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1、余热发电工控系统设计思想及功能介绍 自 动 化 所,目 录,系 统 组 成,设 计 思 想,控 制 功 能,1 系 统 组 成,1 系 统 组 成,操作站/工程师站,硬件设备采用的是工控机，操作系统为Windows 2000专业版，过程监控软件T3500/RT核心部分是通用的iFIX，通常情况下每台机组配置3台操作站和1台工程师站。操作站之间相互独立，互为备用。,环形以太网 100 Mbps,MIS,汽机跳闸和直流油泵启动,隔离 网关,1 系 统 组 成,控制器（CPU）,各种控制策略的执行者，是DCS系统的核心部分，采用的是英国欧陆T2550系列产品，每套控制器均有互为冗余的两个独立的DPU
2、以及ELIN网络接口，DPU和I/O模件采用并行总线通讯，每个机架都是智能化的，可独立工作。,环形以太网 100 Mbps,MIS,汽机跳闸和直流油泵启动,隔离 网关,1 系 统 组 成,I/O模件,采用英国欧陆T2550系列产品。现场的各种信号接入到不同类型的IO输入模件，IO模件经过处理并通过A/D转换器转换为数字信号，通过I/O并行总线将信号送至CPU，通过CPU控制策略运算后控制结果送至IO输出模件，控制各种现场设备。,环形以太网 100 Mbps,MIS,汽机跳闸和直流油泵启动,隔离 网关,1 系 统 组 成,通讯网络,基于环形冗余Ethernet网，采用ELIN协议，令牌网方式，用
3、于连接控制器与工程师站、操作员站等，完成各站的通讯和数据交换，传输速率100 Mbps。,环形以太网 100 Mbps,MIS,汽机跳闸和直流油泵启动,隔离 网关,1 系 统 组 成,系统供电,由UPS电源及市电双路冗余供电。,环形以太网 100 Mbps,MIS,汽机跳闸和直流油泵启动,隔离 网关,1 系 统 组 成,1 系 统 组 成,信息网隔离网关,采用单向隔离网关，从DCS系统单向传输数据，避免病毒从因特网进入DCS系统，传输速率支持10000BYTE/S。,环形以太网 100 Mbps,MIS,汽机跳闸和直流油泵启动,隔离 网关,1 系 统 组 成,系统软件,主要分为上位机软件IFI
4、X和控制策略软件LINTOOLS两个部分，是基础软件。,应用软件,面向工厂的操作界面和控制程序是在系统软件中基于工厂的实际应用进行设计的，使得操作人员能够监控过程回路参数状态、历史趋势、实时和历史报警、报表，实现设备起停，过程回路操作和参数调整等。设计和维护人员可以调出过程组态界面进行操作方案，过程流程图组态、趋势画面及各种报表组态等。,1 系 统 组 成,手操按钮,用于在DCS系统停机或出现功能故障，在必要时用于手动停止汽轮机和启动直流油泵。,环形以太网 100 Mbps,MIS,汽机跳闸和直流油泵启动,隔离 网关,2 设 计 思 想,根据各公司余热发电机组的配置情况，结合所采用DCS的特点
5、，从系统运行、检修、维护的相对独立的角度出发，对每套发电机组均配置一套独立的DCS系统。 每套系统中锅炉、汽机辅机、DEH均采用独立的控制站，对控制风险进行分散。 发电DCS系统与熟料线DCS系统相互独立，根据宁国水泥厂1线发电的运行经验，在熟料线中控室配置两台操作站，用于运行操作；在汽机厂房设置1台操作站作为后备站；工程师站同熟料线工程师站放置在一起。 每台操作站可实现的功能是一致的，可以通过软件设置不同操作权限，分别对应不同的用户和口令。操作权限共设为三级，从低到高分别为：公用级、操作级和管理员级。,2 设 计 思 想,随着DCS控制系统应用的逐步推广，越来越多的汽轮机DEH开始采用DCS
6、进行控制。相比采用505进行控制，DEH运行界面可根据需要进行组态和设计，数据信息量完整直观，易于维护和调整，机组正常的运行和调整在中控室即可完成，不需要在现场操作。 因此在进行DCS的选型和设计时，汽轮机辅机和锅炉部分采用相同的DCS控制系统，将DEH作为一个控制子站融入到发电DCS系统中，同时对其操作和显示界面按照DCS的模式进行了统一修改，将两者控制层和操作层结合在一起，采用了一体化设计方案。,2 设 计 思 想,系统控制站安装位置跟随MCC一致，锅炉控制柜放置在熟料线窑尾电力室，汽机辅机、DEH控制站放置在汽机房控制室。 为保障机组的稳定运行，对CPU、控制网络、电源、操作站等关键部分
