汽轮发电机设计方案细则1

汽轮发电机热控设计方案细则
1.总则:
为了充分满足甲方对汽轮发电机的自控要求，充分发挥DCS 系统的功能，提出以下技术方案供讨论。

在该设计方案中原则上对设计院的控制原则系统图中的测点、控制原则予以保留、优化。

在保护系统的设计上放弃了原设计的采用常规继电器联锁的方案，采用独立的PLC来完成。

功能比采用常规继电器的控制联锁系统有很大的扩展。

提高了联锁保护系统的性能。

减少了系统的复杂程度。

大大提高了系统的可靠性。

GE公司是全世界最大的电气公司，他的产品可靠性非常高，无论在航空、航天还是在电厂、化工、轻工等各个行业上GE的PLC组件都被证明是最可靠的产品。

作为电厂的联锁保护系统在大型火力发电厂中国外几乎全部，国内大部分都采用PLC来完成，所以在我们设计的方案中联锁保护采用PLC来完成应该在技术上是没有风险的。

GE的PLC不仅单卡件MTBF极高，在组成非冗余系统时其MTBF也达20小时左右。

2.控制方案：
每台汽轮发电机组设置2个柜式仪表盘，2个操作台，两台机组公用一个柜式仪表盘作配电盘。

配电仪表盘为两台汽轮发电机组仪表系统配电但是电源系统是各自独立的，互不影响。

每台汽轮发电机组设置的2个柜式仪表盘上安装联锁保护系统的仪表、
备用仪表、各变送器的配电器、DCS系统的数据采集及联锁保护系统用的PLC组件，各阀门及泵、电动机的控制及联锁开关。

操作台部分安装计算机、显示器、部分重要的备用显示仪表、手操器、紧急按钮、开关、联系信号等。

充分考虑人机联系。

操作简便、可靠、方便。

DCS系统与备用仪表共用、进DCS的信号均采用配电器供电，安全可靠并且一旦DCS或备用仪表接线或产生部分故障互不影响，达到互为备份的目的。

除氧给水系统根据用户要求可以并入汽轮发电机系统，也可以单独设置一个操作台完成。

3.联锁保护系统:
两台机组的联锁保护系统稍有不同，其中CC12的要稍复杂一些，但基本原则两者均相同,差别在于冷凝器部分。

采用PLC组件来完成汽轮发电机组的联锁保护、油泵启动、汽轮发电机组的故障启动禁止、盘车系统联锁等功能不仅系统简单（可以简单改变控制逻辑），而且可靠性大大提高。

我们知道：继电器控制系统随着系统功能的增多，继电器数目大大增加，可靠性成正比下降。

而相比PLC系统可靠性仅与一次部件有关，与逻辑复杂程度几乎无关，而且PLC的操作系统在底层，经过GE公司在很多场合测试过，是相当可靠的，逻辑组态也相当方便。

具体联锁框图见投标书附图。

为了理解方便叙述如下：
（以CC12为例）
故障停机条件：
当发生以下情况之一时停机：
汽轮发电机转速升至3360r/min; (信号来自转速表，I、II值报警，III值停机。

转速表输出接点信号。

转速信号DCS显示用频率变送器完成，但过低于过高时不准，故只用来报警，不用来停机) 汽轮机轴位移至+1.3mm,-0.6mm;（信号来自轴位移发送器，I、值报警，II值联锁停机，同时发送器输出4－20mA模拟信号供DCS 使用，当该模拟信号超限时也报警、发停机信号，双冗余）凝汽器真空低至-0.06MPa;（用压力变送器发报警、停机信号，同时用压力－真空控制器发停机信号。

如果两个信号不一至则报警，延时停机）
润滑油压力低至0.02MPa; （用压力变送器发报警、停机信号，同时用压力控制器发停机信号。

如果两个信号不抑制则报警，延时停机）
轴承回油温度高至75^C;（用热电阻测轴承回油温度，I、II值报警，III值停机）
发电机主保护动作;（电气专业来继电器信号，报警、停机）
安全油压力降至0.3Mpa;（压力变送器来信号，I、II值报警，压力控制器来信号停机）
油箱油位低至警戒线以下;（油箱油位变送器来信号，I、II值报警，III值停机）
中压抽汽压力高; （压力变送器来信号，I、II值报警，压力控制器来信号停机）
低压抽汽压力高; （压力变送器来信号，I、II值报警，压力控制器来信号停机）
主蒸汽压力异常；（压力变送器来信号，过高或过低危及机组安全I、II值报警，III值可以人工介入确定是否停机，经延时人工不确定是否停机也按停机处理）
主蒸汽温度异常；（测温热电偶来信号，过高或过低危及机组安全I 、II值报警，III值可以人工介入确定是否停机，经延时人工不确定是否停机也按停机处理）
停机过程关闭自动主汽门（磁力断路油门电磁铁动作），关闭抽汽逆止门（抽汽逆止门水压电磁铁动作），关调速汽门电磁铁（青岛汽机可能是机械的，如果是机械的就不用电控）。

