火電機(jī)組凝汽器水位控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　600MW火電機(jī)組凝汽器水位控制系統(tǒng)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　火力發(fā)電廠凝汽器的主要任務(wù)是將汽輪機(jī)排汽凝結(jié)成水并在汽輪機(jī)排氣口建立與維持一定的真空度，是汽輪機(jī)的重要輔機(jī)之一，蒸汽在凝汽器中的凝結(jié)過(guò)程是電廠熱力循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)火電廠的安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重要的影響。提高大型凝汽器經(jīng)濟(jì)性的途徑，除了提高設(shè)計(jì)制

2、造和安裝水平之外，更重要的是掌握凝汽器的動(dòng)態(tài)特性，保證凝汽器運(yùn)行的高可靠性和處于最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)借助計(jì)算機(jī)技術(shù)可以對(duì)凝汽器建立數(shù)學(xué)模型，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)研究，確切地掌握凝汽器的動(dòng)態(tài)特性規(guī)律，了解凝汽器的運(yùn)行特性從而提高其運(yùn)行水平。</p><p>　　關(guān)鍵字：凝汽器 汽輪機(jī) 蒸汽 電廠 運(yùn)行</p><p>　　The main task is to steam turbine powe

3、r plant condenser exhaust steam condenses into water in the turbine exhaust port for establishing and maintaining a certain degree of vacuum is an important auxiliary steam turbine, the steam condenses in the condenser i

4、s in the process of thermodynamic cycle power plant is an important part, has an important impact on the safety, economic operation of the entire thermal power plants. Improve the way large condenser economy, in addition

5、 to improving the desi</p><p>　　Keywords: condenser steam turbine steam power plants running目錄</p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)目的及要求 ……………………………………………………2</p><p>　　1.1 目的………………………………………………………………

6、……2</p><p>　　1.2 要求……………………………………………………………………2</p><p>　　二、設(shè)計(jì)正文…………………………………………………………………3</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)題目……………………………………………………………………3</p><p>　　2.2課題要求與內(nèi)容…………………………………………

7、…………………3</p><p>　　三、凝汽器…………………………………………………………………………4</p><p>　　3.1凝汽器………………………………………………………………………4</p><p>　　3.2凝汽器作用 ………………………………………………………………4</p><p>　　3.3工作原理………………

8、…………………………………………………4</p><p>　　四、凝汽器水位控制系統(tǒng)…………………………………………………………5</p><p>　　4.1凝汽器水位控制系統(tǒng)的任務(wù)………………………………………………5</p><p>　　4.2凝汽器水位控制系統(tǒng)………………………………………………………5</p><p>　　4.3單沖量

9、控制系統(tǒng)……………………………………………………………6</p><p>　　4.4系統(tǒng)原理……………………………………………………………………6</p><p>　　五、凝汽器水位自動(dòng)控制 ……………………………………………………8 </p><p>　　5.1凝汽器水位自動(dòng)控制的目的………………………………………………8</p>

10、<p>　　5.2 控制原理 ………………………………………………………………8</p><p>　　六、系統(tǒng)總體方案圖………………………………………………………………9</p><p>　　七、凝結(jié)器水位控制系統(tǒng)組態(tài)圖…………………………………………………9</p><p>　　7.1組態(tài)圖………………………………………………………

11、……………9</p><p>　　八、SAMA圖…………………………………………………………………………10</p><p>　　九、系統(tǒng)接線圖………………………………………………………………………11</p><p>　　十、執(zhí)行器的選擇……………………………………………………………………12</p><p>　　10.1作用 ………………

12、…………………………………………………… 12</p><p>　　10.2分類………………………………………………………………………12</p><p>　　10.3特點(diǎn)及應(yīng)用………………………………………………………………12</p><p>　　10.3.1電動(dòng)執(zhí)行器……………………………………………………12</p><p>　　10

13、.3.2氣動(dòng)執(zhí)行器……………………………………………………12</p><p>　　十一、變送器的選擇………………………………………………………………14</p><p>　　11.1液位變送器類別 ……………………………………………………15</p><p>　　11.2浮球式液位變送器……………………………………………………15</p>

14、<p>　　11.3浮筒式液位變送器 …………………………………………………15</p><p>　　11.4 靜壓液位變送器……………………………………………………15</p><p>　　十二、控制器的選擇…………………………………………………………16</p><p>　　十三、DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………

15、17</p><p>　　13.1電源部分 ……………………………………………………………18</p><p>　　13.2通信部分 ……………………………………………………………19</p><p>　　13.3系統(tǒng)接地 ……………………………………………………………19</p><p>　　13.4軟件部分&

16、#160;……………………………………………………………19</p><p>　　十四、PID控制原理…………………………………………………………………20</p><p>　　14.1模擬PID控制原理 ……………………………………………………20</p><p>　　14.1.1比例部分 ………………………………………………………21</p>&l

17、t;p>　　14.1.2積分部分 ………………………………………………………21</p><p>　　14.1.3微分部分 ………………………………………………………21</p><p>　　十五、心得體會(huì)……………………………………………………………………22</p><p><b>　　十六、參考文獻(xiàn)</b></p>&

18、lt;p>　　一、課程設(shè)計(jì)目的與要求</p><p><b>　　1.1 目的</b></p><p>　　《集散控制系統(tǒng)》課程是自動(dòng)化（熱工）本科專業(yè)的必修課， 一門理論與實(shí)踐結(jié)合緊密的核心課程。本課程設(shè)計(jì)是在該門課程的課堂教學(xué)完成之后，為鞏固課程涉及到的DCS方面的方法、理論而開(kāi)展的。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能結(jié)合實(shí)際背景，應(yīng)該已學(xué)理論，解決實(shí)際問(wèn)題，從而培養(yǎng)學(xué)

19、生資料查閱能力、繪圖能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力、系統(tǒng)解決問(wèn)題的邏輯思維能力等，為今后從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　1.2要求</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生根據(jù)課程涉及的相關(guān)內(nèi)容與方法，結(jié)合實(shí)際背景，系統(tǒng)解決實(shí)際問(wèn)題。從背景分析、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題、主要結(jié)論等幾個(gè)方面開(kāi)展。要求課程設(shè)計(jì)具有系統(tǒng)性、完整性、與課程相關(guān)性并具有一定的研究

20、深度。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)正文</b></p><p><b>　　2.1.設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　600MW火電機(jī)組凝汽器水位控制系統(tǒng)</p><p>　　2.2 課題要求與內(nèi)容</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)是針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的綜

21、合考核和檢查，使學(xué)生接受工程類基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，是自動(dòng)化（熱工）專業(yè)的《集散控制系統(tǒng)》專業(yè)課程學(xué)習(xí)的必修內(nèi)容之一。本課程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是，內(nèi)容所涉及的知識(shí)面較一般習(xí)題廣，有較強(qiáng)的系統(tǒng)性和綜合性，在運(yùn)算、繪圖、編寫設(shè)計(jì)文本方面有較高的要求。</p><p>　　本課程實(shí)際應(yīng)針對(duì)集散控制系統(tǒng)課程涉及的相關(guān)理論與方法，結(jié)合具體實(shí)踐背景，解決實(shí)際問(wèn)題。主要內(nèi)容有：</p><p>　　（1）根據(jù)工藝