7、采用冗余配置。 开关量的输入输出采用继电器隔离，DI查询电源采用DCS提供的冗余直流48V电源。 模拟量4-20mA信号和热电偶热电阻信号直接接入DCS响应IO卡件。,3 控 制 功 能,3 控 制 功 能,数据及状态监视,锅炉给水流量：对流量孔板检测的差压信号进行运算后，经过温度 补偿系数得出最终的流量。 锅炉蒸汽流量：对流量孔板检测的差压信号进行运算后，经过温度 和压力补偿系数得出最终的流量。 废气流量和闪蒸汽流量：通过热力平衡计算公式得出。 锅炉汽包水位：通过单室平衡容器，检测汽包高低压侧的差压，经 过压力补偿系数得出最终的水位。,3 控 制 功 能,数据及状态监视,锅炉主蒸汽流量的计算
8、：,流量孔板测量值 t/h 主蒸汽压力补偿系数 - 主蒸汽温度补偿系数 - 主蒸汽实际流量 t/h,流量孔板差压量程 kPa流量孔板检测差压信号 kPa 流量孔板流量量程 t/h 流量孔板测量值 t/h,3 控 制 功 能,数据及状态监视,锅炉汽包水位的计算：,汽包压力补偿增益系数 - 汽包压力补偿偏差系数 - 汽包水位测量值 mm 汽包水位实际值 mm,L水位=（L测量+BIAS）GAIN,3 控 制 功 能,设备控制,连锁条件外，发电的冷却水泵，凝结水泵、锅炉给水泵、PH锅炉强制循环泵、真空泵等均为两用一备或一用一备的工作方式。,3 控 制 功 能,设备控制,油系统油泵的控制,3 控 制
9、功 能,自动控制回路,3 控 制 功 能,实时和历史报警显示,3 控 制 功 能,实时和历史报警显示,SOE功能（事件顺序记录） 模块时间分辨率为1ms，对引起汽轮机跳机的信号进行采集。任一测点发生状态变化至特定状态时，立即启动事件顺序记录装置，按时间顺序排列，事件时间标签为时、分、秒和毫秒，自动将事件记录存储在存储器内。,3 控 制 功 能,历史趋势显示,可分别调用单点趋势和组趋势。,3 控 制 功 能,日报/月报表,3 控 制 功 能,DEH系统,三个组成部分： 1、 汽轮机状态监视（TSI） 2、 汽轮机的起动和运行控制(DEH) 3、 紧急跳车系统（ETS）,用来在线监测对机组安全有重
10、大影响的参数，以便在这些参数超过安全限值时，通过DEH和ETS控制汽轮机实现安全停机。 TSI系统主要监视汽轮机的转速、振动、轴向位移等参数。仪表处理后输出报警和4-20mA信号送至DEH和ETS。,1、 汽轮机状态监视（TSI）,3 控 制 功 能,DEH系统,三个组成部分： 1、 汽轮机状态监视（TSI） 2、 汽轮机的起动和运行控制(DEH) 3、 紧急跳车系统（ETS）,DEH的主要功能有： 1）通过DDV伺服阀控制汽轮机高阀门的开度，从而控制汽轮机的转速、前压或功率。 2）对汽轮机从挂闸、冲转、暖机、升速、同期并网、带初始负荷直至带满负荷的全过程进行控制。 3）并网后自动带初负荷（3
11、%5%）功能，防止逆功率运行。 4）超速保护功能。具有103% OPC功能, 即主汽门不关、调门关维持3000r/min待并和当110%转速时，DEH输出停机命令使机组跳闸的功能。 5）能够对转速和负荷进行手动控制。 6）可通过自动同期装置发出指令自动调节汽轮机转速 。,2、 汽轮机的起动和运行控制(DEH),3 控 制 功 能,DEH系统,三个组成部分： 1、 汽轮机状态监视（TSI） 2、 汽轮机的起动和运行控制(DEH) 3、 紧急跳车系统（ETS）,DEH的主要功能有： 7）自动转速控制。运行人员通过操作盘设定转速目标和升速率，投入自动方式后自动控制汽机达到目标转速。 8）能设定汽轮发电机最高功率限制。,2、 汽轮机的起动和运行控制(DEH),3 控 制 功 能,DEH系统,三个组成部分： 1、 汽轮机状态监视（TSI） 2、 汽轮机的起动和运行控制(DEH) 3、 紧急跳车系统（ETS）,汽轮机组危急跳闸系统用以监视汽轮机的某些重要参数。当这些参数超过其运行限制值时，该系统通过控制AST电磁阀，快速关闭汽轮机进汽阀门、补汽阀门的方式紧急停机。,3、 紧急跳车系统（ETS）,谢 谢 自动化所,
