火電廠熱工自動(dòng)化概述

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1、第一章火電廠熱工自動(dòng)化概述第一節(jié)引言隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活對(duì)電力的需求不斷增長(zhǎng)，電力工業(yè)通過引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，使電力工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。隨著單機(jī)發(fā)電容量的增大和電網(wǎng)容量的迅速擴(kuò)大，我國(guó)已進(jìn)入了大電網(wǎng)、大機(jī)組、高參數(shù)、高度自動(dòng)化的時(shí)代。由于300MW、600MW以及以上大容量、高參數(shù)機(jī)組的新技術(shù)發(fā)展迅速，裝機(jī)數(shù)量日益增多，機(jī)組對(duì)熱工自動(dòng)化水平的要求越來越高。另外由于微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，大型自動(dòng)化裝備的現(xiàn)代化程度快速提高，促使大型火力發(fā)電廠現(xiàn)代熱工自動(dòng)化技術(shù)發(fā)

2、展迅猛。其特點(diǎn)是上世紀(jì)70年代中期，以計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer）、通訊技術(shù)（Communication）、控制技術(shù)（Control）和顯示技術(shù)（CRT）為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱DCS-DistributedControlSystem）的問世和其技術(shù)的日臻完善。分散控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于大型發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制中，并將熱工自動(dòng)化水平推上了一個(gè)嶄新的臺(tái)階，取得了十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。與中、小容量火力發(fā)電機(jī)組相比，600MW及以上大容量機(jī)組的特點(diǎn)之一是監(jiān)視點(diǎn)多、參數(shù)變化速度快和被控對(duì)象數(shù)量大，而且各個(gè)控

3、制對(duì)象相互關(guān)聯(lián)，操作稍有失誤就會(huì)引起嚴(yán)重的后果。因此，大型發(fā)電機(jī)組必須采用完善的自動(dòng)化系統(tǒng)。如果將大型發(fā)電機(jī)組的監(jiān)視和操作任務(wù)僅交給運(yùn)行人員去完成，不僅體力和腦力勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且很難做到及時(shí)調(diào)整和避免人為的誤操作。大量事實(shí)證明，自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用對(duì)于提高大型發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平是行之有效的。在機(jī)組正常運(yùn)行過程中，自動(dòng)化系統(tǒng)能根據(jù)機(jī)組運(yùn)行要求，自動(dòng)維持運(yùn)行參數(shù)在規(guī)定值的范圍內(nèi)，以取得較高的熱效率和較低的消耗（煤耗和廠用電率等）。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)能迅速按照預(yù)定的規(guī)律進(jìn)行處理，以保證機(jī)組盡快恢復(fù)正

4、常運(yùn)行。如輔機(jī)故障減負(fù)荷（簡(jiǎn)稱RB-RunBack）、迫升/迫降（RUNUP/RUNDOWN）、機(jī)組快速甩負(fù)荷（簡(jiǎn)稱FCB-FastCutBack）等功能。當(dāng)運(yùn)行工況異常發(fā)展到可能危及到設(shè)備及人身安全時(shí)，能自動(dòng)采取保護(hù)措施，以防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大和保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備不受破壞。如鍋爐主燃料跳閘（MFT），汽機(jī)超速保護(hù)（OPC）等功能。在機(jī)組啟停過程中，自動(dòng)化系統(tǒng)能根據(jù)機(jī)組啟停時(shí)的狀態(tài)和條件進(jìn)行相應(yīng)的控制，以避免機(jī)組產(chǎn)生不允許的熱應(yīng)力而影響機(jī)組的運(yùn)行壽命，如汽機(jī)順序控制系統(tǒng)。通常，自動(dòng)化系統(tǒng)按照預(yù)先制定的規(guī)律進(jìn)行工作，不

5、需要人工干預(yù)。但在特殊情況下卻要求人工給以提示或協(xié)調(diào)，即需要人的更高層次的干預(yù)。所以，隨著自動(dòng)化水平的提高，也要求運(yùn)行人員具有更高的文化和技術(shù)素質(zhì)。建國(guó)以來，隨著機(jī)組容量的增大，參數(shù)的提高，對(duì)于機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求越來越高?；痣姀S的自動(dòng)化系統(tǒng)迅速發(fā)展，其功能已從單臺(tái)輔機(jī)和局部熱力系統(tǒng)發(fā)展到整個(gè)單元機(jī)組的監(jiān)測(cè)與控制，并且隨著整個(gè)單元機(jī)組自動(dòng)化的不斷完善，以及電網(wǎng)發(fā)展的要求，火電廠熱工自動(dòng)化的功能正和電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化相協(xié)調(diào)，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動(dòng)化。尤其是目前隨同整套大型火電機(jī)組同時(shí)引進(jìn)的和國(guó)產(chǎn)的DCS系統(tǒng)的普遍使用，以

6、及單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）和1自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)（AGC）的研制與投運(yùn)，使我國(guó)電網(wǎng)自動(dòng)化的進(jìn)程大大向前邁進(jìn)了一步。第二節(jié)現(xiàn)代大型火電機(jī)組熱工自動(dòng)化的內(nèi)容及功能一、熱工自動(dòng)化的內(nèi)容火電廠自動(dòng)控制的任務(wù)所涉及的專業(yè)面相當(dāng)廣泛，除了對(duì)鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制外，還要對(duì)各種輔助設(shè)備如除氧器、凝汽器、磨煤機(jī)、化學(xué)水處理設(shè)備等進(jìn)行相應(yīng)的控制。由于采用的主機(jī)及輔助設(shè)備不同，如汽包鍋爐和直流鍋爐，它們的控制方法也有較大的區(qū)別。又由于采用的控制設(shè)備不同，組成的控制系統(tǒng)不同，因而使自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。但不管如何復(fù)

7、雜的自動(dòng)化系統(tǒng)，它們的控制目的都是要保證電能生產(chǎn)過程的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，以及生產(chǎn)的電能要滿足一定的數(shù)量和質(zhì)量。為完成這一任務(wù)，要求大型火力發(fā)電機(jī)組具有進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、程序控制、自動(dòng)保護(hù)等功能，這四部分即構(gòu)成了熱工過程自動(dòng)化的內(nèi)容。這些內(nèi)容將有機(jī)地合成一個(gè)不可分割的整體，共同完成火力發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制任務(wù)。由于生產(chǎn)的電能是無法存儲(chǔ)的，用戶所消耗的電能應(yīng)與所生產(chǎn)的電能相適應(yīng)，所以機(jī)組輸出的功率必須和電網(wǎng)的需求相適應(yīng)。一旦大型發(fā)電機(jī)組發(fā)生停電事故，就會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全造成嚴(yán)重的威脅。因此，大機(jī)組投入運(yùn)行后，要求有較

8、長(zhǎng)時(shí)間的安全運(yùn)行周期，以確保電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)地供電。另一方面，隨著近年來熱力發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)中所占的比例越來越大，大型發(fā)電機(jī)組日益增多，電網(wǎng)對(duì)大型發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷適應(yīng)能力提出了更高的要求。即使是承擔(dān)基本負(fù)荷的機(jī)組，也應(yīng)具有參加電網(wǎng)一次調(diào)頻的能力，以便使電網(wǎng)在二次調(diào)頻之前減小電網(wǎng)頻率波動(dòng)的幅度。所有這一切，都對(duì)熱工自動(dòng)控制的設(shè)備和系統(tǒng)提出了更高的要求：（1）要求所用的設(shè)備工作可靠，在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工