22、分析的控制要求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)總體方案；</p><p>　?。?）根據(jù)控制系統(tǒng)方案，選擇、組態(tài)設(shè)計(jì)DCS硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；</p><p>　　（3）根據(jù)控制系統(tǒng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)組態(tài)，形成控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)；</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)組態(tài)控制系統(tǒng)操作界面；</p><p>　　（5）說(shuō)明定義、調(diào)整控制系統(tǒng)參數(shù)的方法；</p><

23、;p>　?。?）能考慮控制系統(tǒng)安裝與調(diào)整、使用與維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問(wèn)題，對(duì)集散控制系統(tǒng)的安裝技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）圖面符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及行規(guī)，技術(shù)要求完整合理。</p><p><b>　　三、凝汽器</b></p><p><b>　　3.1凝汽器</b></p><p&

24、gt;　　使驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功后排出的蒸汽變成凝結(jié)水的熱交換設(shè)備。蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)完成一個(gè)膨脹過(guò)程后，在凝結(jié)過(guò)程中，排汽體積急劇縮小，原來(lái)被蒸汽充滿的空間形成了高度真空。凝結(jié)水則通過(guò)凝結(jié)水泵經(jīng)給水加熱器、給水泵等輸送進(jìn)鍋爐，從而保證整個(gè)熱力循環(huán)的連續(xù)進(jìn)行。</p><p><b>　　3.2凝汽器作用</b></p><p>　　1）在汽輪機(jī)排汽口造成較高真空，使蒸汽在汽輪

25、機(jī)中膨脹到最低壓力，增</p><p>　　大蒸汽在汽輪機(jī)中的可用焓降，提高循環(huán)熱效率；  </p><p>　　2）將汽輪機(jī)的低壓缸排出的蒸汽凝結(jié)成水，重新送回鍋爐進(jìn)行循環(huán)；</p><p>　　3）匯集各種疏水，減少汽水損失。 </

26、p><p>　　4）凝汽器也用于增加除鹽水（正常補(bǔ)水）</p><p><b>　　3.3工作原理</b></p><p>　　凝汽器中裝有大量的銅管，并通以循環(huán)冷卻水。當(dāng)汽輪機(jī)的排汽與凝汽器銅管外表面接觸時(shí)，因受到銅管內(nèi)水流的冷卻，放出汽化潛熱變成凝結(jié)水，所放潛熱通過(guò)銅管管壁不斷的傳給循環(huán)冷卻水并被帶走。這樣排汽就通過(guò)凝汽器不斷的被凝結(jié)下來(lái)。排汽

27、被冷卻時(shí)，其比容急劇縮小，因此，在汽輪機(jī)排汽口下凝汽器內(nèi)部造成較高的真空。  </p><p>　　凝汽器是火力發(fā)電廠的大型換熱設(shè)備。圖1為凝汽器的結(jié)構(gòu)示意圖。</p><p>　　圖1凝汽器結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　四、凝汽器水位控制系統(tǒng)</p><p>　　4.1凝汽器水位控制系統(tǒng)的任務(wù)</p>&

28、lt;p>　　凝汽器有高水位和低水位兩種運(yùn)行方式，僅采用高水位運(yùn)行時(shí)才裝設(shè)水位自動(dòng)控制器。</p><p>　　凝結(jié)水泵是在高度真空條件下輸送接近于飽和溫度的水，因而最容易產(chǎn)生汽蝕。為避免凝結(jié)水泵運(yùn)行中的氣化現(xiàn)象，泵的進(jìn)水側(cè)要求一定的灌注高度，為此凝結(jié)水泵均布置在凝汽器熱水井下0.5~0.8m左右，并要求熱水井的水位經(jīng)常維持在水位計(jì)中能看到的一定位置，這種運(yùn)行方式叫做高水位運(yùn)行。</p>&l

29、t;p>　　凝汽器水位控制的任務(wù)是凝汽器水輸出量，維持凝汽器水熱水井的水位在允許范圍內(nèi)，在內(nèi)外擾動(dòng)下，對(duì)象動(dòng)態(tài)特性均沒(méi)有自平衡能力，飛升速度較快，遲延不大。</p><p>　　凝汽器水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還應(yīng)考慮到補(bǔ)充水是否送入凝汽器進(jìn)行真空除氧。</p><p>　　4.2凝汽器水位控制系統(tǒng)</p><p>　　凝汽器水位控制系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)為單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通

30、過(guò)調(diào)節(jié)凝汽器補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥來(lái)凝汽器熱水井水位為一定值。</p><p>　　凝汽器熱水井水位測(cè)量由于是真空容器，若采用常規(guī)單室平衡容器則需要設(shè)一根補(bǔ)水管，平時(shí)少量補(bǔ)水以維持正壓頭參比水柱：目前很多已改用帶遠(yuǎn)傳毛細(xì)管配件的眼盒式差壓變送器或其他檢測(cè)方法。</p><p>　　采用帶遠(yuǎn)傳毛細(xì)管配件的差壓變送器可以用遠(yuǎn)傳檢測(cè)頭直接在被測(cè)點(diǎn)檢測(cè)，將感受到的壓力通過(guò)毛細(xì)管傳送到變送器膜盒內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。&l

31、t;/p><p>　　遠(yuǎn)傳配件的選擇，包括遠(yuǎn)傳檢測(cè)頭的形式、毛細(xì)管長(zhǎng)度及沖灌液的品種等，都要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，結(jié)合制造廠可提供產(chǎn)品樣本來(lái)進(jìn)行，一般選擇螺紋式或法蘭式安裝形式，毛細(xì)管盡可能短，以減少反應(yīng)時(shí)間，變送器應(yīng)安裝于位于或者低于取壓孔的位置，沖液灌應(yīng)能適應(yīng)所使用或最高、最低環(huán)境溫度。</p><p>　　有的廠采用微波測(cè)量?jī)x來(lái)檢測(cè)，此時(shí)應(yīng)配置外接測(cè)量筒，將測(cè)量?jī)x安裝在測(cè)量筒上檢測(cè)，也可取

32、得良好效果。</p><p>　　4.3單沖量控制系統(tǒng)</p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　4.4系統(tǒng)原理</b></p><p>　　與除氧器水位一樣，凝汽器水位也是機(jī)組運(yùn)行監(jiān)控的主要參數(shù)之一。凝汽器水位過(guò)高會(huì)影響凝汽器真空，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使汽輪機(jī)低壓缸進(jìn)水，凝汽器水位

33、過(guò)低，將危及凝汽器水位的安全運(yùn)行和整個(gè)熱力系統(tǒng)的水循環(huán)。因此必須對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)控制。目前大型單元機(jī)組凝汽器水位控制主要有兩種方式：一種為調(diào)節(jié)進(jìn)水量；即調(diào)節(jié)進(jìn)入凝汽器的補(bǔ)充水量；另一種為調(diào)節(jié)出水量，即調(diào)節(jié)凝結(jié)水流量的方式。</p><p>　　300MW機(jī)組典型的凝汽器水位一次系統(tǒng)如圖 所示，在補(bǔ)充水和凝汽器系統(tǒng)之間，有一個(gè)緩沖容器，即補(bǔ)水箱，化學(xué)補(bǔ)充水先進(jìn)補(bǔ)水箱。一般的調(diào)節(jié)方法是：當(dāng)凝汽器水位低時(shí)，先關(guān)小凝汽器向補(bǔ)

