1、火力發電廠大型單元機組的自動控制10-1 大型單元機組的生產過程及其對控制的要求10-2 單元機組負荷控制系統10-3 燃燒過程的控制系統10-4 鍋爐給水控制系統10-5 蒸汽溫度控制系統10-1 10-1 大型單元機組的生產過程及其對控制的要求大型單元機組的生產過程及其對控制的要求 大型單元發電機組是由鍋爐、汽輪發電機和輔助設備組成的龐大的設備大型單元發電機組是由鍋爐、汽輪發電機和輔助設備組成的龐大的設備群。鍋爐的產熱、汽機的做功及發電機的發電協調配合完成發電生產。由于群。鍋爐的產熱、汽機的做功及發電機的發電協調配合完成發電生產。由于其工藝流程復雜，設備眾多，管道縱橫交錯，有上千個參數需要

2、監視、操作其工藝流程復雜，設備眾多，管道縱橫交錯，有上千個參數需要監視、操作或控制，而且電能生產還要求有高度的安全可靠性和經濟性，因此，大型機或控制，而且電能生產還要求有高度的安全可靠性和經濟性，因此，大型機組的自動化水平受到特別的重視。組的自動化水平受到特別的重視。 p 最重要的控制系統 單元機組負荷控制系統 燃燒控制系統 汽包水位控制系統 汽溫控制系統NpTBVsNpTB一、負荷控制系統的控制任務：一、負荷控制系統的控制任務： 在保持主汽壓力在保持主汽壓力PTPT穩定的前提下，緊密跟蹤電網對機組負荷的要求。穩定的前提下，緊密跟蹤電網對機組負荷的要求。10-2 單元機組負荷控制系統負荷對象特

3、性：GpB(s)Gp(s)GNB(s)G GN N(s)(s)NpTBNpTB多變量對象多變量對象特點：特點： 有自衡能力，機快爐慢；有自衡能力，機快爐慢； 爐側燃料量的擾動頻發。爐側燃料量的擾動頻發。控制方案：控制方案：G GpBpB(s(s) )G Gp p(s)(s)G GNBNB(s(s) )G GN N(s)(s)N Np pT TB BPIDPIDPIDPID1. 1. 鍋爐跟蹤方式（爐跟機）鍋爐跟蹤方式（爐跟機）特點：系統響應速度快，但機組穩定性差。鍋爐鍋爐汽機汽機機調機調爐調爐調PTNB按負荷要求開調門，調門開后調燃燒。一句話燃壓力。2. 2. 汽機跟蹤方式（機跟爐）汽機跟蹤方

4、式（機跟爐）G GNBNB(s(s) )G GNN(s)(s)G GpBpB(s(s) )G Gp p(s)(s)p pT TN NB BPIDPIDPIDPID特點：機組穩定性好， 但系統響應速度慢。鍋爐鍋爐汽機汽機機調機調爐調爐調P PT TN NB B按負荷要求調燃燒，再開調門。一句話調壓力3. 3. 機爐協調方式機爐協調方式鍋爐鍋爐汽機汽機機調機調爐調爐調P PT TN NB BP PS SN N0 0G GpBpB(s(s) )G Gp p(s)(s)G GNBNB(s(s) )G GN N(s)(s)N Np pT TB BPIDPIDPIDPID以爐跟機為基礎的雙向補償協調控制系

5、統以爐跟機為基礎的單向解耦協調控制系統以爐跟機為基礎的單向解耦協調控制系統+BTPT_+_NE+ N0鍋爐控制器鍋爐控制器P0汽機控制器汽機控制器鍋爐鍋爐P0-PT汽機汽機_(a)+ +B BT TP PT T_ _+ +_ _N NE E+ N+ N0 0鍋爐控制器鍋爐控制器P P0 0汽機控制器汽機控制器鍋爐鍋爐P P0 0-P-PT T汽機汽機_ _PDPD(b)(b)_ _ _+ +B BT TP PT T_ _N NE E+ N+ N0 0P P0 0汽機控制器汽機控制器鍋爐鍋爐汽機汽機(a)(a)鍋爐控制器鍋爐控制器PPN N0 0-N-NE E+ + +PDPD(b)(b)_ _

6、 _+ +B BT TP PT T_ _N NE E+ N+ N0 0P P0 0汽機控制器汽機控制器鍋爐鍋爐汽機汽機鍋爐控制器鍋爐控制器PPN N0 0-N-NE E1DDDKTSTS直接平衡協調控制系統直接平衡協調控制系統DPP0DPIN0NE鍋爐鍋爐 +P1PT_BIIT_+汽機汽機10-3 10-3 燃燒過程的控制系統燃燒過程的控制系統一、燃燒控制的基本任務一、燃燒控制的基本任務（1 1）維持蒸汽壓力穩定；）維持蒸汽壓力穩定；燃料控制燃料控制（2 2）保證燃燒過程的經濟性；）保證燃燒過程的經濟性；送風控制送風控制（3 3）維持爐膛壓力穩定；）維持爐膛壓力穩定； 引風控制引風控制 燃燒控