真空破坏门原则上大机组才有控制，为了本系统自动化程度较高也可以采用，但因小机组转子转动惯量小，紧急停机时间不太长，通常不一定采用开真空破坏门紧急停机。

紧急停机系统设有直接的停机按钮、发电机解列按钮、以及发电机解列汽轮机不停机的禁止停机开关以供需要时使用。

联锁保护系统采用直流220V电源，双环路供电，确保安全。

汽轮发电机组禁止开机条件：
当汽轮发电机组发生以下情况之一时DCS系统禁止汽轮发电机组启动：
润滑油温度低于25^C;(润滑油温度热电阻)
润滑油压力低于正常数值;(润滑油压力变送器)
主蒸汽温度低于汽缸温度50^C(主蒸汽温度热电偶,缸壁热电偶) 轴位移超限;
汽轮机上下缸温差大于50^C;
轴振动超限不许并网, 等待处理,过时不处理紧急停机;
汽轮机空载不能维持合格转速,甩负荷不能维持合格转速不能并网,等待处理,过时不处理紧急停机;
润滑油泵与循环泵联锁：
当润滑油压力降至0.09Mpa启动交流高压油泵;(压力控制器发信号)
当润滑油压力降至0.054Mpa启动交流油泵; (压力控制器发信号)
当润滑油压力降至0.04Mpa启动直流油泵; (压力控制器发信号) 当润滑油压力降至0.015Mpa停盘车; (压力控制器发信号)
停机后电动油泵正常情况应该继续运行3－4小时发停电动油泵信号。

停机1小时，后汽缸温度低于50^C时，停循环泵，开备用水门，如果高于50^C则继续开循环泵。

高压加热器阀门联锁:
当高加水位超限(液位变送器发I、II值报警信号，如果无法降低水位，被DCS判断为高加爆管，液位浮球控制器动作时)：关闭高加进水门；
关闭高加出水门；
开高加旁同门；
开高加疏水门。

实际上是切除高压加热器。

4．自动调节系统：
为了确保系统自动高效工作设置了自动控制系统：
两台机组采用负荷协调控制，控制方法如下：
CC12机组从系统来看比CB12控制余量大，因为可以有凝汽量控制余度。

总体控制方法是控制同步器伺服电动机，该电机基本性能与电动执行器相似，具有正反转通电控制的性能，同时具有位置反馈。

在汽轮发电机组未并网时该电机可以控制汽轮机转速，但当并网同步以后该电机即控制汽轮发电机功率，所以控制该电机可以控制汽轮发电机输出功率，所以控制同步器伺服电机可以改变凝汽量从而改变汽轮发电机出力。

但是CC12中间有两级抽汽，该部分是通过液压系统调节抽汽隔板自动维持恒定汽压输出的。

对于CB12机组由于是背压机组，虽然也有抽汽调节隔板，但背压部分调节余量很小。

所以本方案采用联网负荷协调控制方案，可以根据整体出力情况要求调节CC12及CB12的同步器开度，这样可以调节CB12在系统中的出力（包括背压汽的汽量），以达到自动控制的目的。

两台汽轮机的负荷量可以在DCS屏幕上输入发电量、背压汽量，自动调节出力。

同时将该负荷信号通过网络传递到锅炉自动调节系统，设置锅炉出力情况，对于锅炉的负荷改变分配可以有两种情况选择；1.其中选定的一台锅炉改
变负荷,当改变到一定的程度后再改变指定的另一台锅炉的负荷,最后再改变第三台锅炉的负荷。

优点是可以保证有一部分锅炉在满负荷状态下工作，效率较高，可控性较好。

2.三台锅炉均等改变负荷,优点是平均每台锅炉负荷变化量较小.两种情况各有利弊,在改造后的锅炉控制系统中这两种情况可以自由选择。

汽机、除氧给水系统还设有以下自动调节项目:
汽机均压箱自动调节;
高加水位自动调节;
除氧器水位自动调节；
除氧器压力自动调节；
给水母管压力自动调节；
冷凝器水位自动调节；
以上自动调节系统均属常规自动调节系统，具体见标书的附图。

其中给水母管压力调节采用调节给水泵液力耦合器油机构电动执行器，冷凝器水位调节采用调凝结泵转速（变频法）。