際負荷要求指令。 機、爐主控制器是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制機構(gòu)，機、爐主控制器的主要功能是根據(jù)機組的運行條件和要求，運行人員通過選擇控制方式，給出合理的控制方案提供機組全面的協(xié)調(diào)控制。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是由負荷指令處理回路和機爐控制回路這兩部分組成。它們的總和反映了外界對機組負荷的要求。機組能否接受這個指令還要由機組允許負荷能力運算回路決定，允許負荷能力取 決于當時的主要輔機運行臺數(shù)及鍋爐燃燒率的偏差。經(jīng)上述運算處理后的機組功率指令（功率給定值 N0）分別送往鍋爐調(diào)節(jié)器和汽機調(diào)節(jié)器。在穩(wěn)定工況下，實發(fā)功率 Ne 等于功率給定值N0，機前壓力 PT等于壓力給定值 P0。當調(diào)節(jié)閥開大時，會立即引起機前壓力的下降，盡管此時鍋爐已經(jīng)開始增加燃料量，但由于燃料 機前壓力通道有一定的慣性，這時仍然會有正的壓力偏差（ P0PT）信號出現(xiàn)。正的功率偏差信號和負的壓力偏差信號作用的結(jié)果，會使調(diào)節(jié)閥開大到一定程度后停止。 由此可見，在機組適應電網(wǎng)負荷變化過程中，協(xié)調(diào)控制方式允許汽壓有一定的波動，以便能充分利用鍋爐的蓄熱量，使機組能較快地適應電網(wǎng)的需求。另外，由于鍋爐調(diào)節(jié)器接受功率前饋偏差信號，能迅速地改變?nèi)剂狭?，可使機組功率較快地達到功率給定值。機爐主控制器的設(shè)計從其控制結(jié)構(gòu)出發(fā)有二種指導思想，一種是以反饋控制為基礎(chǔ)的，適當加入一些前饋信號作為輔助調(diào)節(jié)以改善控制品質(zhì)；另一種則從能量平衡的角度考慮前饋的控制，力爭做到前饋補償后，鍋爐和汽機就能協(xié)調(diào)一致地達到所要求的負荷，反饋作用僅在此基礎(chǔ)上起校正作用 。 按反饋回路分類 常見的機爐協(xié)調(diào)控制方式有三種方案 ： 以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式、以汽輪機跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式和綜合型協(xié)調(diào)控制 方 式 ， 下面分別介紹它們的工作原理及主要特 性。鍋爐主控制器自動，鍋爐調(diào)節(jié)器接受機前壓力定值的機前壓力反饋信號，根據(jù)偏差，調(diào)整燃料量 ，從而保證主汽壓力穩(wěn)定。 圖 31 以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式 所以，在鍋爐跟隨系統(tǒng)中，快速的功率響應和較大的主汽壓力偏差是同時存在的，這就是由于鍋爐跟隨系統(tǒng)機組功率對汽機側(cè)調(diào)節(jié)作用的響應迅速，當負荷要求變化內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 時，本系統(tǒng)通過改變汽機調(diào)節(jié)閥開度，充分利