7、制系統由三個子系統構成：燃料控制、送風控制、引風控制。二、二、 汽壓調節對象的動態特性汽壓調節對象的動態特性pTBVs p pb bD Dp pT T B Bp pb bD Dp pT T自衡對象自衡對象1. 1. 燃料控制系統燃料控制系統 PI PIPIPIG Gp p(s(s) )G GD D(s(s) )P P0 0P PT TD DB BB B串級控制串級控制 PI PIPIPIG Gp p(s(s) )G GD D(s(s) )P P0 0P PT TD DB Bd/dtd/dtB BP Pb b燃燒品種燃燒品種n n1 1n ni iTP PT TPIPIG Gp p(s(s) )

8、G GD D(s(s) )P P0 0D DB Bd/dtd/dtd/dtd/dtP Pb b控制系統原理圖控制系統原理圖控制系統結構圖控制系統結構圖 PI PIK KG Gp p(s(s) )V VB BV VVV PI PIG Gp p(s(s) )V VB BV VK KD D燃料品種燃料品種負荷 30%50%75%100% 5%4%3%2%300MW 燃煤機組燃料 煤天然氣油生物質過氧量1.9%0.9%1.1%5%過剩空氣10%5%6% B控制系統原理圖 PI PIO O2 2G Gp2p2(s)(s)D DG Gp1p1(s)(s)V V PI PIf(xf(x) )f(xf(x)

9、)B B PI PI f(x f(x) )AFAFp pv0v0p pv v+ +- -+ +G GG Gp p(s(s) )AFAF PI PIp pv vF(xF(x) )p pv0v0控制系統原理圖控制系統原理圖控制系統結構圖控制系統結構圖前饋反饋控制采用熱量信號的燃燒控制系統采用熱量信號的燃燒控制系統PIPId ddtdtf(xf(x) )PIPIf f1 1(x)(x)PIPIf f2 2(x)(x)PIPIPIPI_ _ _ _+ + + + +Q Qr rP PT TD DD DP Pb bQ Q2 2P Pf fV V V VG GV VB B變比例帶變比例帶P PTsTsP

10、Pf0f0+ + +_ _P PPOPOPIPIP Pr rI IPIPIf(xf(x) )PIPI/n/nf(xf(x) )PIPIA APIPIPIPIK KPIPIPIPIP PP P1 1_ _速度級壓力速度級壓力n n給煤機轉速給煤機轉速V Vm1m1磨一次風量磨一次風量送風量送風量O O2 2% %P P1 1_ _ _ _+ +I IB BP Pf fP Pfofo一次風溫一次風溫Q Qm1m1V Vm1m1磨煤機溫度磨煤機溫度n n0 0m0m0P Pv1v1m mP Pv10v10n n燃油量燃油量_ _ _ _ _一次風壓一次風壓B B0 0V VG GV Vm1m1V V

11、r rV V1 1V V2 2給煤量給煤量送風量送風量引風量引風量磨一次磨一次風量風量熱風量熱風量一次一次風量風量層燃料層燃料風量風量給煤機轉數為反饋信號的燃燒控制系統給煤機轉數為反饋信號的燃燒控制系統V V給煤機轉速指令給煤機轉速指令（1 1）維持汽包水位在規定的范圍內。）維持汽包水位在規定的范圍內。正常：正常：HH3050mm3050mm；異常：；異常： H H200mm200mm故障：故障： H HKD（3）若若KWKD特點：特點：具有單沖量和雙沖量控制的優點，但對比值參具有單沖量和雙沖量控制的優點，但對比值參數要求嚴格。數要求嚴格。DHHr4. 串級三沖量控制串級三沖量控制HWDGc1

12、(s)KvGp(s)-rHDw+Gd(s)Gff(s)Gc2(s)特點：特點：具有單沖量和雙沖量控制的優點，比值參數的具有單沖量和雙沖量控制的優點，比值參數的誤差可通過主調節器校正。誤差可通過主調節器校正。 PI PIWDHH0控制系統結構圖控制系統結構圖Gc1(s)KvGp(s)-rHDw+Gd(s)Gff(s)Gc2(s)控制系統原理圖控制系統原理圖5. 300MW單元機組給水控制系統實例單元機組給水控制系統實例10-5 蒸汽溫度控制系統蒸汽溫度控制系統一、過熱汽溫控制的任務一、過熱汽溫控制的任務 維持過熱器出口蒸汽溫度在允許范圍內，并且保維持過熱器出口蒸汽溫度在允許范圍內，并且保護過熱器

13、，使管壁溫度不超過允許的工作溫度。護過熱器，使管壁溫度不超過允許的工作溫度。 過熱汽溫的上限一般不應超過額定值過熱汽溫的上限一般不應超過額定值5 。下限一。下限一般不低于額定值般不低于額定值10 。 二二. 動態特性動態特性wD、Q1. 主要擾動對汽溫的影響主要擾動對汽溫的影響自衡的對象自衡的對象D D、Q Q擾動，擾動，/T/T較小較小,約有約有15s15s左右，左右，T 50sT 50s100s 100s 。 W W擾動，擾動，/T/T較大，較大， 約有約有60s60s左右，左右， T150sT150s200s200s。2. 調節量選擇：調節量選擇： 減溫水噴水流量減溫水噴水流量DW12w

