大型火电机组热工自动控制系统
超临界大型机组热控自动化系统研究
超临界大型机组热控自动化系统研究摘要：超临界机组是电力系统的重要组成部分，对电力系统运行能力有着直接影响。
本文结合某火电厂实际情况，针对660MW超临界燃煤机组进行热控自动化系统设计，探讨了超临界大型机组热控系统的运行特点，对系统结构、控制方式、分散控制系统设计、辅助系统设计等加以分析，并提出相应的热工自动化新技术，保证超临界机组热控系统运行的高效性与稳定性。
关键词：火电厂；超临界；大型机组；热控自动化系统引言：为相应国内经济发展及电力市场发展需求，火电厂机组呈现出高参数、大容量的发展趋势。
超临界火电机组指的是容量600MW、主蒸汽压力在24～25MPa范围内的机组锅炉，目前我国对超临界机组的研究已经取得了显著成果。
超临界大型机组运行有利于提高热效率，而其运行效果很大程度上受到热控技术的影响，为适应超临界机组运行过程的复杂环境，有必要加强热控自动化技术研究，降低超临界机组热控难度。
一、工程概况某火电厂现已建成2*660MW超临界燃煤机组，为满足其运行要求，现对其进行扩建，预计在现有基础上再完成3*660MW超临界机组的建设。
为提高设备工作效率，推动整体电力生产过程的智能化、合理化，火电厂决定根据实际运营状态对热控自动化系统进行优化升级，并对系统单元、硬件、逻辑等方面展开深入分析，促进整体系统使用性能的提升二、超临界大型机组锅炉热控特点超临界机组与亚临界机组在工艺设计和锅炉结构上有着明显差别，因此在进行热控系统设计过程中，应更多考虑其热力运行特点，以满足其大容量、高参数的运行要求。
具体来看，超临界机组热力控制的特点主要包括以下几方面。
首先，超临界机组运行过程中不涉及汽包环节，给水加热、水蒸发、蒸汽过热的过程均是一次性实现的。
基于不同工况，机组运行可在亚临界和超临界状态下转化，因此水蒸发点也会游走于不同加热段。
因此，为将水、汽温度和湿度控制在合理范围内，应对燃水比、燃风比等参数进行合理调节。
其次，由于超临界机组为汽水一次循环模式，省略了汽包储能环节，因此一定程度上缩减了其锅炉蓄能量，同时也达到加快循环速度、缩短工艺周期的作用。
电厂热工保护系统介绍
燃料与空气按一定比例混合时才能形成可燃
混合物, 混合物中所含燃料浓度过大或过小均不能
点燃, 至于具体可燃混合物的浓度范围随不同燃料
而不同, 且与温度有关。
当炉膛温度低时(如升炉点火时期)一定要有更适当的 浓度比才能点燃, 或者要有更大的点火能源(即更高的温 度)才能点燃。如果由于没有足够的点火能源或浓度比 不当, 送入炉膛的燃料不能着火。或者使正在燃烧的火 焰中断, 这时就有燃料和空气混合物进入炉膛, 这种情 况延续的时间越长, 炉膛内积存的燃料和空气混合物越 多, 如送入的可燃混合物或经扩散而达到可燃范围, 则 突然点燃可能发生爆燃。
4)连续监视运行工况．在机组运行过程中，FSSS逻辑系 统通过装在锅炉各个部位的敏感元件如压力开关、限位 开关和火焰检测器等提供的信号对炉膛燃烧工况及其它 关键的运行参数进行连续的监测，无论什么时候，只要 有异常情况出现，FSSS系统将发出声光报警，提醒运 行人员立即进行正确的操作和处理，以避免可能引起的 跳闸事故。在某了些情况下运行人员，来不及反应， FSSS系统将自动启动跳闸。
(1)在主燃料与空气混合物进口处有的足够的点火能源, 点火器的火焰要稳定, 具有一定的能量而且位置恰当能 把主燃料点燃。
(2)当有未点燃的燃料进入炉膛时, 这段时间应尽可能缩 短, 使积存的可燃物容积占炉膛容积的极小部分。
