1、電廠控制系統基礎知識電廠控制系統基礎知識主要內容主要內容 一、分散控制系統概念及發展歷程一、分散控制系統概念及發展歷程 二、我廠二、我廠DCSDCS、DEHDEH及各子系統及各子系統PLCPLC構成構成 三、我廠三、我廠DCSDCS系統的功能介紹系統的功能介紹 四、四、 DEHDEH系統介紹系統介紹一、分散控制系統概念及發展歷程一、分散控制系統概念及發展歷程1.1 DCS1.1 DCS的概念的概念 DCS是采用計算機、通信和屏幕顯示是采用計算機、通信和屏幕顯示技術，實現對生產過程的數據采集、控制技術，實現對生產過程的數據采集、控制和保護等功能，利用通信技術實現數據共和保護等功能，利用通信技術實

2、現數據共享的多計算機監控系統。其主要特點是功享的多計算機監控系統。其主要特點是功能分散，操作顯示集中，數據共享，可靠能分散，操作顯示集中，數據共享，可靠性高。性高。 1.2 控制系統的發展控制系統的發展常規儀表常規儀表 控制系統控制系統集中計算機集中計算機控制系統控制系統計算機分散計算機分散控制系統控制系統很多很長的監控儀表盤、臺和多人監控，很多很長的監控儀表盤、臺和多人監控，難實現復雜的控制任務難實現復雜的控制任務，難保證機組安難保證機組安全經濟運行。全經濟運行。危險集中；處理信息多，危險集中；處理信息多，負荷重，實時性差負荷重，實時性差。危險分散；功能危險分散；功能齊全；使用靈活齊全；使用

3、靈活。二、我廠二、我廠DCSDCS、DEHDEH及各子系統及各子系統PLCPLC構成構成2.1 DCS2.1 DCS的網絡結構的網絡結構 控制管理級控制管理級 數據通信系統數據通信系統 過程控制級過程控制級操作員站1操作員站8服務器A1#爐PCU2#爐PCU3#爐PCU1#機PCU2#機PCU公用系統PCUI/OI/OI/OI/OI/OI/O現 場 設 備服務器B控制管理級控制管理級數據通訊系統數據通訊系統過過程程控控制制級級 2.2 DEH2.2 DEH系統網絡結構系統網絡結構 操作員站1服務器A1#機DPU2#機DPUI/OI/O現 場 設 備服務器B2.3 2.3 化水、輸煤、灰渣化水、

4、輸煤、灰渣PLCPLC系統網絡結構圖系統網絡結構圖操作員站PCUI/O現 場 設 備三、我廠三、我廠DCSDCS系統的功能介紹系統的功能介紹 計算機監視系統（計算機監視系統（DAS） 模擬量控制系統（模擬量控制系統（MCS） 順序控制系統（順序控制系統（SCS） 爐膛安全監控系統（爐膛安全監控系統（FSSS） 汽機緊急跳閘系統（汽機緊急跳閘系統（ETS）3.1 3.1 數據采集系統數據采集系統 （DASDAS） DAS有下列功能：有下列功能： 顯示：過程變量的實時數據和運行設備的狀顯示：過程變量的實時數據和運行設備的狀態、趨勢顯示態、趨勢顯示 、報警顯示等。、報警顯示等。 記錄：定期記錄、操作

5、員記錄、事件順序記錄：定期記錄、操作員記錄、事件順序(SOE)記錄等。記錄等。 歷史數據存儲和檢索歷史數據存儲和檢索 。 3.2 3.2 模擬量控制系統（模擬量控制系統（MCSMCS） 在模擬量控制系統中，被控制量、設定在模擬量控制系統中，被控制量、設定值、控制器的輸入及輸出均為模擬量。這值、控制器的輸入及輸出均為模擬量。這種系統將被控制量反饋值與設定值進行比種系統將被控制量反饋值與設定值進行比較，然后根據比較的結果，改變控制量，較，然后根據比較的結果，改變控制量，最終使被控制變量維持在設定值。最終使被控制變量維持在設定值。 我廠目前我廠目前DCS系統的模擬量控制系統包系統的模擬量控制系統包括