14、12Gp2(s)Gp1(s)GD(s)GQ(s)DQ12減溫器減溫器過熱器過熱器被控對象被控對象（1）串級控制）串級控制 PI PI21sPID2PID1r21Gp2(s)Gp1 (s)有效克服調節量的擾動有效克服調節量的擾動改善對象的動態特性改善對象的動態特性提高調節品質提高調節品質控制原理圖控制原理圖控制結構圖控制結構圖三、基本控制系統結構分析三、基本控制系統結構分析（2）導前微分控制）導前微分控制 PI 21s d/dtPI減溫器減溫器過熱器過熱器r211DDDKTsTs本質上還是串級控制本質上還是串級控制等效副調節器為等效副調節器為KDPI等效主調節器為等效主調節器為1/GD（s)控制

15、原理圖控制原理圖控制結構圖控制結構圖（3）前饋）前饋反饋控制反饋控制控制結構圖控制結構圖 PI21s PI KD為什么沒有考慮煙氣擾為什么沒有考慮煙氣擾動的前饋補償控制？動的前饋補償控制？wD、Q 去 高 壓 缸 去 中 壓 缸 來 自 高 壓 加 熱 器 來 自 高 壓 缸 汽 水 分 離 器 頂 棚 過 熱 器 包 墻 過 熱 器 低 溫 過 熱 器 屏 式 過 熱 器 末 級 過 熱 器 低 溫 再 熱 器 高 溫 再 熱 器 過 熱 器 一 級 減 溫 器 過 熱 器 二 級 減 溫 器 再 熱 器 減 溫 器 過熱器系統流程圖過熱器系統流程圖四、工程實例四、工程實例1DK工程實例工程

16、實例2 ：300MW單元機組過熱系統單元機組過熱系統火電廠火電廠DCSDCS系統介紹系統介紹 現場儀表標準之戰結束，進入工程實踐階段，多種總線并存的局面已經形成。FF基金會現場總線技術主動融入DCS系統中，或者稱：經過互操作性認證的DCS系統是FF的主系統。目前已注冊的有11個公司的20個主控系統，涵蓋了世界上大部分DCS系統。 這種理念已經得到工程實踐的考驗，而且形 成共識，國內外已有在電廠采用現場總線的 工程業績。 與信息技術(IT)融合。按照COTS(商業現貨技術commerCial offthe-sheIf-Technology)的原則，采用快速以太網技術 (包括TCPIP等)作為廠級

17、系統的主要網絡 架構。 系統功能安全技術在實際流程工業的自控工程中已成為不可或缺的一部分，安全儀表系統(SIS)和流程工業安全完整性等級(SIL)認證體系正在形成。SIS和DCS融合或兼容的趨勢也逐漸形成。 EDDL設備描述語言和系統集成技術以及在此基礎上形成的設備管理系統(AMS)已經成為基礎自動化不可分割的一部分，而且逐漸擴大資產管理范圍，包括設備信息平臺、智能設備管理系統、機械設備管理系統、性能檢測系統等。目前資產管理系統在世界上已應用了1000多套，全生命周期的企業資產管理和工程管理的理念正在形成。 管控一體化和儀控、電控一體化正在統一構架下逐步實施，EPRMESPCS三層結構已形成共

18、識，逐步實現基礎自動化與企業信息管理的無縫集成。馬達控制中心(MCC)及企業用電的配電系統等在基礎模塊智能化及采用現場總線技術的基礎上逐步納入以溫度、壓力、流量等信號為主的儀控系統中。火電廠用DCS的特點 大型火電廠用DCS除去上述趨勢共性外，還有它固有的個性：汽機、鍋爐等控制及安全要求復雜，燃料、水、灰等相關輔助設施龐大，產生的電能受電網調度要求高等，造成用于電廠的DCS應具有回路反饋控制、順序控制、混合控制等復雜控制功能，具有驅動多種執行機構的要求，完成復雜計算能力及先進控制(APC)功能。 由于FSSS對作為事件順序的操作記錄的要求很高，而且可能是多系統組合來完成該項功能，所以SOE的帶

19、有時間戳的開關量輸入設備及相關功能是必須具備的。在時間同步方面，除了DCS系統內時鐘同步方式，還有目前正興起的GPS衛星時間同步方式。 由于電廠的主要產品“電能”的特殊性及電網調度和電業管理的要求，電廠已推行“火力發電廠廠級監控信息系統技術要求”（SIS），現在也基本上做到很好和DCS之間的銜接問題。國外DCS系統現狀 DCS系統進入21世紀，在通信和信息管理技術、集成電路技術的進步以及工藝設備大型化的影響下，在節能環保和提高生產效率的需求下，形成了新一代的DCS，或稱為第四代DCS。在電廠方面，我們重點介紹ABB、西門子、艾默生（ovation）FOXBORO和日立五家相關產品，這五家也是現