(3)对于已进入炉膛未点燃的可燃混合物, 尽快地冲淡, 使 之超出可燃范围, 并不断地把它吹扫出去。
当可然混合物点燃时即发生爆燃, 爆燃时火焰的传播 速度很快, 积存的可燃混合物等于同时点燃, 生成气容 积突然增大, 一时来不及由炉膛出口排出, 因而使炉膛 压力骤增。当爆燃后的炉膛压力P大于炉墙结构所能承 受的压力, 即发生爆炸性的破坏事故。
电厂热工自动控制系统
电厂热工自动控制系统电厂热工自动控制系统单元机组的自动调节系统¾ ¾ ¾ ¾ ¾机组功率－转速调节系统汽温控制系统（过热、再热）水位控制系统（凝汽器、除氧器、汽包）燃烧控制系统（燃料、风量、炉膛压力及一、二次风配比控制）其它单回路控制系统第一部分汽温控制系统一、过热汽温控制系统1. 任务温度过高，可能造成过热器、蒸气管道和汽轮机的高压部分金属损坏；温度过低，会引起电厂热耗上升，并使汽轮机轴向推力增大造成推力轴承过载，还会引起汽轮机末级叶片蒸汽湿度增加，降低汽轮机内效率，加剧对叶片的腐蚀控制要求：最大控制偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃规定要求：2. 静态特性过热器的传热形式、结构、布置将直接影响其静态特性。
大容量锅炉一般采用对流过热器、辐射过热器和屏式过热器交替串连布置。
过热器出口温度对流式3. 动态特性蒸汽流量变化、热烟气的热量变化、减温水流量变化相同点：均为有迟延的惯性环节辐射式不同点：特性参数有较大区别蒸汽流量变化扰动下，汽温的迟延和惯性较小烟气扰动与蒸汽流量扰动相似，汽温反映较快减温水流量扰动由于管道较长，汽温反应较慢4. 控制方案串级控制导前微分控制过热器减温器出口温度TE4001TE4025末级过热器出口温度TE4024LDC指令过热器减温水阀控制逻辑静态特性：纯对流特性动态特性：更容易受负荷、燃烧工况等干扰的影响，温度变化幅度较大调节手段：烟气再循环、尾部烟道挡板、喷燃器摆角、喷水减温烟气再循环：尾部烟道烟气抽至炉膛底部，降低炉膛温度，减少炉膛的辐射传热，从而提高炉膛出口烟气的温度和流速。
使再热器的对流传热加强，达到调温的目的。
优点：反应灵敏，调温幅度大。
缺点：系统结构复杂尾部烟道挡板：尾部烟道被分割为两部分，主烟道中布置低温再热器，旁路烟道中布置低温过热器，烟气挡板布置在温度较低的省煤器下面。
优点：结构简单，操作方便缺点:调温灵敏度差，幅度小，挡板开度与汽温不成线性关系。
热工自动控制系统在火电机组节能降耗中的使用
够 显著 提高 燃烧 效率 ， 而 且还 能使 飞灰 中可燃 物的含 量大 幅度 降低 ， 同时水冷 壁 的结渣 也会 相应减 少 ， 炉膛 出口的烟温 也会 随之下 降。 煤 粉细度 降低 ， 磨 煤机 制 粉所需 的 电耗会有所 增加 ， 但 降低 煤粉 细度和增 加其均 匀指数 的做法 是可行 的， 最 佳 的煤 粉 细度需 要通 过相 关试 验进 行确 定 。
炉 的总 风 量进行 有 效控 制 ， 并制 定 出于与 给煤 量相 匹配 的总风 量 曲线 。 （ 二） 热 工 控 制 系统 在 汽 轮 机 节 能 降耗 中的 应用 １ ． 通过 对主汽 温度进行控 制可 以使机组煤 耗 自动 降低 。 当机组在 低负荷 及