6、下列內容：括下列內容： 汽包水位調節汽包水位調節 抽凝機組軸封壓力調節抽凝機組軸封壓力調節 連續排污膨脹器水位調節連續排污膨脹器水位調節 凝汽器水位調節凝汽器水位調節 除氧器壓力調節除氧器壓力調節 低減壓力調節低減壓力調節 汽包水位調節系統：汽包水位調節系統：u給水調節的任務：給水調節的任務：是使給水量適應于鍋爐是使給水量適應于鍋爐的蒸發量，以維持汽包水位在允許的范圍的蒸發量，以維持汽包水位在允許的范圍內。內。u 汽包水位的特點汽包水位的特點: 1)水位很不平穩。水位很不平穩。2)汽汽水界面不明顯。水界面不明顯。3)沿汽包橫向及軸向各處沿汽包橫向及軸向各處水位不一致。水位不一致。4)虛假水位。

7、虛假水位。三沖量給水調節系統三沖量給水調節系統DWPDPHPW給水閥水位差壓調節器PI過熱器節流裝置節流裝置省煤器H- -+ + +三沖量給水調節系統：該系統的調節器根據汽包水位三沖量給水調節系統：該系統的調節器根據汽包水位H、蒸、蒸汽流量汽流量D和給水流量和給水流量W三個信號去調節給水流量。三個信號去調節給水流量。三個信號的作用：三個信號的作用：水位水位H：水位水位H是主信號，維持汽包水位為給定值。是主信號，維持汽包水位為給定值。蒸汽流量蒸汽流量D：是水位調節的補償信號，有效地克服是水位調節的補償信號，有效地克服“虛假水虛假水位位”的的 響，減小了給水流量的波動幅度，使調節過程變得響，減小了

8、給水流量的波動幅度，使調節過程變得比較平穩。比較平穩。給水流量給水流量W：是一個局部反饋信號。克服內擾，維持給水是一個局部反饋信號。克服內擾，維持給水量不變，從而使汽包水位基本上不受影響。量不變，從而使汽包水位基本上不受影響。 三沖量給水自動調節系統利用蒸汽流量信號來克服三沖量給水自動調節系統利用蒸汽流量信號來克服“虛假水位虛假水位”現象，又利用給水量信號來消除給水流量的現象，又利用給水量信號來消除給水流量的自發自發 性變化因而能有效地控制水位的變化。性變化因而能有效地控制水位的變化。3.3 3.3 順序控制系統（順序控制系統（SCSSCS） 在開關量控制系統中，檢查、運算和控制信息在開關量控

9、制系統中，檢查、運算和控制信息 全部全部是是“存在存在”或或“不存在不存在”兩種信息。系統輸入的往往是設兩種信息。系統輸入的往往是設備狀態信號，如設備的運行或停止、閥門的開或關，系統備狀態信號，如設備的運行或停止、閥門的開或關，系統輸出的是啟停命令，或開關命令。在這類控制系統中，為輸出的是啟停命令，或開關命令。在這類控制系統中，為了使設備了使設備A A啟動，往往要檢測多個其他設備如啟動，往往要檢測多個其他設備如B B、C C、D D等的等的狀態，判斷它們的狀態是否滿足狀態，判斷它們的狀態是否滿足A A設備啟動的要求，若不設備啟動的要求，若不滿足，要由相應的命令控制滿足，要由相應的命令控制B B

10、、C C、D D等設備的開關或啟停，等設備的開關或啟停，直到所有條件滿足后，才能發出命令使直到所有條件滿足后，才能發出命令使A A啟動。所以這種啟動。所以這種控制系統的特點是一個按照預先規定的順序進行檢查、判控制系統的特點是一個按照預先規定的順序進行檢查、判斷斷( (邏輯運算邏輯運算) )、控制、再檢查、判斷、控制的過程。所以、控制、再檢查、判斷、控制的過程。所以開關控制又稱為順序控制系統。開關控制又稱為順序控制系統。 電廠電廠SCS的控制范圍包括與爐、機、電主設備的控制范圍包括與爐、機、電主設備運行關系密切的所有輔機及閥門和擋板等。例如，運行關系密切的所有輔機及閥門和擋板等。例如，球磨機、送