20、在電廠DCS的主流廠家。ABB ABB在“IndustrialIT”的架構下，由ABB貝利Infi900pen形成的Symphony系統基礎上，進一步開發了800系列的新產品，推出IndustriallT Symphonv最新的DCS系統。 其中，800XA系統通過了現場總線基金會的互可操作性測試(在擴大范圍的程序下的HIST測試)。800XA已有用于大型電廠的業績。ABB系統架構 主要節點類型有現場控制單元(HCU)，人機系統接口操作站PGP (Power Generation Portal)，系統組態和維護工具(Composer)，計算機接口(ICI)，網絡接口單元(1IL)。網絡接口單元

21、IIL提供了多個控制網絡間數據交換能力：一個控制器模件可以控制上百個回路，監視上千個過程變量控制層網絡以10mbps的速度可在62500個節點之間傳遞信息，并仍具備“例外報告”等傳遞形式，發揮了智能數據鏈傳輸數據的優勢：模塊化結構可以按照工藝過程來配置DCS，保證被控制對象的獨立性，完整性； 系統中最基本的電纜、端子單元、電源模塊，到最高層的控制模件、系統接口、通信網絡、都可以冗余配置，使系統具有高可靠性；系統分層劃分合理，控制與I0分開的控制方式，提高了系統的可靠性；有先進而實用的工業控制算法，保留了積累 多年的200多種功能碼：系統設計組態方便，保留了SAMA圖等方式。優缺點 優點:系統可

22、靠，在中國電力方面用戶多達200多個，新系統和老系統兼容，這有利于以后的設備改造更新。圖形化組態 ，方便于機組運行中查找維護。 缺點：不能在軟件中進行強制。PS:省內電廠使用該系統的有大唐洛河電廠。西門子 在全世界已有超過1500套控制系統裝置，是成功的電力和I&C系統供應商。在我國電站中采用西門子的Teleperm系統較多。近年在“全集成自動化”的架構下，西門子推出SPPAT3000系統，已經在國內電廠項目陸續使用。現就SPPAT3000系統作一介紹。 SPPAT3000基于優秀的SIMATIC平臺；遵循全集成自動化理念，可完成過程工業領域的所有控制任務；通過PFOFIBUS實現真正

23、的分散結構，易于與FF儀表的集成；非常靈活的可伸縮性，從小型，可控制100個I/O電的PCS 7 BOX，一直到控制100000點，基于客戶機/服務器架構的大型系統。優缺點 優點:系統可靠，在全世界有1500多套的控制設備；圖形化組態，方便查找和運行中維護。 缺點：整個網絡以服務器為架構基礎（以2臺服務器冗余使用），所有的數據讀取都需要通過服務器的來進行。所以服務器需要定時清理內部軟件和外部設備清潔，否則會造成系統變慢。 PS:省內電廠使用該系統的有國投宣城電廠。艾默生（ovation） Ovation是其前身西屋過程控制公司于1997年推出，是WDPF的更新換代產品，在電廠獲得了廣泛的應用。

24、目前600MW及以上新上機組， ovation占據的市場份額是最大的。 ovation網絡是一個完全確定的實時數據傳輸網絡。采用COST技術，網絡相關硬件極易在市場上購得，不使用特殊網關、接口、網橋，具有所有網絡的特性，如冗余、同 步、確定和令牌傳輸，在與以太網、快速以太網、令牌環或其他拓撲結構相連時，使用TCPIP，可以構成局域網(LAN)和廣域網的信息系統。 ovation控制器支持FF，PRofibus-DP，DeviceNet三種現場總線標準，每個 Ovation控制器最多支持24個網段(FFH1總線)，還可以采用以太網方式連接FF智能現場儀表。另有仿真控制器仿真IO和先進控制器，后者

25、支持多變量控制(MPC)等先進控制。 相應軟件系統中，組態建立器(Builder)、控制建立器、圖形建立器、安全建立器、測點建立器，高效工具數據庫等構成一套高效工具，如安全建立器提供安全保護機制，可就地和遠程兩種安全保護，允許定義多個級別進入系統，可按用戶姓名或設備功能甚至逐點分別設置安全界面。優缺點 優點： ovation組態完全是基于SAMA圖式的組態，方便查找維護，同時也方便操作。 缺點：漢化程度不高。 PS:省內電廠使用該系統的有華電宿州電廠、華電蕪湖電廠、淮浙滬鳳臺電廠。英維思（FOXBORO） 英維思公司主要成員Foxboro從1988年底推出第一套IASeries到2004年IA

26、已更新至V8O版新系統采用了Mesh控制網絡結構具有很強的易伸縮性通過以太網交換機的互聯，可運用線形、環形、星形或倒掛樹形等網絡技術連接各IASeries系統站(最多為1920個站)支持基lEEE8023標準的全雙工運行(100M1Gbs)。 FoxboroA2自動化控制系統更適合于中小型裝置，采用以太網系統架構符合lSOOSl標準傳輸速率最高為100Mbs，通信介質為光纜或雙絞線，用于連FoxboroA2的控制站、工程師站、操作員站，也可與多種現場總線相連。模塊采用歐陸公司的2500系列和技術，人機界面采Wonderware產品和技術。優缺點 優點：系統可靠，老版本ICC支持在線下裝（指的是

