热工自动化概述

1热工自动化概述

North China Electric Power University 第一章热工自动化概述第一章热工自动化概述§1.1 热工自动化概况§1.2 常见的热工自动化系统§1.3 热工控制系统的组成§1.4 常规PID调节器常规PID调节器§1.5 热工控制系统的运行评价§1.6 SAMA图SAMA图1 North China Electric Power University 第一章热工自动化概述§1-1 热工自动化概况2 North China Electric Power University 第一章热工自动化概述一、自动化领域发生了革命性的变化? 芯片技术：促进了自动化技术由“模拟”向“数字” 芯片技术：促进了自动化技术由“模拟” 数字” 时代的飞跃；?网络信息技术：分布式工业自动控制系统（DCS: 网络信息技术：分布式工业自动控制系统（DCS: Distributed Control System）为实现先System）进的工业自动化系统提供了强有力的硬件、软件平台。软件平台。3 North China Electric Power University 第一章热工自动化概述?自动控制理论：自动化技术由基于微分方程、传递函自动控制理论：数的古典理论阶段进入基于状态空间法和最优化方法的现代理论阶段，进而，逐步发展到基于专家系统、模糊控制和人工神经网络的智能时代。? 信息处理技术：数据高速传输、数据压缩存储、数据信息处理技术：融合、数据挖掘等技术的发展，为实现基于信息集成的生产过程的控制与管理现代化奠定了基础。4 North China Electric Power University 第一章热工自动化概述二、电力的发展趋势1. 国民经济的飞速增长，增加了对能源的需求量，国民经济的飞速增长，增加了对能源的需求量，电力工业逐渐发展为大电网、大机组、高参数、电力工业逐渐发展为大电网、大机组、高参数、高度自动化。动化。2. 由于高参数、大容量机组发展迅速，装机数量日益增多，因此对机组自动化的要求也日益提高，以“4C” 益增多，因此对机组自动化的要求也日益提高，以“4C” （计算机、控制、通信、CRT）技术为基础的现代火电机（计算机、控制、通信、CRT）技术为基础的现代火电机组热工自动化技术也相应得到了迅速发展。其中，具有代表性的是80年代微机分散控制系统（DCS）的问世和日代表性的是80年代微机分散控制系统（DCS）的问世和日益完善，并广泛应用于大机组的自动控制。5 North China Electric Power University 第一章热工自动化概述3. “厂网分开，竞价上网”的电力改革基本完成，厂网分开，竞价上网” 形成了“五大发电集团” 形成了“五大发电集团”：中国电力投资集团公司、中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国国电集团公司、中国华电集团公司；“两大电网” 司、中国华电集团公司；“两大电网”：国家电网公司、中国南方电网有限责任公司。4. “七五”、“八五”期间，我国电力工业所建主七五” 八五” 力机组大多还是300MW机组，但也开始建设600MW级机组。力机组大多还是300MW机组，但也开始建设600MW 级机组。5. “九五”期间，我国电力建设的机组主力将逐步九五” 转为以600MW机组为主。转为以600MW机组为主。

6 North China Electric Power University 第一章热工自动化概述四、大型火电机组的特点1. 监视点多（600MW机组I ／O点多达3000～5000个，监视点多（600MW机组I 点多达3000～5000个随着发电机随着发电机- 变压器组和厂用电源等电气部分监视纳人DCS之后，DCS之后，I／O点已超过7000个）; 点已超过7000个2. 参数变化速度快和控制对象数量大（600W机组超参数变化速度快和控制对象数量大（600W 过1300个）; 1300个3. 各个控制对象特性

时变、时滞、相互间关联耦合、各个控制对象特性时变、时滞、相互间关联耦合、环境强干扰；4. 由高度计算机化的单元机组集控取代传统的机、由高度计算机化的单元机组集控取代传统的机、炉、电分别人工监控。自动化系统的功能也已从单台辅电分别人工监控。机和局部热力系统发展到整个单元机组的检测与控制。机和局部热力系统发展到整个单元机组的检测与控制。7 North China Electric Power University 第一章热工自动化概述5. 随着整个单元机组自动化的不断完善以及电网发展的需要，发展的需要，火电厂热工自动化的功能必然会和调度自动化系统（自动化系统（automatic dispatch system，ADS）相协调system，ADS）而实现电网的自动发电控制（AGC）而实现电网的自动发电控制（AGC）。6.厂级实时监控信息系统（Supervisory Information 厂级实时监控信息系统（System in Plant Level，简称SIS），是集过程实时监测、Level，简称SIS）是集过程实时监测、优化控制及生产过程管理为一体的厂级自动化信息系统,实现机组的安全经济运行的有效手段。实现机组的安全经济运行的有效手段。8 North China Electric Power University 第一章热工自动化概述五、热工自动化的意义热工自动化的意义1. 在机组正常运行过程中，自动化系统能根在机组正常运行过程中，据机组运行要求，自动将运行参数维持在要求值，据机组运行要求，自动将运行参数维持在要求值，以期取得较高的效率（如热效率）以期取得较高的效率（如热效率）和较低的消耗如煤耗、厂用电率等）（如煤耗、厂用电率等）。9 North China Electric Power University 第一章热工自动化概述2. 在机组运行工况出现异常，如参数越限、在机组运行工况出现异常，如参数越限、辅机跳闸时，自动化设备除及时报警外，还能迅速、机跳闸时，自动化设备除及时报警外，还能迅速、及时地按预定的规律进行处理。这样，既能保证机组设时地按预定的规律进行处理。这样，既能保证机组设备的安全，又能保证机组尽快恢复正常运行，备的安全，又能保证机组尽快恢复正常运行，减少机组的停运次数。组的停运次数。例如，例如，RUN BACK （自动快速减负荷）、RUN BACK（自动快速减负荷）UP（强增负荷）UP（强增负荷），RUN DOWN（强减负荷）、FAST DOWN （强减负荷）CUT BACK（FCB，负荷快速切回或称快速甩负荷）BACK（FCB，负荷快速切回或称快速甩负荷）等功能。等功能。10 North China Electric Power University 第一章热工自动化概述3. 当机组从运行异常发展到可能危及设备安全或人身安全时，自动化设备能适时采取果断措施进行处理，身安全时，自动化设备能适时采取果断措施进行处理，以保证设备及人身的安全。如锅炉主燃料跳闸（以保证设备及人身的安全。如锅炉主燃料跳闸（master fuel trip，MFT）、汽轮机监测系统（TSI）和汽轮机紧trip，MFT）汽轮机监测系统（TSI）急跳闸系统（ETS）急跳闸系统（ETS）等。4. 在机组启停过程中，自动化设备又能根据机组启在机组启停过程中，动时的热状态进行相应的控制，动时的热状态进行相应的控制，以避免机组产生不允许的热应力而影响机组的运行寿命，即延长机组的服役期。的热应力而影响机组的运行寿命，即延长机组的服役期。如汽轮机的计算机应力估算和寿命管理系统，如汽轮机的计算机应力估算和寿命管理系统，汽轮机自启停系统(turbine 启停系统(turbine automatic system，TAS)。system，TAS)。11 North China Electric Power University 第一章热工自动化概述5. 随着电网的发展，对自动发电控制（automatic 随着电网的发展，对自动发电控制（generation control，AGC ）的要求日趋严格。AGC 是现control ，AGC）的要求日趋严格。