11、風機、引風機、電動給水泵、凝結水球磨機、送風機、引風機、電動給水泵、凝結水泵、泵、EH油泵、潤滑油泵、送風機出口擋板、引風油泵、潤滑油泵、送風機出口擋板、引風機出口擋板、抽汽逆止門等。機出口擋板、抽汽逆止門等。 順序控制系統將整個輔機系統劃分為若干個功順序控制系統將整個輔機系統劃分為若干個功能組。所謂功能組，就是將屬于同一系統的相關能組。所謂功能組，就是將屬于同一系統的相關聯的設備組合在一起，一般是以某一臺重要輔機聯的設備組合在一起，一般是以某一臺重要輔機為中心，如引風機功能組就包括了引風機、引風為中心，如引風機功能組就包括了引風機、引風機出口擋板等。機出口擋板等。 對于相對獨立的子系統，如輸

12、煤、除灰、化水、對于相對獨立的子系統，如輸煤、除灰、化水、吹灰等，不包括在吹灰等，不包括在SCS 系統中。系統中。3.4 3.4 鍋爐爐膛安全監控系統（鍋爐爐膛安全監控系統（FSSSFSSS）FSSSFSSS包括燃燒器控制系統（包括燃燒器控制系統（BCSBCS）和燃料安全系統）和燃料安全系統（FSSFSS）。）。l BCSBCS功能包括對油燃燒器和煤燃燒器的安全點火、功能包括對油燃燒器和煤燃燒器的安全點火、投運和切除的連續監視。投運和切除的連續監視。l FSSFSS的功能，由下列兩個系統完成：爐膛吹掃；的功能，由下列兩個系統完成：爐膛吹掃；燃料跳閘。燃料跳閘。 燃料跳閘包括主燃料跳閘（燃料跳閘

13、包括主燃料跳閘（MFTMFT）和）和油燃料跳閘。油燃料跳閘。 3.4.1 吹掃功能吹掃功能 在鍋爐跳閘以后和重新啟動時，燃料在鍋爐跳閘以后和重新啟動時，燃料被送入爐膛前，保證用風徹底吹掃爐膛，被送入爐膛前，保證用風徹底吹掃爐膛，并監視影響這一清掃過程的設備狀態是否并監視影響這一清掃過程的設備狀態是否正確，防止爐膛爆燃的發生。要求風量正確，防止爐膛爆燃的發生。要求風量 30%額定量；時間額定量；時間 5min。3.4.2 3.4.2 燃料跳閘燃料跳閘管理管理預點火預點火 吹掃完成之后，復位吹掃完成之后，復位MFT跳閘繼電器，系統跳閘繼電器，系統將檢查投油允許條件，油總閥允許條件：將檢查投油允許條

14、件，油總閥允許條件： 燃料安全功能燃料安全功能 FSSS系統連續監測鍋爐運行中的某些設備系統連續監測鍋爐運行中的某些設備的運行狀況，當某一的運行狀況，當某一MFT條件發生時，條件發生時，MFT動作，動作，送入爐膛的全部燃料即被切斷，同時給出一個首送入爐膛的全部燃料即被切斷，同時給出一個首出跳閘原因指示。出跳閘原因指示。 序號序號動作條件動作條件動作結果動作結果1手動MFT延時3S任意條件滿足，MFT跳閘停所有給粉機關主油閥停所有排粉機，磨煤機，給煤機關所有支路油閥，退所有油槍2失去引風機兩臺3失去送風機兩臺4失去所有燃料延時3S5失去所有火焰6汽包水位高3延時3S7汽包水位低3延時3S8爐膛壓