34、水箱的回水閥門，如果水位尚沒(méi)恢復(fù)，再開(kāi)大補(bǔ)水箱向凝汽器的補(bǔ)水閥門；當(dāng)水位凝汽器高時(shí)，先關(guān)小補(bǔ)水箱向凝汽器的補(bǔ)水調(diào)節(jié)門，若水位不能恢復(fù)正常，再開(kāi)大凝汽器向補(bǔ)水箱的回水調(diào)節(jié)閥門，補(bǔ)水箱水位低時(shí)，開(kāi)化學(xué)水至補(bǔ)水箱補(bǔ)水門，由于正常運(yùn)行時(shí)，補(bǔ)水箱壓力比凝汽器壓力高，所以閘水門在凝結(jié)水泵后。</p><p>　　圖3 凝汽器水位控制系統(tǒng)</p><p>　　(a)一次系統(tǒng)圖(b)系統(tǒng)原理圖</p

35、><p>　　圖（b）是凝汽器水位控制系統(tǒng)原理圖。如圖所示這是一個(gè)單回路控制系統(tǒng)。與一般系統(tǒng)不同的是，該系統(tǒng)有M/A1和M/A2兩個(gè)操作器。在手動(dòng)狀態(tài)下，M/A1用于控制補(bǔ)水箱向凝汽器補(bǔ)水的補(bǔ)水調(diào)節(jié)門，M/A2用于控制凝汽器向補(bǔ)水箱放水的回水調(diào)節(jié)門。在兩個(gè)操作器與執(zhí)行器之間，各有一個(gè)函數(shù)器，其輸入輸出之間的關(guān)系如右側(cè)曲線所示，對(duì)補(bǔ)水門而言，當(dāng)控制信號(hào)在0~50%之間時(shí)，補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥保持在關(guān)的狀態(tài)，當(dāng)控制信號(hào)在50%~1

36、00%期間時(shí)，補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度隨著控制指令的增加而增加，而回水閥門不同，當(dāng)控制信號(hào)在0~50%期間時(shí)，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度隨著控制指令增加而減少，當(dāng)控制信號(hào)在50%~100%時(shí)，回水調(diào)節(jié)閥保持在關(guān)的狀態(tài)。這就保證了控制信號(hào)對(duì)調(diào)節(jié)閥控制作用的連續(xù)性，即當(dāng)控制信號(hào)從0~100%變化時(shí)，通過(guò)兩個(gè)調(diào)節(jié)閥的協(xié)調(diào)作用，使凈流入凝汽器的流量是連續(xù)增加的，反之是連續(xù)減少的。</p><p>　　在自動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)凝汽器水位低于其給定值時(shí)，比例積

37、分調(diào)節(jié)器輸出的控制指令增加，通過(guò)兩個(gè)調(diào)節(jié)閥的作用，使流入凝氣器的流量增加，水位上升，直到等于給定值，反之亦然。</p><p>　　五、凝汽器水位自動(dòng)控制 </p><p>　　5.1 凝汽器水位自動(dòng)控制的目的 </p><p>　　目的是把凝汽器熱井中的水位維持在所需的水平。 </p><p><

38、;b>　　5.2 控制原理 </b></p><p>　　a) 熱力系統(tǒng)圖如下圖。 </p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　b) 凝汽器水位控制采用單沖量控制回路，凝汽器水位測(cè)量采用美國(guó)ROSEMOUNT1151電容式智能變送器。水位信號(hào)與設(shè)定值作比較后

39、，將偏差信號(hào)送入PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器輸出送給自動(dòng)/手動(dòng)控制站。自動(dòng)/手動(dòng)控制站輸出信號(hào)經(jīng)F（x）進(jìn)行閥門重疊度修正后分別送到就地三個(gè)調(diào)門。低負(fù)荷凝結(jié)水調(diào)門（LCA31CV001）、高負(fù)荷凝結(jié)水調(diào)門（LCA30CV001）、凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)門（LCA41CV001）。 </p><p>　　c) 調(diào)門開(kāi)度修正曲線圖如下：</p><p><b>　　圖5</b

40、></p><p>　　d) 由凝汽器水位調(diào)節(jié)修正曲線可知，高、低負(fù)荷凝結(jié)水調(diào)門開(kāi)度存在一定的重疊度。在凝結(jié)水用量較小的時(shí)候，為了保護(hù)凝泵不被汽蝕，凝汽器應(yīng)有一定的水位。所以一部分已被凝泵升壓的凝結(jié)水通過(guò)凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)門向凝汽器補(bǔ)水。， </p><p>　　e) 在任何工況下，上述控制閥所供的凝結(jié)水總量將大于軸封加熱器、凝泵運(yùn)行所需的最小流量。凝汽器的

41、再循環(huán)直到低負(fù)荷凝結(jié)水調(diào)門達(dá)到足以保證經(jīng)過(guò)軸封加熱器、凝泵時(shí)的最小水流量的閥位時(shí)才關(guān)閉。 </p><p>　　f) 高、低負(fù)荷凝結(jié)水調(diào)門存在5％的重疊度。當(dāng)?shù)拓?fù)荷凝結(jié)水調(diào)門開(kāi)至85％時(shí)，高負(fù)荷凝結(jié)水調(diào)門已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)啟。就一般調(diào)門來(lái)講，閥門的流量特性同閥門開(kāi)度在0％～100％之間并不總是一一對(duì)應(yīng)的。調(diào)門開(kāi)度超過(guò)85％以后，流量的變化量總是小于閥門開(kāi)度的變化量。所以存在一定的重疊度就是為了克服這種

42、差異。保證整個(gè)控制過(guò)程的線性。</p><p><b>　　六、系統(tǒng)總體方案圖</b></p><p>　　圖6凝汽器水位控制方案結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　凝汽器水位控制系統(tǒng)，根據(jù)凝汽器水位給定值與實(shí)際水位的偏差減去凝結(jié)水補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥的閥位微分作為調(diào)節(jié)器的輸入來(lái)控制凝結(jié)水補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥。由于凝汽器內(nèi)水量主要由低壓缸排氣凝結(jié)而成，水位受凝汽器真空與低

43、壓缸排氣量影響較大，而凝汽器補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥只起微調(diào)作用。所以在調(diào)試中將比例帶調(diào)整合適，積分時(shí)間放長(zhǎng)，使之與系統(tǒng)特性吻合。當(dāng)凝汽器水位水位高于1000mm時(shí)，打開(kāi)凝汽器水位調(diào)節(jié)閥，使多余的凝結(jié)水流回凝結(jié)水補(bǔ)水箱。</p><p>　　七、凝結(jié)器水位控制系統(tǒng)組態(tài)圖</p><p><b>　　7.1組態(tài)圖</b></p><p>　　圖7凝汽器水位的程