同的 。 燃 煤挥 发分绝 大部分 均为可 燃 陛气 体 ， 当煤进入 锅炉炉 膛 内加 热之后 ， 挥 发 分便 会不 断析 出并着 火燃 烧 ， 从而 释放 出大量 的热 量对煤 粉气 流进 行加 热 ， 最 终达到 焦炭 的着火 温度 ， 此时煤粉 便会 燃烧 。 在整个 燃烧过 程 中， 挥发分 起着 非 常重要 的作用 ， 相 关试验结 果表 明 ， 挥 发分 的含量越 高 ， 由其燃 烧所产生 的热 量 就越高 ， 燃烧 过程 中的 热损失率就 越小 ， 燃烧 自然就 会越 稳定 。 当挥发分 每减 少１ 个 百分 点 时 ， 飞灰 中的可燃 物就 会相 应增 ￣ Ｊ ｌ ｌ ｏ ． １ １ ３ ％， 而飞 灰 中含碳 量每 下 降１ 个 百分 点 ， 锅 炉 的运行 效率 便 能够提 高３ ％ 左右。
上 对 热工 自动 控制 系统 在火 电机 组节 能降耗 中的使 用进行 研究 。 ［ 关键 词］ 火 电厂 ； 火 电机组 ； 热工 自动 控制 系 统 ； 节能 降耗 中图分 类号 ： Ｔ Ｍ６ ２ １ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章编号 ： １ ０ ０ ９ —９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ — ０ ３ ８ １ 一叭
火电厂热工自动化DCS控制系统的应用及发展分析
火电厂热工自动化DCS控制系统的应用及发展分析摘要：热工自动化控制是火电厂基本的发展趋势。
随着现代信息技术不断进步，热工自动化控制与我国电力发展之间的联系日益紧密，并已成为我国火电厂生产能力的主要推动力量。
并且火电厂热工仪表的自动化控制是火力发电厂系统中的重要组成部分，它在应用中极大的提高和促进了设备的利用性和可靠性。
本文概述了火电厂热工自动化，简述了火电厂热工自动化的应用现状，对DCS应用发展进行了探讨分析。
关键词：火电厂；热工自动化；DCS系统；应用发展引言随着我国电厂机组容量的提升以及发电技术的进步，火电厂发电逐渐在我国供电系统中占据重要位置。
目前，电厂热工自动化技术已经利用新型自动化技术取得了巨大发展。
主要表现在两个部分，一部分，在机组中占据主要地位的DCS 系统使得原有控制结构出现巨大改变，另一部分，随着火电厂运营系统及总线技术的发展，热工自动化控制系统的完善也充满生命力。
1电厂热工自动化的概述电厂热工自动化指的是在不需要人工控制或者无人直接参与的情况下通过自动化仪表和自动化控制装置完成电厂热力参数的控制与测量，对各种信息的处理都能够实现自动化控制、自动化报警和自动保护要求。
热工自动化控制在电厂的应用使得热工设备安全得到了充分保障，大大降低了电厂工作人员的劳动强度，还提高了机组的工作效率和经济性，从而改善了工作条件和工作环境。
它的有效使用可以大大提高现代化企业发展水平。
2火电厂热工自动化的意义火电厂热工自动化技术顾名思义，它就是一种在火电厂热量发电过程中，人们采用相应的科学技术，使得发电设备的控制系统，在没有技术人员参与的情况下，可以自行控制的技术，从而对火电厂发电设备起到测量、控制、检测等作用。
目前在我国火电厂发展的国中，热工自动化技术应用得比较广泛，其意义主要体现在以下几个方面2.1保证设备和人身安全发电机组在运行的过程中，如果出现异常的情况，人们就可以通过自动化技术来对发电机组进行及时、全面的控制，这样就大幅度的降低了机组异常造成的损失，保障人们操作人民院的人数安全。
关于火电厂热工控制系统自动化的探究
关于火电厂热工控制系统自动化的探究作者：杨磊来源：《华中电力》2014年第04期【摘要】火电厂热工自动控制系统是火电厂运营的核心系统，提高这一系统的可靠性，对火电厂起着十分重要的作用。
火电厂管理人员要不断地优化热工控制系统，提高电厂运营效率，保障火电厂的安全运营。
【关键词】火电厂；控制系统；自动化；热工一、火电厂热工自动控制系统简述控制系统涉及机械设备安全运行问题，是火电厂开展管理核心问题。