15、力高3延時3S9爐膛壓力低3延時3S10冷卻風失去延時300S11集汽集箱出口電動門關閉3.5 3.5 汽機緊急跳閘系統（汽機緊急跳閘系統（ETSETS）序號序號項目項目保護值保護值動作結果動作結果1手動停機任一條件動作,停機電磁閥動作，主汽門關閉，聯動抽汽逆止門關，關孔板前電動門2汽輪機超速3300轉3潤滑油壓低二值（三取二）0.04MPa4真空低二值（三取二）-0.065MPa5軸向位移大二值-0.7mm 1.4mm6發電機主保護動作 我廠的我廠的ETS功能是在功能是在DCS中實現的，中實現的，ETS系統系統共包括共包括6項跳閘保護（項跳閘保護（1#機）：機）：四、四、DEHDEH系統介紹

16、系統介紹 以微處理器為核心的以微處理器為核心的DEH控制系統，采控制系統，采集了機組的轉速、功率、汽壓等有關參數集了機組的轉速、功率、汽壓等有關參數后，經分析、鑒別和計算，輸出控制信號后，經分析、鑒別和計算，輸出控制信號至電液伺服閥實現信號的轉換，最終通過至電液伺服閥實現信號的轉換，最終通過油動機分別使高、中壓主汽閥及調節閥按油動機分別使高、中壓主汽閥及調節閥按要求動作。要求動作。 該系統主要由三大部分組成：電子硬件、該系統主要由三大部分組成：電子硬件、軟件、液壓伺服系統軟件、液壓伺服系統4.1 DEH4.1 DEH控制系統的組成控制系統的組成電子硬件電子硬件(DEH I/O站，操作員站，工程

17、師站，操作員站，工程師站等站等)軟件軟件:MACS系統軟件系統軟件液壓伺服系統：電液轉換器、液壓伺服系統：電液轉換器、OPC電磁閥、電磁閥、LVDT閥位反饋、測速裝置等閥位反饋、測速裝置等4.2 DEH4.2 DEH重要硬件介紹重要硬件介紹FM146FM146 DEH伺服放大模塊與就地的液壓部套（伺服閥、油動機滑閥、油動機活塞、油動機行程反饋LVDT等）配合，組成給定電壓與油動機行程的伺服隨動系統，實現對油動機的控制。FM163 DEH專用的測速模塊，安裝在控制柜中。 接收現場的汽輪機測速探頭發來的電信號得到汽輪機的精確轉速，同時接收油開關跳閘信號和上位機指令，從而發出快速可靠的汽輪機超速信號

18、。 轉速傳感器轉速傳感器 DEH系統采集汽輪機轉速信號的傳感器。信號送給FM163模塊處理。作為轉速控制的前置反饋量，是最重要的信號之一。LVDT位移傳感器 LVDT為鐵心可移動的直線型線性差動變壓器。用于指示油動機活塞桿移動的位置，即油動機行程。DDV伺服閥 DDV閥將控制信號轉換為與之對應的閥芯位移，以控制油口的開度，改變油動機進油量。 如圖所示，DDV閥由功率放大器、控制線圈、閥芯LVDT位移傳感器、永磁鐵、高剛度彈簧、閥芯、殼體等組成。伺服控制信號與閥芯位移反饋信號的差，經放大、調節器處理后，由功率放大器輸出激磁電流到控制線圈，產生電磁力。電磁力克服彈簧阻力，驅動閥芯移動，最終將閥芯定

19、位在控制信號指定的位置上。4.3 DEH4.3 DEH調節過程調節過程 如上圖所示，電子機柜部分內的伺服板卡件輸出閥位如上圖所示，電子機柜部分內的伺服板卡件輸出閥位控制信號給電液轉換器，電液轉換器把電信號轉換成液壓控制信號給電液轉換器，電液轉換器把電信號轉換成液壓信號，通過錯油門滑閥放大液壓信號，壓力提升，推動油信號，通過錯油門滑閥放大液壓信號，壓力提升，推動油動機動作到達指定閥位。由動機動作到達指定閥位。由LVDT位移傳感器送回油動機位移傳感器送回油動機閥位信號給伺服板，伺服板進行偏差調節后糾正閥位偏差，閥位信號給伺服板，伺服板進行偏差調節后糾正閥位偏差，形成一個閉環反饋的閥位控制系統。形成