44、序流程組態(tài)簡(jiǎn)圖</p><p>　　控制器1 由蒸汽流量與凝結(jié)水流量的差值形成反饋信號(hào)，其任務(wù)是及時(shí)反映調(diào)節(jié)效果和迅速消除凝結(jié)水流量的自發(fā)擾動(dòng). 當(dāng)凝結(jié)水母管調(diào)整門開(kāi)度發(fā)生變化時(shí)，凝結(jié)水流量發(fā)生變化，控制器1快速消除擾動(dòng)，使凝結(jié)水流量回到擾動(dòng)前的值；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，首先在蒸汽流量上會(huì)反映出來(lái)，此時(shí)控制器1 迅速改變凝結(jié)水流量，以適應(yīng)蒸汽流量的變化，控制凝汽器水位達(dá)到正常值。</p><p

45、>　　控制器2 由凝汽器水位與設(shè)定水位的偏差值形成反饋信號(hào)，其任務(wù)是維持水位恒定。當(dāng)水位偏離給定值時(shí)，通過(guò)控制器1 調(diào)節(jié)凝結(jié)水流量，即改變凝結(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，使水位回到設(shè)定值。</p><p>　　7.2 化補(bǔ)水閥的自動(dòng)控制　　由除氧器水位、凝汽器水位的值作為除氧器水位的控制信息，當(dāng)除氧器水與 凝汽器水位的值小于整定值時(shí)，控制器3 會(huì)自動(dòng)打開(kāi)補(bǔ)水閥，如圖4b 所示?！　?.3 凝結(jié)水調(diào)整門的自動(dòng)

46、控制　　由于凝結(jié)水系統(tǒng)工況要求母管壓力必須保證在1. 3～1. 4 MPa 下運(yùn)行(最低不小于1. 1 MPa) ，故用母管壓力作為主調(diào)信號(hào)，變頻器輸出頻率作為前饋信號(hào)，控制母管調(diào)整門的開(kāi)度；取額定負(fù)荷的60 %(75 MW) 及以下負(fù)荷段，作為凝結(jié)水調(diào)整門自動(dòng)控制的調(diào)節(jié)范圍. 當(dāng)負(fù)荷高于75 MW ，或母管壓力大于1. 1 MPa時(shí)，閥門全開(kāi)，無(wú)需調(diào)節(jié)。見(jiàn)圖4c。</p><p><b>　　八、S

47、AMA圖</b></p><p><b>　　圖8</b></p><p>　　圖中：LT是凝汽器水位變送器，輸出是模擬量信號(hào)；Δ為凝汽器水位信號(hào)和凝汽器水位給定值的差值;K∫為比例積分調(diào)節(jié)器(或比例積分調(diào)節(jié)模塊)，即PI調(diào)節(jié)器（模塊），它接受Δ輸出的差值信號(hào)，并進(jìn)行PI計(jì)算；T為手動(dòng)/自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)；左側(cè)的A為模擬信號(hào)發(fā)生器，當(dāng)T打到手動(dòng)時(shí)改變A的輸出，就

48、可以改變閥門開(kāi)度；右側(cè)的A也為模擬信號(hào)發(fā)生器，改變A的輸出，可改變凝汽器水位設(shè)定值；V≯為速率限制器，它對(duì)運(yùn)行人員手動(dòng)設(shè)定的凝汽器水位給定值進(jìn)行速率限制，防止當(dāng)水位給定值變化大時(shí)，引起凝汽器水位大幅波動(dòng)；f(x)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受PI的調(diào)節(jié)指令控制補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受運(yùn)行人員的手動(dòng)操作指令以改變補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。</p><p><b>　　九、系統(tǒng)接線圖<

49、;/b></p><p><b>　　圖9</b></p><p><b>　　十、執(zhí)行器的選擇</b></p><p>　　10.1作用 </p><p>　　控制機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)合稱執(zhí)行器，它是電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行環(huán)節(jié)。執(zhí)行器接受控制器或人工給定的控制信號(hào)。將其進(jìn)行功率放大，并轉(zhuǎn)

50、換為輸出軸相應(yīng)的轉(zhuǎn)角或直線位移，連續(xù)或斷續(xù)地推動(dòng)各種控制機(jī)構(gòu)。如控制閥(或調(diào)節(jié)閥)、擋板，以完成對(duì)各種參量的控制。</p><p><b>　　10.2分類</b></p><p>　　執(zhí)行器根據(jù)所使用的能源形式，可分成氣動(dòng)、電動(dòng)和液動(dòng)三大類。氣動(dòng)執(zhí)行器是利用壓縮空氣作為能源；電動(dòng)和液動(dòng)執(zhí)行器分別利用電和高壓液體作為能源。在火電廠中，氣動(dòng)和電動(dòng)使用較多，液動(dòng)使用較少。

51、</p><p>　　執(zhí)行器根據(jù)輸出位移量的不同，又分為角位移(或角行程)執(zhí)行器和線位移(或直行程)執(zhí)行器。</p><p><b>　　10.3特點(diǎn)及應(yīng)用</b></p><p>　　10.3.1．電動(dòng)執(zhí)行器</p><p>　　(1)采用電源為動(dòng)力， 使用方便，無(wú)需特殊的氣源和空氣凈化裝置。電源消失時(shí)，能保持原來(lái)位置

52、。</p><p>　　(2)可以遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)，電纜的安裝比氣管方便。且便于檢查。</p><p>　　(3)體積小、推力較大、定位精度高、反應(yīng)快、滯后時(shí)間短。 </p><p>　　(4)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接方便。而且本身也可智能化(內(nèi)裝微處理機(jī))，智能電動(dòng)執(zhí)行器是執(zhí)行器的發(fā)展方向。</p><p>　　電動(dòng)執(zhí)行器的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較

53、高，不適用于防火防爆場(chǎng)合，頻繁啟停易損害電機(jī)或閥門。</p><p>　　目前，在火電廠中應(yīng)用的電動(dòng)執(zhí)行器，除DDZ-I、Ⅱ型外，還有引進(jìn)型電動(dòng)執(zhí)行器。如：德國(guó)西門子的M76346系列和MAM393系列、法國(guó)伯納德的SD系列、英國(guó)羅托克M系列和A系列。此外，還有DDZ—S型智能電動(dòng)執(zhí)行器等。</p><p>　　10.3.2氣動(dòng)執(zhí)行器</p><p>　　氣動(dòng)執(zhí)行器

54、的主要優(yōu)點(diǎn)是；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作安全可靠、價(jià)格便宜、維護(hù)方便、運(yùn)行平穩(wěn)、不損壞閥門或設(shè)備、負(fù)載能力大、天然防火防爆；缺點(diǎn)是：體積大、不便與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接、需要?dú)庠春涂諝鈨艋b置、氣信號(hào)不便遠(yuǎn)傳。氣動(dòng)執(zhí)行器主要有薄膜式和活塞式兩大類，并以薄膜式應(yīng)用最廣。在電廠氣動(dòng)基地式自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常采用這類執(zhí)行器。氣動(dòng)活塞式執(zhí)行器由氣缸內(nèi)的活塞輸出推力，并容易制造成長(zhǎng)行程的執(zhí)行器。所以，氣動(dòng)活塞式執(zhí)行器特別適用于高靜壓、高差壓以及需要較大推力和位移(

