热工保护与顺序控制

自动控制系统的功能

热工自动控制系统的功能：在锅炉点火、汽轮机冲转直至机组正常运行及事故处理的全过程中进行数据采集、参数自动调节、局部系统或辅机的顺序控制、联锁及保护等。

一个完整的自动控制系统包括几个子系统：计算机监控系统CMS（数据采集系统DAS）；模拟量控制系统MCS（机组协调控制系统）；锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）；汽轮机控制系统TCS（数字电液调节系统DEH）；旁路控制系统BPC；顺序控制系统SCS；报警系统ANN和其它一些辅助控制系统。

计算机监控系统能对数百个、甚至上千个运行过程参数进行高速实时采样，具有屏幕显示、越限报警、制表打印、操作指导、经济性能分析、事故追忆、历史数据记忆和事故分析等功能。

模拟量控制系统的功能是协调锅炉和汽机在自动控制状态下的工作，给锅炉和汽机调节系统发出指令，以适应机组调频调峰的需要。控制系统可接受自动负荷分配指令信号、手动给定指令信号和功率、频差信号，自动调节锅炉燃料量、空气量、给水量等，使锅炉主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、炉膛负压及汽包水位等被调量维持在规

定值。

炉膛安全监控系统的功能是在锅炉运行的各个阶段（包括启动和停炉过程）提供一套安全联锁及顺序控制，防止炉膛爆炸事故的发生。对燃烧设备、冷却风、密封风以及炉水循环泵等系统提供顺序控制和联锁保护，当设备有危险时发出主燃料跳闸指令，切断所有燃料及有关设备，并提供首次跳闸原因，便于故障分析和处理。

汽轮机控制系统的功能是对汽轮机在各种运行工况下进行监视和控制。它作为汽轮机的唯一控制手段，用来对汽轮机组进行启动，对并网、带负荷过程中的转速和负荷控制，并具有阀门管理、监视保护功能，当配有汽轮机监视仪表时，还可监视汽轮机的机械参数。

旁路系统的主要功能是改善机组冷、热、温态的启动特性，能自动满足机组滑参数启动的要求；当电网故障时，能快速（2～3s内）开启旁路阀，使锅炉维持最低负荷下稳定运行，达到停机不停炉的目的，从而使损失减到最小。

顺序控制主要用于主、辅机的自动启停操作和局部工艺系统的运行操作。顺序控制系统能按照预先规定好的顺序、时间或条件，使生产工艺过程中设备自动的依次进行一系列操作。也称为程序控制

或开关量控制。

开关量控制系统的基础知识

一、热工开关量变送器

热工开关量变送器也称逻辑开关或二位式控制器，任务是将被测物理量转换成开关形式的电信号。

1、压力开关：将被测压力转换为开关信号。

2、差压开关：传感器采用膜片或波纹管，将高、低压介质分别引入高低压侧，其差压△P作用于敏感元件上，使其发生位移，推动微动开关。

3、流量开关：多数采用差压方法测量，利用节流装置测得差压信号，通过开方关系得到流量信号。利用浮子式、挡板式流量开关或微动开关可测量断流信号。

4、液位开关：浮子式、电接触式、超声波式和电容式。

5、温度开关：固体膨胀式温度开关、气体膨胀式温度开关、热电阻和热电偶温度计。

6、行程开关：也称限位开关，装在预定位置上，当运动部件移动到此位置时，装在运动部件上的挡铁碰撞行程开关，使常闭触电断开，电路被切断，设备停止运行。

二、常用控制电器

热工控制回路中所使用的电器开关一般属于低压电器，即在交流1000V或直流1200V以下的起控制、保护和开关作用的电器设备。

㈠手动电器

1、按钮：最简单的手动主令电器，广泛应用于自动控制系统中，操作人员通过按钮对系统直接发出指令。分为启动和停止两类，启动按钮具有常开接点，停止按钮具有常闭接点。

2、组合开关：作用是引入电源或控制小容量电动机的启动，属于闸刀开关类型。

3、控制开关：是具有多种操作位置，能够换接多个电路的手动电器。一般来控制厂用电动机的启停、电动门的开关、联锁回路的接通和断开等。触点的断开和闭合的次序可以按照不同的要求进行组合。

㈡自动电器

1、电磁式继电器：预先调好某个定值，当超过或低于这个定值时继电器动作。分为电流继电器、电压继电器、中间继电器和时间继电器。

2、接触器：是一种可以频繁接通和切断交直流电动机等各种用电设备的主电路的自动开关。其触点的通断由电磁铁线圈来控制，因此可远距离自动

操作。可分为直流和交流两种。

㈢常用控制电器符号

热工保护的作用

当机组在启停和运行过程中发生危及设备和人身安全的故障时，自动采取保护或联锁措施，防止事故产生和避免事故扩大，从而保证机组的正常启停和安全运行。热工保护是通过对设备工作状态和机组运行参数的严密监视，发生异常时，及时发出报警信号，必要时自动启动或切除某些设备或系统，使机组维持原负荷运行或减负荷运行。当发生重大故障而危及机组设备时，停止机组运行，避免事故进一步扩大。

联锁是一种处理事故的控制技术，属于保护范畴。联锁是将被控对象通过简单的逻辑关系联系起来，使这些被控对象相互牵连，形成连锁反应，从而实现自动保护的一种控制方式。

热工保护包括锅炉机组的热工保护、汽轮机组的热工保护及机电炉大联锁保护三方面。

锅炉的热工保护

锅炉机组热工保护的内容取决于设备本身的结构、容量、运行方式和热力系统的特点。中等容量以上的锅炉机组一般都设有主汽压力高保护、水

位保护、直流锅炉断水保护、炉膛熄火保护及紧急停炉保护等。

锅炉机组的热工保护有以下几方面内容：

⑴限值保护：根据锅炉和辅机的运行工况对锅炉的最大出力和变负荷速度予以限制；对锅炉的各种调节阀门和挡板的最大、最小开度加以限位。

⑵联锁保护：锅炉在启停运行中，一旦出现误操作，联锁保护装置能自动加以制止；在锅炉运行中如某些辅机发生故障时，与其相关的设备立即动作，以避免事故进一步扩大。如锅炉运行中引风机因故障停止运行时，送风机也应立即停止运行，避免造成炉膛正压喷火。

⑶紧急停炉保护：当某些重要辅机发生故障时，应迅速降低锅炉的负荷或停止锅炉运行；当锅炉运行中某些主要参数超过允许值时，保护装置立即动作，采取紧急措施，直至紧急停炉保护，以免事故发生或扩大。

一、锅炉主汽压力高保护

1、汽压保护的重要性

锅炉运行过程中，若发生负荷下降过快或汽轮机甩负荷时，由于锅炉的蓄热量较大，必然造成主蒸汽压力升高，影响锅炉安全运行。为使主蒸汽压力迅速恢复，应减少燃料量，并投汽机旁路系统泄