27、實際在線下裝過程中沒有出現過任何問題），功能塊功能強大，可以很輕易的實現需要的功能。 缺點：填表式組態，界面不人性化，不利于正常生產運行中的維護和操作。對機房環境要求高，曾發生過操作員站集體死機現象。 PS:省內電廠使用該系統的有平圩電廠、華能巢湖電廠、皖能合肥電廠等。日立 HIACS-5000M 系統是日立公司最新推出的DCS控制系統，其系統是兩級控制結構, 即監視控制級和過程控制級。監視控制級包括操作員站 (POC) 、歷史數據站(HDS) , 打印站(PRS) 等設備; 過程控制級由一些過程控制站( H04-M/CX) 、數據采集站( H04-M/CX ) 和工程師站 (EWS) 構成。

28、系統配置的主要特點 網絡結構突破早期系統多環結構配置HIACS 25000M 系統的網絡結構及前后臺間的通信方式與日立早期的DCS 系統相比有了很大的變化。由于通信速率與容量不斷擴大,5000M系統突破日立早期系統多環結構的配置, 首次將所有控制器及操作員站、歷史站連在一對100M的光環上, 從而消除了原來操作員站與控制器側可能的通信瓶頸。 DCS 與DEH 采用一體化的硬件配置機爐側的控制采用一體化配置, 減少了系統間的通信接口, 采用同一個數據庫, 便于數據的共享, 系統的穩定性也好; 對電廠的維護有利, 便于備品、備件等的統一。 人機接口采用PC 平臺及Windows NT系統由于高檔P

29、C 機性能的提高, 大型機組前臺采用PC 平臺將是一種趨勢, PC 平臺的操作較靈活方便, 對電廠管理信息等網絡的接入也很便捷。 組態工具 5000M 系統的邏輯組態采用了直觀的圖形組態方式, 提供了方便的邏輯生成、邏輯編譯、邏輯下載、邏輯在線監視、邏輯組態備份等功能, 具備在線組態與下載的功能, 日立5000M 系列的邏輯組態工具的功能較前期版本有了很大的提高。數據庫、畫面、報表等的組態基于WINDOWS NT 平臺, 使用了一些通用的工具,使用較為靈活, 如前臺數據庫采用ACCESS 數據庫, 報表工具采用EXCEL。比較而言, 前臺組態工具不如控制器邏輯組態工具優秀, 組態集成度不夠,

30、需要組態工程師定義的內容過多。優缺點 優點：系統界面友好，操作簡單，漢化后的圖形化組態操作維護方便。 缺點：我們在調試過程中HIACS-5000M 系統多次出現過操作員站死機現象，系統不夠穩定。 PS:省內電廠使用該系統的有華潤阜陽電廠。國內DCS系統現狀 近20年來，國內在原來DDC直接數字控制技術自行研發和工控機應用的基礎上，在對國外DCS的工程應用及技術引進的基礎上，逐漸形成了獨立自主的DCS產業，特別是在大型火力發電廠中的應用國產DCS 已取得了可喜的業績。其中大家熟悉的有新華、上自儀MAXDNA 、國電智深、和利時、浙大中控和南京科遠等。 現在有600MW及以上火電廠業績的有國電智深

31、、和利時以及上自儀MAXDNA,所以在這里介紹下這三家的系統。國電智深 國電智深在多年DCS應用實踐經驗的基礎上，在技術引進的基礎上，形成了具有自主知識產權的EDPFNT、EDPFNT+ 、 EDPFBA的EDPF系列產品。其中EDPFBA在傳統的DCS框架下進一步融合PLC的特點。現以火電廠應用較廣的EDPFNT進行闡述。 EDPFNT系統網絡采用100Mbps或1000Mbps交換式工業以太網，拓撲結構為星形環形樹形，可實現多重化冗余。DCS為環形網絡，公用DCS為星形網絡，其之間通過專用網絡路由器實現隔離。這樣可以保持網絡的相對獨立，又可保證兩臺單元機組之間操作備用和操作互鎖。網絡負荷1

32、0，提高了通信的可靠性。 采用專用路由器公用系統方案的多廣播域技術，可達250個域250個站，做到不增加網絡負荷率。 控制器采用Pentium400MHzCPU，為獨有的模塊式設計，冗余配置，最快處理周期50ms，控制處理能力為999個控制頁。 各級供電電源采用冗余電源及配電裝置。 人機界面為全中文，畫面刷新時間1S。 操作響應時間2s，畫面數據刷新時間9995，網絡、控制器、電源、重要I0卡均可冗余。優缺點 優點:人機界面友好，在VISIO下進行組態，方便簡單，適合中國人習慣。硬件可靠，在蚌埠電廠調試整個過程中基本沒有出現過硬件問題。 缺點：屬于新開發系統，很多細節需要完善，比如 ：功能塊功