55、轉(zhuǎn)角或直線位移)的工藝場(chǎng)合，如火電廠中的給水、減溫水控制閥和送、引風(fēng)擋板開(kāi)度的控制。常用的型號(hào)為；ZSLD-A、ZSZ、ZSL及MDQZ型，此外還有從國(guó)外引進(jìn)的氣動(dòng)執(zhí)行器。</p><p>　　液動(dòng)執(zhí)行器的優(yōu)缺點(diǎn)與氣動(dòng)執(zhí)行器基本相同，只是它的響應(yīng)速度更快，輸出推力更大，在電廠中常作為汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的執(zhí)行器，如電液伺服執(zhí)行器(簡(jiǎn)稱EH)。</p><p>　　執(zhí)行器是自動(dòng)控制系統(tǒng)中不可缺少的

56、重要設(shè)備。因此，只有了解和掌握?qǐng)?zhí)行器的作用、特點(diǎn)、工作原理和維修調(diào)整技能，才能保證熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全投入，使火電機(jī)系統(tǒng)機(jī)組安全運(yùn)行。</p><p>　　在本系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥是系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是按照控制器所給定的信號(hào)大小和方向，改變閥的開(kāi)度，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)流量的裝置。</p><p>　　調(diào)節(jié)閥的口徑的大小，直接決定著控制介質(zhì)流過(guò)它的能力。為了保證系統(tǒng)有較好的流通能力，需要是控制閥兩端的壓降

57、在整個(gè)管線的總壓降占有較大的比例。在正常工況下，一般要求調(diào)節(jié)閥開(kāi)度應(yīng)處于1 5%～85%之間，應(yīng)具體根據(jù)實(shí)際需要的流通能力的大小進(jìn)行選擇。</p><p>　　調(diào)節(jié)閥按驅(qū)動(dòng)方式可分為：氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和液動(dòng)調(diào)節(jié)閥，即以壓縮空氣為動(dòng)力源的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以電為動(dòng)力源的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以液體價(jià)值壓力為動(dòng)力源的液動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有防爆要求，所以應(yīng)選擇氣動(dòng)執(zhí)行器。</p><p>　　調(diào)價(jià)閥

58、的開(kāi)、關(guān)形式需要考慮到以下幾種因素：</p><p>　　〔1〕生產(chǎn)安全角度：當(dāng)起源供氣中斷，或調(diào)節(jié)閥出故障而無(wú)輸出等情況下，應(yīng)該確保生產(chǎn)設(shè)備的安全，不至發(fā)生事故；</p><p>　　〔2〕保證產(chǎn)品質(zhì)量：當(dāng)發(fā)生控制閥處于無(wú)源狀態(tài)而恢復(fù)到初始位置時(shí)，產(chǎn)品的質(zhì)量不應(yīng)降低；</p><p>　　〔3〕盡可能的降低原料、產(chǎn)品、動(dòng)力耗損；</p><p&

59、gt;　　〔4〕從介質(zhì)的特點(diǎn)考慮。</p><p><b>　　十一、變送器的選擇</b></p><p>　　液位變送器，可稱為液位計(jì)的顯示儀表，可簡(jiǎn)稱為液位計(jì)，不包含其液位傳感器的部件。液位變送器液位測(cè)量通常指對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中封閉式或敞開(kāi)容器中液位的高度進(jìn)行檢測(cè)；  </p><p>　　液位變送器的運(yùn)用十分的廣泛，是對(duì)

60、壓力變送器技術(shù)的延伸和發(fā)展，根據(jù)不同比重的液體在不同高度所產(chǎn)生壓力成線性關(guān)系的原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)水、油及糊狀物的體積、液高、重量的準(zhǔn)確測(cè)量和傳送。使用被測(cè)介質(zhì)廣泛，可測(cè)油、水及與316不銹鋼兼容的糊狀物，具有一定的防腐能力。  </p><p>　　延伸理解——液位傳感器： </p><p>　　基于所測(cè)液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用國(guó)外先進(jìn)的隔離型擴(kuò)散硅

61、敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)（一般為4～20mA／１～５ＶＤＣ）。  </p><p>　　液位傳感器原理：用靜壓測(cè)量原理——當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓力公式為：Ρ=ρ.g.H + Po 式中：</p><p>　　P：變送器迎液面所受壓力

62、   </p><p>　　ρ：被測(cè)液體密度   </p><p>　　g：當(dāng)?shù)刂亓铀俣?#160;  </p><p>　　Po：液面上大氣壓 </p><p>　　H：變送器投入液體的深度 </p><p>　　同

63、時(shí)，通過(guò)導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓Po與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的Po，使傳感器測(cè)得壓力為：ρ.g.H，顯然,通過(guò)測(cè)取壓力P，可以得到液位深度。  </p><p>　　11.1液位變送器類別</p><p>　　1.壓力類：差壓式、雙法蘭、單法蘭、投入式、靜壓式、吹泡式 2.雷達(dá)類：非接觸式雷達(dá)、導(dǎo)波雷達(dá)式 

64、 3.超聲波：超聲波、外貼式超聲波式 4.射線類：中子、γ射線、a射線式 5.浮子類：浮筒、浮球、鋼帶、伺服式 6.光電類：光纖、激光、光導(dǎo)式 7.磁子類：磁翻板、磁浮子、磁致伸縮式 8.其他：電容、射頻導(dǎo)納、阻帶、玻璃管電阻、電接點(diǎn)、感溫式等。    </p><p>　　11.2浮球式液位變送器 &#

65、160; </p><p>　　浮球式液位變送器由磁性浮球、測(cè)量導(dǎo)管、信號(hào)單元、電子單元、接線盒及安裝件組成。 一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿測(cè)量導(dǎo)管上下移動(dòng)。導(dǎo)管內(nèi)裝有測(cè)量元件，它可以在外磁作用下將被測(cè)液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號(hào)，并將電子單元轉(zhuǎn)換成4～20mA或其它標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。該變送器為模塊電路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，電路內(nèi)部含有恒流反饋電路和內(nèi)

66、保護(hù)電路，可使輸出最大電流不超過(guò)28mA，因而能夠可靠地保護(hù)電源并使二次儀表不被損壞。   </p><p>　　11.3浮筒式液位變送器    </p><p>　　浮筒式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒，它是根據(jù)阿基米德浮力原理設(shè)計(jì)的。浮筒式液位變送器是利用微小的金屬膜應(yīng)變傳感技術(shù)來(lái)測(cè)量液體的液位、界位或密度的。它在工

67、作時(shí)可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)按鍵來(lái)進(jìn)行常規(guī)的設(shè)定操作。 </p><p>　　11.4 靜壓液位變送器   </p><p>　　該變送器利用液體靜壓力的測(cè)量原理工作。它一般選用硅壓力測(cè)壓傳感器將測(cè)量到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)放大電路放大和補(bǔ)償電路補(bǔ)償，最后以4～20mA或0～10mA電流方式輸出。 </p><p>