自动控制系统主要包含机炉协调控制、锅炉燃料量控制、再热蒸汽温度控制等。
系统运行同送风机协调系统息息相关。
这是个复杂系统，当系统运行时，需要保障硬件设备属于正常运行模式下。
检查人员要做好设备检修工作，及时查看设备故障，提升设备运行安全性。
二、火电厂热工自动控制系统结构组成1、辅助系统辅助系统在该自动控制系统中，发挥出重要作用，火电厂热工自动控制系统融入辅助系统，主要为了实现无人监控而布控。
该系统主要由交换机、控制器以及人机交互通口组成，当设备运行时，贯穿于整个控制系统中，最终实现全自动化控制目的，提升设备运行效率。
2、分散控制系统分散控制系统在整个自动控制系统中属于核心部分，主要由两台分散机连接组成，其中由网络控制连接起来。
在每个设备节点上，安置上实时监控系统，保障操作人员数据传输安全。
另外，每个机组操作台一般都会设置上独立的操作站，并且由专人实时监控，预防设备一旦出现故障，能够保障 DCS 及时停机，确保安全生产。
三、火电厂热工自动控制系统可靠性的探究1、优化软件随着社会不断发展，我国火电行业快速发展，社会发展对电力需求量逐渐提高，火电市场竞争力强。
火电企业想要在竞争激烈的市场中占领一席之位，需要具备科学技术，运用高效率的自动控制系统。
自动控制系统能够保障企业生产安全性，能够提升企业社会经济效益，推动企业逐渐稳健发展。
众所周知，控制系统保障火电厂高效生产和经营，然而，这些控制系统涉及到诸多软件。
这些软件数量大、管理难度大，这些问题存在使得火电厂生产效率下降，影响控制系统发挥实际效应。
浅谈火电厂自动控制系统的重要性
浅谈火电厂自动控制系统的重要性摘要：随着社会的进步，火电厂自动控制系统取得了显著的成效，但是仍然存在一些挑战，这些挑战严重制约了火电厂自动控制系统的发展，并且影响了火电厂的经济效益。
因此，为了使火电厂自动控制系统能够更好地应用，我们必须坚持实施具体的实践方针，对自动控制系统进行全面的评估和测评，以确保火电厂自动控制系统的可靠性和可操作性。
为了充分利用自动控制系统的潜力，我们需要及时制定有效的应对措施，并在实际操作中不断改进和完善。
关键词：火电厂；热工自动化控制；应用随着技术的进步，火电厂的自动控制系统已经成为火电厂发展的关键因素。
它可以有效地避免浪费，同时也能够提升火电厂的经济效益。
通过采用先进的自动控制技术，火电厂可以实现更加高效、节能的运行，从而实现更加可持续的发展。
通过使用先进的自动控制技术，我们可以精确地调节送风量，从而有效地减少污染并提高发电效率。
1火电厂热控自动化保护装置检修与维护的意义火电厂的热控系统必须具备高效的自动化技术，这种技术在处理各种设备的故障时发挥着重要的作用。
通过使用这种技术，我们能够快速识别和处理各种设备的异常情况，可以大大提高系统的效率，减少设备的破坏，减少对操作人员的影响。
当主要设施和附属设施没有受到影响时，热控自动化保护设施会处于预先准备的状态；但是，一旦该设施启用，就表示其可能受到了损害，因此，该设施会被激活，从而使其正常启动。
当热控自动化保护设备受到外界因素的干扰，它们就可能无法有效检测并解决主要设备及其他附加设备的异常情况，这可能对整个系统造成严重的破坏。
此外，由于各个设备的协调配合，任何一个设备的缺陷都可能引起全局性的后果，甚至可能造成巨大的财务损失。
为了保证火电厂的运行安全和高效，我们应该积极采取措施来预防和减少热控自动化保护设备的损坏。
因此，我们应该对其进行经常性的检查和维护，以保证它们的安全。
此外，我们还应该努力改善它们的功能，并严格执行故障排除和恢复措施，以保证它们的可靠和稳定。