33、能不夠全面，歷史趨勢時間長度不能精確調整等。 PS:省內電廠使用該系統的有國電蚌埠電廠。上自儀MAXDNA 上海自動化儀表股份有限公司經歷了100年的歷史積淀和16年的創新發展，成為國內首家自動化儀表行業的上市公司，而且成為上海電氣集團的一部分。與國家核電共同組建了國核自儀系統工程有限公司，逐步做到具備核電工程儀控系統設計、控制系統集成、核電儀控設備成套供應等的能力，并擁有自主知識產權，形成較大規模批量化建設中國品牌核電站的能力。 大型火電站采用MAXDNA的DCS于2007年5月完成湖北襄樊電廠2X600MW超臨界機組自控工程投入商業運行，至此，躋身于國產DCS應用于大型火電站的行列。08年

34、省內的國電銅陵電廠和大唐馬三廠的DCS系統均是MAXDNA. 上自儀DCS產業起源于1991年，作為國家DCS產業的布點項目，在當時的經貿委、機械部、電力部的主導和推進下，技術引進美國利諾(LeedsNorthup)公司的MAXl000分散型控制系統及其工程技術. 上自儀開發了具有自主知識產權的SUPMAX500，SUPMAX800，爾后又完成SUPMA1000(升級為MAXDNA). DEB(直接能量平衡)能夠最大限度地利用鍋爐的儲存能量，驅動汽機調解法，從而在最大變化率下獲得負荷需求的線性響應，協調鍋爐和汽機運行，提供限制和甩負荷動作，確保發電機組的安全性，在設備受到限制或不能響應時限制其

35、變化率，仍繼續能保持機組的運行。優缺點 優點：系統可靠，功能塊功能強大，可以很輕易的實現需要的功能。 缺點：填表式組態，界面不人性化，不利于正常生產運行中的維護和操作。 PS:省內電廠使用該系統的有大唐田家庵電廠、國電銅陵電廠、大唐馬三電廠等。和利時 自90年代以來，歷經了HSDCS。1000、HS，2000、MACS直至現今主推的HOLLIAS系統，在大型火電廠中主要使用HOLL【ASMACSS，有符合汽輪機控制要求的HOLLlASDEH(汽輪機數字式電液控制系統)IETS(汽輪機緊急跳閘系統)，IHOLLIASMACS構成一體，滿足大型電廠控制和安全保護的要求。 在管控一體化方面，HOLL

36、IAS具有MES功能，在開放的實時關系數據庫基礎上，有子系統模塊，可以滿足電站信息化的需求。DCS分析比較的結論 上述綜述，可以看出國產DCS已經達到或接近國際先進水平。 反映水平的技術指標具體是指網絡結構、硬件體系、軟件體系及系統容量、系統實時性、系統人機界面、系統現場接口、系統控制功能、系統精確度、系統靈活性和可擴展性、系統可靠性、可用性、可維護性、系統穩定性和系統安全性等。 國產DCS的性價比高，適合在300MW以下機組中選用，在600MW以上機組可逐步擴大應用范圍。國內DCS企業對大型電廠的工程能力有待在實際工程鍛煉中進一步提高。DCS應用中存在的問題 選用國產DCS， 由于價格上的優

37、勢，應該在配置上非常充裕，但實際情況并非如此。大多數機組在完成改造后DCS的I0 余量不夠，資源配置偏緊，DPU(Distributed Processing Unit，分散處理單元)和通訊負荷率偏高。這主要有兩個原因： DCS廠商在激烈的商業競爭中盡量減少配置降低成本。 設計過程中的變更，增加I0點太多。 由于DCS各自有不同的特點，招標文件不可能具體到對控制器的對數作出規定。 無論是國產還是進口DCS，其硬件的可靠性均存在一些問題，有些DCS在一段時間里模件損壞率較高，DPU故障頻繁，甚至導致機組MFT，總燃料跳閘)。對于DPU 和電源模件損壞，一般認為是硬件故障。 但分析認為：不能簡單認

38、為是硬件質量問題， 如果在短時間內發生大量的模件損壞，而且是不同批次的器件，其損壞的原因應從軟件故障去考慮，如DPU負荷率過高會導致功耗增加，通訊負荷率過高會增加電源系統的平均負載等。 在某些工程中，DCS 主干通訊網絡使用了較多的非屏蔽雙絞線，如某改造機組電子室至工程師室使用非屏蔽雙絞線(UTP)達60m 以上，很可能這是導致通訊故障的主要原因。 某些DCS軟件需要完善，減少通訊故障和死機；增強自診斷功能，提高系統的可維護性；某些DCS軟件在線修改下載功能不強；某些DCS缺少正確的負荷率測試的手段和工具；某些DCS響應速度較慢等問題也經常在DCS應用中出現。謝謝！10-1 大型單元機組的生產