68、　　賽科環(huán)保LD187-S靜壓投入式液位變送器，選用進(jìn)口芯片封裝而成。該產(chǎn)品采用特制的防水通氣電纜。進(jìn)行防結(jié)露的特殊處理，封裝嚴(yán)密可靠，并利用先進(jìn)的電路線性和溫度補(bǔ)償技術(shù)，使其線性更佳，溫漂系數(shù)更低，抗干擾更強(qiáng)，測(cè)量準(zhǔn)確，穩(wěn)定性好，可直接投入水油等液體（包括腐蝕性液體）中長(zhǎng)期使用。</p><p>　　測(cè)量范圍0～0.5～200mH2O </p><p>　　溫漂系數(shù)小于

69、7;0.01%FS/℃ </p><p>　　穩(wěn)定性小于0.2%FS/年、0.5%FS/年 </p><p><b>　　十二、控制器的選擇</b></p><p>　　（1）采用模擬控制器:DDZ－III型調(diào)節(jié)器，DDZ―Ⅲ基型控制器框圖如圖2 。</p><p>　　控制器的輸入信號(hào)為1～5V的測(cè)

70、量信號(hào)。設(shè)定信號(hào)有內(nèi)設(shè)定和外設(shè)定兩種。內(nèi)設(shè)定信號(hào)為1～5V，外設(shè)定信號(hào)為4～20mA。測(cè)量信號(hào)和設(shè)定信號(hào)通過(guò)輸入電路進(jìn)行減法運(yùn)算，輸出偏差到比例積分微分電路進(jìn)行比例積分微分運(yùn)算后，由輸出電路轉(zhuǎn)換為4～20mA信號(hào)輸出。手動(dòng)電路和保持電路附于比例積分微分電路之中，手動(dòng)電路可實(shí)現(xiàn)軟手動(dòng)和硬手動(dòng)兩種操作，當(dāng)處于軟手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，用手指按下軟手動(dòng)操作鍵，使控制器輸出積分式上升或下降，當(dāng)手指離開(kāi)操作鍵時(shí)，控制器的輸出值保持在手指離開(kāi)前瞬間的數(shù)值上，當(dāng)

71、控制器處于硬手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，移動(dòng)硬手動(dòng)操作桿，能使控制器的輸出快速改變到需要的數(shù)值，只要操作桿不動(dòng)，就保持這一數(shù)值不變。由于有保持電路，使自動(dòng)與軟手動(dòng)相互切換，硬手動(dòng)只能切換到軟手動(dòng)，都是無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換，只有軟手動(dòng)和自動(dòng)切換到硬手動(dòng)需要事先平衡才能實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換。</p><p>　　如果是全刻度指示控制器，測(cè)量信號(hào)的指示電路和設(shè)定信號(hào)的指示電路分別把1～5V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為1～5mA電流信號(hào)用雙針指示器分別指示測(cè)量

72、信號(hào)和設(shè)定信號(hào)。當(dāng)控制器出現(xiàn)故障需要把控制器從殼體中取出檢查時(shí)，可以把便攜式手動(dòng)操作器插入手動(dòng)操作插孔，以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作。</p><p>　　圖4.3中的4～20mA輸出信號(hào)通過(guò) 精密電阻轉(zhuǎn)化為1～5V電壓反饋到控制器的輸入端，使控制器形成了自閉系統(tǒng)，提高了控制器的運(yùn)算精度。</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，采用WHSPL型調(diào)節(jié)器。</p><p>　　圖10

73、 DDZ―Ⅲ基型控制器框圖</p><p>　　0.10MPa信號(hào)壓力之后，薄膜產(chǎn)生推力，使推力盤向下移動(dòng)，壓縮彈簧，帶動(dòng)推桿、閥桿、閥芯向下移動(dòng)，閥芯離開(kāi)了閥座，從而使壓縮空氣流通。當(dāng)信號(hào)壓力維持一定時(shí)，閥門就維持在一定的開(kāi)度上。</p><p>　　氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)可以分為兩部分，上面是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，下面是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。它主要由膜片、彈簧、推桿、閥芯、閥座等零部件組成。當(dāng)來(lái)自控制器的信號(hào)壓

74、力通入到薄膜氣室時(shí)，在膜片上產(chǎn)生一個(gè)推力，并推動(dòng)推桿部件向下移動(dòng)，使閥芯和閥座之間的空隙減小，流體受到的阻力增大，流量減小。推桿下移的同時(shí)，彈簧受壓產(chǎn)生反作用力，直到彈簧的反作用力與信號(hào)壓力在膜片上產(chǎn)生的推力相平衡為止，此時(shí)，閥芯與閥座之間的流通面積不再改變，流體的流量穩(wěn)定。</p><p>　　出于安全的原因，在此次設(shè)計(jì)中使用VBD氣動(dòng)端面密封蝶閥，VBD氣動(dòng)端面密封蝶閥是一種重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的后座式端面密封蝶

75、閥。閥體、閥板均用鋼板焊接或鑄造加工而成。適用于低壓狀態(tài)的空氣或其他氣體的流量、壓力控制。本產(chǎn)品符合GB/T4213-92標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　十三、DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　DCS系統(tǒng)配置應(yīng)能滿足機(jī)組任何工況下的監(jiān)控要求(包括緊急故障處理)，CPU負(fù)荷率應(yīng)控制在設(shè)計(jì)指標(biāo)之內(nèi)并留有裕度；所有站的CPU負(fù)荷率在惡劣工況下不得超過(guò)60％，所有計(jì)算站、數(shù)據(jù)管理站、操作員站、歷史站

76、等的CPU負(fù)荷率在惡劣工況下不得超過(guò)40％ ；控制站、操作員站、計(jì)算站、數(shù)據(jù)管理站、歷史站或服務(wù)器脫網(wǎng)、離線、死機(jī)，在其它操作員監(jiān)視器上應(yīng)設(shè)有醒目的報(bào)警功能，或在控制室內(nèi)設(shè)有獨(dú)立于DCS系統(tǒng)之外的聲光報(bào)警；DCS應(yīng)采用合適的冗余配置和直至卡件的自診斷功能，使其具有高度的可靠性，系統(tǒng)的任何一個(gè)組件發(fā)生故障均不影響整個(gè)系統(tǒng)工作。 </p><p>　　DCS系統(tǒng)應(yīng)易于組態(tài)、易于實(shí)用和易于擴(kuò)展；系統(tǒng)

77、的報(bào)警、監(jiān)視和自診斷功能應(yīng)高度集中在CRT上，控制功能應(yīng)盡可能在功能和物理上進(jìn)行分散；主要控制器應(yīng)采用冗余配置，重要I/O點(diǎn)應(yīng)考慮采用非同一板件的冗余配置；系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)采用各種抗噪聲技術(shù)、包括光電隔離、高共模抑制比以及合理的接地和屏蔽；分配控制回路和I/O信號(hào)時(shí)，應(yīng)使一個(gè)控制器或一塊I/O板件損壞時(shí)對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行的影響盡可能小。I/O板件及其電源故障時(shí)，應(yīng)使I/O處于對(duì)系統(tǒng)安全的狀態(tài)，不出現(xiàn)誤動(dòng)；電子設(shè)備機(jī)柜的外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