20、一個閉環反饋的閥位控制系統。 如上圖所示，壓力油在經過雙通濾油器后，如上圖所示，壓力油在經過雙通濾油器后，進入到電液轉換器進入到電液轉換器DDV閥的閥的P油口，若油口，若DDV閥芯閥芯位置在位置在50%以上，則從以上，則從A油口產生脈動油；若油口產生脈動油；若DDV閥芯位置在閥芯位置在50%以下，則油口以下，則油口A和和T油口導通，油口導通，形成回油。形成回油。B口封閉不用。口封閉不用。 從從A油口產生的脈動油進入到錯油門滑閥的油口產生的脈動油進入到錯油門滑閥的下腔，與錯油門反饋油口生成的脈動油匯和，脈下腔，與錯油門反饋油口生成的脈動油匯和，脈動油在滑閥的下部產生一個向上的力，滑閥上頂動油在滑

21、閥的下部產生一個向上的力，滑閥上頂部分有壓力油作用，他們形成了一對平衡的力，部分有壓力油作用，他們形成了一對平衡的力，使錯油門滑閥的閥芯浮動在錯油門內腔。使錯油門滑閥的閥芯浮動在錯油門內腔。 以上圖為例，若閥位指令信號加大，那么以上圖為例，若閥位指令信號加大，那么A口開大，脈動油進油量增加，滑閥閥芯打破平衡口開大，脈動油進油量增加，滑閥閥芯打破平衡力，向上移動，此時油動機下腔進入壓力油，上力，向上移動，此時油動機下腔進入壓力油，上腔回油，油動機滑桿向上運行，調門開啟。腔回油，油動機滑桿向上運行，調門開啟。4.4 DEH4.4 DEH的主要功能的主要功能 DEH具有汽機的自動調節、參數限制、具有

22、汽機的自動調節、參數限制、保護、監視及試驗等功能。保護、監視及試驗等功能。 升速升速 設置目標轉速后，機組可自動沿當前熱狀態對應的經設置目標轉速后，機組可自動沿當前熱狀態對應的經驗曲線控制高、中壓調節，完成升速暖機過臨界直到額定驗曲線控制高、中壓調節，完成升速暖機過臨界直到額定定速。在升速過程中，也可通過修改目標轉速，升速率、定速。在升速過程中，也可通過修改目標轉速，升速率、轉速保持時間等手段來控制機組的升速過程。轉速保持時間等手段來控制機組的升速過程。 自動同期自動同期 汽機定速后，轉速在汽機定速后，轉速在300015r/min范圍內范圍內 ，DEH可可接受自動同期裝置指令，自動將機組控制到

23、同步轉速。接受自動同期裝置指令，自動將機組控制到同步轉速。 并網帶初負荷并網帶初負荷 發電機并網后，發電機并網后，DEH自動增加給定值，使發電機自動自動增加給定值，使發電機自動帶上初負荷避免出現逆功率。帶上初負荷避免出現逆功率。 升負荷升負荷 機組并網后，可根據需要采用閥控方式，功控方式或機組并網后，可根據需要采用閥控方式，功控方式或壓控方式控制機組，完成升負荷過程。壓控方式控制機組，完成升負荷過程。4.4.1 自動調節功能自動調節功能 閥控方式閥控方式 并網帶初負荷后，并網帶初負荷后，DEHDEH自動轉為閥控方式，操作員自動轉為閥控方式，操作員可通過設置目標閥位和閥位變化率或點按可通過設置目標閥位和閥位變化率或點按“閥控閥控”增、增、減按鈕改變總閥位給定值，來控制調門開度。減按鈕改變總閥位給定值，來控制調門開度。 功控方式功控方式 通過設置目標功率來控制機組負荷，通過設置目標功率來控制機組負荷，DEH以汽機以汽機實發功率作為反饋信號進行功率閉環控制，維持機組實發功率作為反饋信號進行功率閉環控制，維持機組負荷不變。負荷不變。 壓控方式壓控方式 通過設置目標壓力來控制機前壓力，通過設置目標壓力來控制機前壓力，DEH控制調控制調門開度來維持排汽壓力不變。門開度