39、過程及其對控制的要求大型單元機組的生產過程及其對控制的要求10-2 單元機組負荷控制系統單元機組負荷控制系統10-3 燃燒過程的控制系統燃燒過程的控制系統10-4 鍋爐給水控制系統鍋爐給水控制系統10-5 蒸汽溫度控制系統蒸汽溫度控制系統10-1 大型單元機組的生產過程及其對控制的要求大型單元機組的生產過程及其對控制的要求 大型單元發電機組是由鍋爐、汽輪發電機和輔助設大型單元發電機組是由鍋爐、汽輪發電機和輔助設備組成的龐大的設備群。鍋爐的產熱、汽機的做功及發備組成的龐大的設備群。鍋爐的產熱、汽機的做功及發電機的發電協調配合完成發電生產。由于其工藝流程復電機的發電協調配合完成發電生產。由于其工藝

40、流程復雜，設備眾多，管道縱橫交錯，有上千個參數需要監視、雜，設備眾多，管道縱橫交錯，有上千個參數需要監視、操作或控制，而且電能生產還要求有高度的安全可靠性操作或控制，而且電能生產還要求有高度的安全可靠性和經濟性，因此，大型機組的自動化水平受到特別的重和經濟性，因此，大型機組的自動化水平受到特別的重視。視。 單元制機組單元制機組熱力發電過程熱力發電過程NTPTH最重要的控制系統最重要的控制系統1. 單元機組負荷控制系統單元機組負荷控制系統2. 燃燒控制系統燃燒控制系統3. 汽包水位控制系統汽包水位控制系統4. 汽溫控制系統汽溫控制系統10-2 單元機組負荷控制系統單元機組負荷控制系統一、一、 負

41、荷控制系統的控制任務：負荷控制系統的控制任務： 在保持主汽壓力在保持主汽壓力PT穩定的前提下，緊密跟蹤電網穩定的前提下，緊密跟蹤電網對機組負荷的要求。對機組負荷的要求。NpTBVsNpTB負荷對象特性：負荷對象特性：GpB(s)Gp(s)GNB(s)GN(s)NpTBNpTB多變量對象多變量對象特點：特點： 有自衡能力，機快爐慢，鍋爐有蓄熱有自衡能力，機快爐慢，鍋爐有蓄熱 耦合嚴重，爐側燃料量的擾動頻發。耦合嚴重，爐側燃料量的擾動頻發。控制方案：控制方案：1. 鍋爐跟蹤方式（爐跟機）鍋爐跟蹤方式（爐跟機）特點：系統響應速度快，但機組穩定性差。特點：系統響應速度快，但機組穩定性差。鍋爐鍋爐汽機汽

42、機機調機調爐調爐調PTNBGpB(s)Gp(s)GNB(s)GN(s)NpTBPIDPIDN0ps2. 汽機跟蹤方式（機跟爐）汽機跟蹤方式（機跟爐）特點：機組穩定性好，特點：機組穩定性好， 但系統響應速度慢。但系統響應速度慢。鍋爐鍋爐汽機汽機機調機調爐調爐調PTNBGNB(s)GN(s)GpB(s)Gp(s)pTNBPIDPIDpSN03. 機爐協調方式機爐協調方式鍋爐鍋爐汽機汽機機調機調爐調爐調PTNBPSN0以爐跟機為基礎的雙以爐跟機為基礎的雙向補償協調控制系統向補償協調控制系統GpB(s)Gp(s)GNB(s)GN(s)NpTBPIDPIDN0ps以爐跟機為基礎的單向解耦協調控制系統以爐

43、跟機為基礎的單向解耦協調控制系統+BTPT_+_NE+ N0鍋爐控制器鍋爐控制器P0汽機控制器汽機控制器鍋爐鍋爐P0-PT汽機汽機_(a)以爐跟機為基礎的單向解耦協調控制系統以爐跟機為基礎的單向解耦協調控制系統+BTPT_+_NE+ N0鍋爐控制器鍋爐控制器P0汽機控制器汽機控制器鍋爐鍋爐P0-PT汽機汽機_PD(b)以機跟爐為基礎的單向解耦協調控制系統以機跟爐為基礎的單向解耦協調控制系統_+BTPT_NE+ N0P0汽機控制器汽機控制器鍋爐鍋爐汽汽機機(a)鍋爐控制器鍋爐控制器PN0-NE以機跟爐為基礎的單向解耦協調控制系統以機跟爐為基礎的單向解耦協調控制系統+PD(b)_+BTPT_NE+

44、 N0P0汽機控制器汽機控制器鍋爐鍋爐汽汽機機鍋爐控制器鍋爐控制器PN0-NE1DDDKTSTS直接平衡協調控制系統直接平衡協調控制系統DPP0DPIN0NE鍋爐鍋爐 +P1PT_BIIT_+汽機汽機10-3 燃燒過程的控制系統燃燒過程的控制系統一、燃燒控制的基本任務一、燃燒控制的基本任務 即要提供熱量適應蒸汽負荷的需要，又要保證燃燒的經濟即要提供熱量適應蒸汽負荷的需要，又要保證燃燒的經濟性和鍋爐運行的經濟性、安全性。性和鍋爐運行的經濟性、安全性。 具體地就是控制三個參數：鍋爐出口壓力具體地就是控制三個參數：鍋爐出口壓力pT、空氣過剩系空氣過剩系數數和和爐膛負壓爐膛負壓pv。 燃燒過程的這三項