火电机组节能降耗中热工自动控制系统的应用分析
方 面 的应 用 进 行 深 入 分 析 。
１ 机组 消耗 的影 响 因素 分析
供 电煤耗的标准定义为每生产 １ 度电所 消耗 的燃料质量 。 供 电系统 的煤耗为一个综合衡量指标 ， 既反映 了机组 的实际运作水 平， 同时也发 映出电厂 的综合管理水平 。毕竟供 电系统 的煤耗所 涉及 的影 响因素很多 ， 机组 的很多参数都 与煤耗直接 相关 ， 其 中 最重要的影响因素为煤种 的变化 以及机组的发 电负荷率 。 然而 ， 为 了真正降低煤耗 ， 彻底落实节能 降耗工作 ， 需要对能 耗指标进行综合的分析 ， 通过对 比煤耗 的真实值与设计值 ， 分析其 发生偏差的原 因， 并从实际出发进行改善 ， 达到实际的效果 。 １ ． １ 锅炉能耗指标分析 锅炉 的能耗指标 主要是指锅炉效率闱 ， 锅炉 的效 率为一个 机 组的经济性重要指标 ， 反 映的是锅炉的一种综合水平。其中对于 锅炉效率 的影响 因素有以下几个 ： 排烟 热损失 、 不完全燃烧损失 、 散热损失 、 灰渣热损失 。主要 的影响参数为排 烟温度 、 烟气含碳 量、 漏风率和烟气含氧量 。 其 中， 排烟的热损失对于锅炉效率的影 响最大 ， 其次为不完全燃烧损失 ， 再 者为散热损失和灰渣热损失 。
李照 日 格 图： 火电机组节 能降耗 中热工 自动控制系统 的应用分析
火 电机组节能降耗 中 热工 ， ｌ ｔ ’ — — Ｉ 白 － － ！ 动控制系统的应用分析
李照 日格 图
（ 山西 大唐 国际云 冈热 电有限责任公司 ，山西 大同 ０ ３ ７ ０ ３ ９ ）
摘 要 ： 能源问题 日益凸显 ， 使得 各个发 电厂对 于节能降耗工作越 来越 重视 。节能降耗 不仅 可以有效地 节约资源 ， 降低 火力发 电的污染 ， 还可 以有效控 制生产成本 。 提 高火 电机 组的 实际经济效益。 针对 火电机组的热工 自动控制 系统进行 简单介绍入分析 ， 其 中包括数 字电液控制 系统（ Ｄ Ｅ Ｈ） 、 主汽压力 自 动控 制 系统和汽温控制 系统 等因素对 于火电机组节能降耗方面的影响。期望通过一些优 化控 制手段 ， 最大程度地 实现火 电机 组节能降耗 ， 实现经济利益的最大化 。 关键 词 ： 火电机组 ； 节能 降耗 ； 热工 自动控 制系统 ； 应用分析
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大型火电机组热工自动控制系统
一、自动化
支撑：理论与技术
从技术装置来看发展：
1．三、四十年代基地式仪表
2．五、六十年代单元组合仪表
3 ．七十年代计算机控制
国外，五十年代开始试验计算机控制
（1）DDC控制
（Direct Digital Control直接数字控制）
（2）SCC控制
（Supervisory Computer Control监督计算机控制）
（3）DCS控制
（Distributed Control Systems分散控制系统）
（4）FCS控制
（Fieldbus Control System现场总线控制系统）
理论上看控制发展：
五十年代以前，
理论基础是传递函数（经典控制），以简单控制系统为主。
六十年代，以状态空间分析方法为基础，现代控制理论应用。
由于以线性系统为前提，但实际应用效果不好。
第三代控制理论出现
针对机理复杂，精确数学模型难以建立。
理论上看控制发展：
以专家控制系统、神经网络控制和模糊控制为主。
典型应用：