78、的規(guī)定；機(jī)柜內(nèi)的模件應(yīng)能帶電插拔，而不影響其它模件的正常運(yùn)行。 </p><p>　　DCS設(shè)計(jì)完成后能保證以下安全原則:單一故障不應(yīng)引起DCS系統(tǒng)的整體故障。單一故障不應(yīng)引起鍋爐或汽機(jī)/發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)作或拒動(dòng)作?？刂乒δ艿姆纸M劃分應(yīng)使某個(gè)區(qū)域的故障將只是部分降低整個(gè)控制系統(tǒng)的控制功能，此類控制功能的降低應(yīng)能通過(guò)運(yùn)行人員干預(yù)進(jìn)行處理。控制系統(tǒng)的構(gòu)成應(yīng)能反映電廠設(shè)備的冗余配置，以使控制系統(tǒng)內(nèi)單一故障

79、不會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行設(shè)備與備用設(shè)備同時(shí)不能運(yùn)行。 </p><p>　　整個(gè)DCS的可利用率至少為99.98%。當(dāng)DCS系統(tǒng)通訊發(fā)生故障或運(yùn)行操作員站和LCD全部故障時(shí)，應(yīng)能確保安全停機(jī)，當(dāng)控制器單元發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)能保證穩(wěn)定負(fù)荷下安全停機(jī)。 </p><p><b>　　13.1電源部分 </b></p><p>　　系統(tǒng)

80、電源應(yīng)設(shè)計(jì)有可靠的后備手段(如采用UPS電源)，備用電源的切換時(shí)間應(yīng)小于5ms(應(yīng)保證控制器不能初始化)，同時(shí)，系統(tǒng)電源故障應(yīng)在控制室內(nèi)設(shè)有獨(dú)立于DCS之外的聲光報(bào)警；有條件的機(jī)組，DCS應(yīng)采用隔離變壓器供電。系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)雙回路供電，其中一路電源要采用UPS供電，并應(yīng)進(jìn)行定期切換試驗(yàn)； </p><p>　　UPS電源應(yīng)能保證連續(xù)供電30min，以確保安全停機(jī)、停爐的需要；采用直流供電方式的重要I/O板件

81、，其直流電源應(yīng)采用冗余配置。 </p><p><b>　　13.2通信部分 </b></p><p>　　主系統(tǒng)及主系統(tǒng)連接的所有相關(guān)系統(tǒng)(包括專用裝置)的通訊負(fù)荷率設(shè)計(jì)必須控制在合理的范圍(保證在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)不出現(xiàn)“瓶頸”現(xiàn)象)之內(nèi)，其接口設(shè)備(板件)應(yīng)穩(wěn)定可靠：連接到系統(tǒng)數(shù)據(jù)高速公路上的任一系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生故障都不應(yīng)導(dǎo)致通訊系統(tǒng)癱瘓或影響其它聯(lián)

82、網(wǎng)和系統(tǒng)和設(shè)備的工作；通信總線應(yīng)有冗余設(shè)置，冗余的數(shù)據(jù)高速公路在任何時(shí)候都能同時(shí)工作，通信負(fù)荷率在繁忙工況下不得超過(guò)30％，對(duì)于以太網(wǎng)則不得超過(guò)30％ ；通訊高速公路的故障不應(yīng)引起機(jī)組跳閘或使DPU(分散處理單元)不能工作；當(dāng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)生某個(gè)通訊錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)采取某種安全措施如切除故障的設(shè)備或切換到冗余裝置等；系統(tǒng)應(yīng)能在電子噪聲、射頻干擾和振動(dòng)都很大的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中連續(xù)運(yùn)行而不降低系統(tǒng)性能。</p><

83、;p>　　13.3 系統(tǒng)接地 </p><p>　　DCS的系統(tǒng)接地必須嚴(yán)格遵守技術(shù)要求，所有進(jìn)入DCS系統(tǒng)控制信號(hào)的電纜必須采用質(zhì)量合格的屏蔽電纜，且有良好的單端接地；DCS系統(tǒng)與電力系統(tǒng)共用一個(gè)接地網(wǎng)時(shí)，控制系統(tǒng)接地線與電氣接地網(wǎng)只允許有一個(gè)連接點(diǎn)，且接地電阻應(yīng)小于0.5Ω；重點(diǎn)處理好兩種接地：保護(hù)地(CG)和屏蔽地(AG)。保護(hù)地接至電廠電氣專業(yè)接地網(wǎng)，接地電阻小于2Ω；屏蔽地當(dāng)電

84、廠電氣專業(yè)接地網(wǎng)接地電阻不大于0.5Ω，直接接入電廠電氣專業(yè)接地網(wǎng)；當(dāng)電氣專業(yè)接地網(wǎng)接地電阻較大時(shí)，獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng)，接地電阻不大于2Ω；屏蔽地接地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離電廠大電流設(shè)備，如給水泵、磨煤機(jī)等，距離應(yīng)大于10m以上；模擬量信號(hào)(模入、模出，特別是低電平的模入信號(hào)，如熱電偶、熱電阻信號(hào)等)最好采用屏蔽雙絞線電纜連接，且有良好的單端接地。 </p><p>　　13.4 軟件部分 <

85、/p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該采用統(tǒng)一的組態(tài)技術(shù)和方法，操作系統(tǒng)應(yīng)選用適用于工業(yè)控制要求的穩(wěn)定的系統(tǒng)，應(yīng)用軟件的安全性和穩(wěn)定性應(yīng)能完全勝任工業(yè)控制；所有算法和系統(tǒng)整定參數(shù)應(yīng)駐存在各處理模件的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)，執(zhí)行時(shí)無(wú)須重新裝載；系統(tǒng)應(yīng)留有后繼開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的方式；在工程師站上應(yīng)能對(duì)系統(tǒng)組態(tài)進(jìn)行修改，不論該系統(tǒng)在線或離線，均能對(duì)系統(tǒng)組態(tài)進(jìn)行修改。增加或改變系統(tǒng)中的一部分內(nèi)容應(yīng)不必重新編譯整個(gè)系統(tǒng)的程序。 <

86、;/p><p>　　在編程或修改完成之后，系統(tǒng)組態(tài)程序應(yīng)能通過(guò)數(shù)據(jù)高速公路裝入到各有關(guān)處理模件而不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；所有程控邏輯的修改都在系統(tǒng)內(nèi)完成，而無(wú)需使用外部硬接線、專用開(kāi)關(guān)或其它替代物作為邏輯的組態(tài)輸入；應(yīng)提供方便查閱歷史數(shù)據(jù)的工具軟件；應(yīng)設(shè)計(jì)有對(duì)報(bào)警歷史、操作員操作歷史的記錄和查閱程度包；應(yīng)提供對(duì)事故順序記錄的主錄和查閱程序包；系統(tǒng)應(yīng)有對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的記錄和查閱功能，對(duì)于一般過(guò)程點(diǎn)應(yīng)能精確到一秒，重要事件

87、應(yīng)能記錄到毫秒級(jí)。系統(tǒng)應(yīng)有完善的在線診斷和離線診斷能力，查找故障的自診斷功能應(yīng)至少診斷至模件級(jí)故障，報(bào)警功能應(yīng)能使使用人員方便地辨別和解決各種問(wèn)題。</p><p>　　十四、PID控制原理</p><p>　　PID算法是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，由于其算法簡(jiǎn)單、魯棒性（系統(tǒng)抵御各種擾動(dòng)因素——包括系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、參數(shù)的不確定性，系統(tǒng)外部的各種干擾等的能力）好及可靠性高而被廣泛地應(yīng)用于過(guò)