45、控制任務是不可分的，通常可以用三個燃燒過程的這三項控制任務是不可分的，通常可以用三個調節量改變三個流量即燃料量、送風量和引風量，以維持這三調節量改變三個流量即燃料量、送風量和引風量，以維持這三個被控制量，每個調節器都可以分工負責維持一個被控制量。個被控制量，每個調節器都可以分工負責維持一個被控制量。三個控制系統之間關系密切，因而共同組成多參數的燃燒過程三個控制系統之間關系密切，因而共同組成多參數的燃燒過程控制系統。一般簡稱這三個系統為控制系統。一般簡稱這三個系統為“燃燒控制系統燃燒控制系統”。燃燒控制系統這三個系統的構成可以有不同的組合方式：燃燒控制系統這三個系統的構成可以有不同的組合方式：通

46、常采用：通常采用： 燃料控制燃料控制維持蒸汽壓力穩定；維持蒸汽壓力穩定； 送風控制送風控制保證燃燒過程的經濟性；保證燃燒過程的經濟性； 引風控制引風控制維持爐膛壓力穩定，保證燃燒的安全性。維持爐膛壓力穩定，保證燃燒的安全性。二、二、 汽壓調節對象的動態特性汽壓調節對象的動態特性 pbDpT B BpbDpTpTBVs特點：自衡對象。機側擾動變化快，爐側擾動變化慢，爐側自特點：自衡對象。機側擾動變化快，爐側擾動變化慢，爐側自發擾動頻繁。發擾動頻繁。調節量選擇：燃料量調節量選擇：燃料量 1BsBBBKWseT s1.燃料控制系統燃料控制系統基本控制結構（基本控制結構（1） PIPIGp(s)GD(

47、s)P0PTDBB控制系統原理圖控制系統原理圖控制系統結構圖控制系統結構圖串級控制串級控制二、控制系統結構分析二、控制系統結構分析基本控制結構（基本控制結構（2）控制系統原理圖控制系統原理圖控制系統結構圖控制系統結構圖串級串級-前饋控制前饋控制 PIPIGp(s)GD(s)P0PTDBBGff(s)控制系統結構圖控制系統結構圖控制系統原理圖控制系統原理圖 PIPIGp(s)GD(s)P0PTDBd/dtBPb燃燒燃燒品種品種n1ni考慮煤質變化和實際發熱量的控制結構考慮煤質變化和實際發熱量的控制結構串級控制串級控制采用熱量信號作為燃料反饋信號采用熱量信號作為燃料反饋信號 1D DrbDK T

48、sQ sDP sT s采用熱量信號的燃料控制結構采用熱量信號的燃料控制結構控制系統原理圖控制系統原理圖串級串級-前饋控制前饋控制控制系統結構圖控制系統結構圖 PIPIGp(s)GD(s)P0PTQr=D+Cb(dpb/dt)BGff(s)DTPTPIGp(s)GD(s)P0DBd/dtd/dtPb控制系統原理圖控制系統原理圖控制系統結構圖控制系統結構圖2. 送風控制系統送風控制系統ttVO2%VkVT送風量擾動下氧量階躍響應曲線動態特性動態特性211VsVVVVVKKWseTsTs PIKGp(s)VBVV控制系統原理圖控制系統原理圖控制系統結構圖控制系統結構圖比值控制比值控制控制系統原理圖控

49、制系統原理圖控制系統結構圖控制系統結構圖V PIGp(s)VBVKD燃料品種燃料品種B控制系統原理圖控制系統原理圖控制系統結構圖控制系統結構圖 PIO2Gp2(s)DGp1(s)V PIf(x)f(x)B3.引風控制系統引風控制系統t tGPfG引風量擾動下負壓階躍響應曲線0 21ffffKWsKTs動態特性動態特性 PI f(x)Vpv0pv+-+GGp(s)V PIpvF(x)pv0控制系統原理圖控制系統原理圖控制系統結構圖控制系統結構圖前饋前饋反饋控制反饋控制采用熱量信號的燃燒控制系統采用熱量信號的燃燒控制系統PIddtf(x)PIf1(x)PIf2(x)PIPI_+QrPTDDPbO2PvV VGVB變比例帶變比例帶PTsPv0+_實現增負荷時，先加風后加煤；減實現增負荷時，先加風后加煤；減負荷時，先減煤后減風。負荷時，先減煤后減風。PPOPIPrIPIf(x)PI/nf(x)PIAPIPIKPIPIP P1_速度級壓力速度級壓力n給煤機轉速給煤機轉速Vm1磨一次風磨一次風量量送風量送風量O2%P1_+IBPfPfo一 次 風一 次 風溫溫Qm1Vm1磨煤機溫度磨煤機溫度n0m0Pv1