MAX Power 1000+ 以专家系统，神经网络进行生产过程设备故障分析和性能分析。
XDPS分散控制系统（新华控制工程公司）加入了模糊控制模块。
OVATION分散控制系统(西屋）提供模糊控制、神经网络算法模块。
二热工自动化
自动检测
顺序控制
自动保护
自动调节
我国机组近年发展：
300MW→600MW亚临界→ 600MW超临界
→1000MW（ 660MW）超超临界
一般 600 MW机组单元机组和公用系统I/O 测点数量一般约8000~9000点；控制设备数量约为 750~ 900 个。
（ DCS 系统） 1000MW超超临界机组单元机组和公用系统 I/ 0 测点数量达到 12000 点左右，控制设备数量约为 1100~1400 个，模拟量控制回路数量和600MW机组无明显差别。
三、控制系统构成
控制系统四个部分：被控对象、检测变送、控制器、调节机构
控制系统分类
结构分：单变量控制系统、多变量控制系统
工艺参数分：过热汽温控制系统、主蒸汽压力控制系统
任务分：比值控制系统、前馈控制系统
装置分：常规过程控制系统、计算机控制系统（DCS、FCS）
闭环分：开环控制系统、闭环控制系统
控制系统的分类
按给定值的不同来分类：
1．定值控制系统
2．随动控制系统
3．程序控制系统
四、控制性能指标
四个常用指标
(1)衰减比和衰减率
(2) 最大偏差和超调量
（3）调节时间（控制时间）
（4）余差（静态偏差）
五、被控对象动态特性
1、多输入单输出的被控对象
2 多输入多输出系统
热工对象一般特性
对象动态特性具有以下一些特点。
（1）被调量的变化是不振荡的
（2）被调量有迟延和滞后特性
（3）自平衡能力和无自平衡能力
（4）描述对象的动态方程的参数有：放大倍数K、时间常数T、迟延时间τ。
六、控制策略
1、PID控制
proportional—integral—derivative control
PID控制规律：
（1）原理简单，使用方便。
（2）适应性强。
（3）鲁棒性强。
比例控制（P控制）
（一）控制规律：
积分控制（I控制）
（一）控制规律：
消除余差，但稳定性变差（相对纯P控制）
（三）积分时间对过渡过程的影响（纯I控制）
（四） PI控制
I控制响应慢，工程上很少有单独使用，一般都是PI控制。
微分控制（D控制）
（一）控制规律
实际PD：
（三） PID.
2、其它控制策略
（1）自适应控制
（2）预测控制
七、控制系统结构
1、单回路反馈控制系统
时间常数和迟延时间对控制质量的影响
1、干扰通道时间常数Td和迟延τd的影响。
控制通道T和τ对控制质量的影响
T对控制质量的影响
控制通道时间常数太大，系统反映速度慢，工作频率下降，过程的持续时间较长。
T太小，反应过于灵敏，容易引起系统振荡。
τ迟延对控制质量的影响
测量元件和变送器特性对控制质量的影响
执行机构特性对控制质量影响
1 调节阀在联管路中
单回路控制系统的参数整定
整定基础
根与响应关系
2、串级控制系统
(3)提高了系统的工作频率
3、前馈控制系统
反馈控制：总是落后于干扰作用，是不及时控制。
前馈－反馈的优点：
（1）减化前馈控制系统，
（2）降低了对前馈调节器精度的要求，
（3）控制精度高，控制及时，显著提高控制质量。
前馈——串级控制
另一种形式的前馈：针对(1)随动系统，R变化；（2）对象时间常数大
典型应用：燃料控制系统，协调控制系统，前馈形式是动态的微分形式。
4、比值控制系统
单闭环比值控制系统
双闭环比值控制系统
5、解耦控制系统
解耦形式
1、串联补偿法
2、前馈补偿法
具体应用
单元机组协调控制、磨煤机、燃水比控制。