88、程控制和運(yùn)動(dòng)控制中。尤其是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字PID控制被廣泛地加以應(yīng)用，不同的PID控制算法其控制效果也各有不同。</p><p>　　將偏差的比例（Proportion）、積分（Integral）和微分（Differential）通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，用這一控制量對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，這樣的控制器稱PID控制器。 </p><p>　　14.1模擬PID控制原理 </p&g

89、t;<p>　　在模擬控制系統(tǒng)中，控制器最常用的控制規(guī)律是PID控制。</p><p>　　常規(guī)的模擬PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖所示。 </p><p><b>　　+</b></p><p>　　r(t)+e(t)+u(t) y(t)</p><p>　　圖11 模

90、擬PID控制系統(tǒng)原理圖</p><p>　　該系統(tǒng)由模擬PID控制器和被控對(duì)象組成。圖中， r(t)是給定值， y(t)是系統(tǒng)的實(shí)際輸出值，給定值與實(shí)際輸出值構(gòu)成控制偏差e(t) </p><p>　　(te)=r(t)-y(t) （式－1） </p><p>　　e (t)作為PID控制的輸入，u(

91、t)作為PID控制器的輸出和被控對(duì)象的輸入。所以模擬PID控制器的控制規(guī)律為 </p><p>　　u(t) =Kp [e(t) + dt+Td ] （式-2） </p><p>　　其中：Kp ―― 控制器的比例系數(shù) </p><p>　　Ti－－ 控制器的積分時(shí)間，也稱積分系數(shù) </p><p>　　Td―― 控

92、制器的微分時(shí)間，也稱微分系數(shù) </p><p>　　14.1.1比例部分 </p><p>　　比例部分的數(shù)學(xué)式表示是：Kp*e(t)</p><p>　　在模擬PID控制器中，比例環(huán)節(jié)的作用是對(duì)偏差瞬間做出反應(yīng)。偏差一旦產(chǎn)生控制器立即產(chǎn)生控制作用，使控制量向減少偏差的方向變化。控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)Kp，比例系數(shù)Kp越大，控制作用越強(qiáng)，則過(guò)渡過(guò)程越快，控制過(guò)

93、程的靜態(tài)偏差也就越??；但是Kp越大，也越容易產(chǎn)生振蕩，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。故而，比例系數(shù)Kp選擇必須恰當(dāng)，才能過(guò)渡時(shí)間少，靜差小而又穩(wěn)定的效果。 </p><p>　　14.1.2積分部分 </p><p>　　積分部分的數(shù)學(xué)式表示是： </p><p>　　從積分部分的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以知道，只要存在偏差，則它的控制作用就不斷的增加；只有在偏差e(t)=0時(shí)，它的積分

94、才能是一個(gè)常數(shù)，控制作用才是一個(gè)不會(huì)增加的常數(shù)?？梢?jiàn)，積分部分可以消除系統(tǒng)的偏差。</p><p>　　積分環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)作用雖然會(huì)消除靜態(tài)誤差，但也會(huì)降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度，增加系統(tǒng)的超調(diào)量。積分常數(shù)Ti越大，積分的積累作用越弱，這時(shí)系統(tǒng)在過(guò)渡時(shí)不會(huì)產(chǎn)生振蕩；但是增大積分常數(shù)會(huì)減慢靜態(tài)誤差的消除過(guò)程，消除偏差所需的時(shí)間也較長(zhǎng)，但可以減少超調(diào)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)Ti較小時(shí)，則積分的作用較強(qiáng)，這時(shí)系統(tǒng)過(guò)渡時(shí)間中有可能產(chǎn)

95、生振蕩，不過(guò)消除偏差所需的時(shí)間較短。所以必須根據(jù)實(shí)際控制的具體要求來(lái)確定Ti。</p><p>　　14.1.3微分部分 </p><p>　　微分部分的數(shù)學(xué)式表示是：Kp*Td </p><p>　　實(shí)際的控制系統(tǒng)除了希望消除靜態(tài)誤差外，還要求加快調(diào)節(jié)過(guò)程。在偏差出現(xiàn)的瞬間，或在偏差變化的瞬間，不但要對(duì)偏差量做出立即響應(yīng)（比例環(huán)節(jié)的作用），而且要根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)

96、預(yù)先給出適當(dāng)?shù)募m正。為了實(shí)現(xiàn)這一作用，可在PI控制器的基礎(chǔ)上加入微分環(huán)節(jié)，形成PID控制器。 </p><p>　　微分環(huán)節(jié)的作用是阻止結(jié)構(gòu)變化。它是根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)（變化速度）進(jìn)行控制。偏差變化的越快，微分控制器的輸出就越大，并能在偏差值變大之前進(jìn)行修正。微分作用的引入，將有助于減小超調(diào)量，克服震蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，特別對(duì)髙階系統(tǒng)非常有利，它加快了系統(tǒng)的進(jìn)程。但微分的作用對(duì)輸入信號(hào)的噪聲很敏感，對(duì)那些噪聲較大

97、的系統(tǒng)一般不用微分，或在微分起作用之前先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波。 </p><p>　　微分部分的作用由微分時(shí)間常數(shù)Td決定。Td越大時(shí)，則它抑制偏差e(t)變化的作用越強(qiáng)；Td越小時(shí)，則它反抗偏差e(t)變化的作用越弱。微分部分顯然對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定有很大的作用。 </p><p>　　適當(dāng)?shù)剡x擇微分常數(shù)td，可以使微分作用達(dá)到最優(yōu)。</p><p><b>　　十

98、五、心得體會(huì)</b></p><p>　　這次設(shè)計(jì)的目的是掌握熱工設(shè)計(jì)規(guī)律，綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行全面的熱工控制設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練。目的已經(jīng)達(dá)到，有許多要求、標(biāo)準(zhǔn)心中雖然明確理解掌握但是要全力，全面的應(yīng)用在實(shí)際中，還有待于提高水平。 </p><p>　　雖然課程設(shè)計(jì)可能不是良好、優(yōu)秀，但是既然教學(xué)環(huán)節(jié)、課程設(shè)

99、計(jì)目的已經(jīng)達(dá)到，那么這次設(shè)計(jì)做的就是完全合格的。當(dāng)然還受軟件的熟悉，運(yùn)用程度的影響，所有這些必須得參加實(shí)踐，接觸實(shí)際工程設(shè)計(jì)中才能提高。</p><p><b>　　十六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范</p><p>　　[2] 何衍慶、黃海燕、黎冰編. 集散控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用（第三版）[M].化學(xué)工

100、業(yè)出版社，2009 </p><p>　　[3] 印江、馮江濤編. 電廠分散控制系統(tǒng)[M]. 中國(guó)電力出版社，2006</p><p>　　[4] 周榮富、陶文英編. 集散控制系統(tǒng)[M]. 北京大學(xué)出版社，2011</p><p>　　[5] 周澤魁主編. 控制儀表與計(jì)算機(jī)控制裝置[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　[6] 邊立秀等