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热工自动化
主讲人：向杰
一、热工自动化技术
热工自动化技术
热工自动化技术是一种运用控制理论、热能工程技术、智能 仪器仪表、计算机技术和其他信息技术，从而对生产过程实现 检测、控制、优化、调度、管理、决策，达到确保安全、增加 产量、提高质量、降低消耗、减员增效等目的的综合性高新技 术。
由于采用热工自动化技术之后，可以明显地降低生产成本和 能耗，能够给企业带来直接的经济效益，因此发电企业都非常 重视热工自动化产品的选择和使用，与此同时，热工自动化技 术对于节能减排也有着直接的贡献，因此国家对于这一领域的 技术开发，国产化产品的推广都非常重视。
二、分布式控制系统——DCS
通过一台计算机来集中协调、管理检测和控制系统，并把相应的 任务分配给多台承担具体控制职能和检测职能的微型计算机，分散 完成控制和检测任务。这种系统称为分布式控制系统(DCS)
分布式控制系统是对生产过程进行监视、控制、管理的一种新型 控制系统，它是计算机技术、信息处理技术、测量控制技术、网络 技术有机结合的产物。分布式控制系统既具有监视功能，又具有控 制功能，各功能之间通过网络进行数据通信，实现信息共享。其监 视、管理功能集中实现，即信息集中，便于运行人员及时准确掌握 全局和局部情况，进行综合监督、管理和调度。也可减少大量的控 制室仪表，这种集中管理和调度的功能通过带有键盘和CRT显示器 的通用操作站进行。
三、热工测量及仪表
热工测量
热工测量是测量技术中的一种，是指在热工过程中对各 种热工参数，如温度、压力、流量、液位、物位及位移等 的测量。
在火力发电厂中，热工测量是运行人员的耳目，通过热 工测量可以及时反映热工设备的运行工况，为运行人员提 供操作依据，为热工自动控制准确地、及时地提供信号， 保证热力设备安全、经济运行，实现自动控制，节省人力、 物力。
三、热工测量及仪表——温度计
温温度度：温度是衡量物体冷热程度的物理量。它反映物体内
部分子热运动的情况，分子热运动越快，物体的温度就越 高，反之温度就越低。
温度计的分类
膨胀式温度计
接
触
压力式温度计
式
仪
表热电阻温度计热电偶温计工作原理常用测量 范围
利用液体或固体受热时产生 热膨胀的特性
-200～700
利用封闭在一定容积中的气
体、液体或某些液体的饱和 蒸气受热时其体积或压力变
0～300
化的性质
利用导体或半导体受热后电 阻值变化的性质
-200～650
利用物体的热电性质 0～1600
非接触式仪表 辐射式温度计
利用物体辐射能随温度变化 的性质
60～200
三、热工测量及仪表——温度计
膨膨胀胀式式温温度计计的测温是基于物体受热时产生膨胀的原理，
三、热工测量及仪表——温度计 压力式温度计
可分为液体膨胀式和固体膨胀式两种。这里主要介绍一种双金 属温度计。
三、热工测量及仪表——温度计 1、水银和酒精温度计
三、热工测量及仪表——温度计
2、双金属温度计
它的感温元件通常绕成螺旋形，一端固定，另一端连接 指针轴。温度变化时，感温元件的弯曲率发生变化，并通 过指针轴带动指针偏转，在刻度盘上显示出温度的变化。
具体的操作控制，检测过程参数并与过程监控层进行信息交换。现 场控制层主要由现场控制站、输入／输出接口等设备组成。现场控 制站负责进行各种控制功能的实现，输入／输出接口主要用来连接 各种现场设备，如传感器、执行器、变颇和驱动装置等。在该层面 上，可靠性、实时性和数据交换的准确性是对现场的工艺过程进行 有效控制的基本要求。
在工程师站上，可以对控制系统进行离线配置和组态，对分布式 控制系统本身的运行状态进行监视和维护，对控制系统各参数进行 在线设定和修改。
在硬件上，工程师站一般采用商用计算机或工控机，也有的DCS 使用服务器充当工程师站的功能。一旦整个系统组态完毕，就不需 要在工程师站进行任何操作，除非工艺发生变化后需要重新组态， 或对控制程序进行在线修改。
过过程程监控控制层层又称车间监控层或单元层。过程监控层一般由服务
器、工程师站、操作员站和各种通信接口组成，用来实现对现场控 制层的各种信息进行处理和显示，对整个控制系统的控制算法和监 控界面进行组态。从通信需求来看，该层的通信网络要能够高速传 输大量信息数据和少量控制数据，因此也具有较强的实时性要求。
DCS的控制功能又是分散的，每个基础控制单元只控制若干个回 路，以避免局部的故障影响其它部分，即实现了危险分散，提高了 过程控制的可靠性。
二、分布式控制系统——DCS 对DCS的形象比喻
二、分布式控制系统——DCS DCS的体系结构图
二、分布式控制系统——DCS
现场控该制层层处于整个DCS系统的最底层，对现场工艺过程进行
操作员站的主要功能有：采集过程控制信息，建立数据库；对生 产过程进行各种显示，如总貌、分系统、趋势、系统状态、模拟流 程、历史数据、报警等；对各种信息制表或曲线打印及屏幕拷贝； 控制方式切换；在线变量计算以及指导操作等
二、分布式控制系统——DCS
工程师站
工程师站(Engineer Station，ES)是整个DCS进行组态的设备，用 来设计控制算法和开发人机监控界面。
二、分布式控制系统——DCS
操操作作员员站站操作员站(Operator Station，OS)是值班人员的中心操
作台，功能类似于一台常用的微机。它能把分散的回路信息和有关 生产过程的参数通过数据通道集中处理后，用一定的方式（图、表、 曲线）在屏幕上显示出来，实现对生产过程的集中监视和控制。
通过键盘和鼠标可以选择所希望了解的参数、图表等。操作人员 也可直接对控制回路的工作状态进行切换，如进行手动和自动切换。 操作员站可以单独使用，也可以多台组合起来形成一个操作中心， 每台操作员站完成不同的任务。
三、热工测量及仪表——温度计
压力式温度计
它的测温是基于密闭测温系统内蒸发液体的饱和蒸气压力和 温度之间的变化关系，而进行温度测量的。当温包感受到温度变 化时，密闭系统内饱和蒸气产生相应的压力，引起弹性元件曲率 的变化，使其自由端产生位移，再由齿轮放大机构把位移变为指 示值，这种温度计具有温包体积小，反应速度快、灵敏度高、读 数直观等特点
主讲人：向杰
一、热工自动化技术
热工自动化技术
热工自动化技术是一种运用控制理论、热能工程技术、智能 仪器仪表、计算机技术和其他信息技术，从而对生产过程实现 检测、控制、优化、调度、管理、决策，达到确保安全、增加 产量、提高质量、降低消耗、减员增效等目的的综合性高新技 术。
由于采用热工自动化技术之后，可以明显地降低生产成本和 能耗，能够给企业带来直接的经济效益，因此发电企业都非常 重视热工自动化产品的选择和使用，与此同时，热工自动化技 术对于节能减排也有着直接的贡献，因此国家对于这一领域的 技术开发，国产化产品的推广都非常重视。
二、分布式控制系统——DCS
通过一台计算机来集中协调、管理检测和控制系统，并把相应的 任务分配给多台承担具体控制职能和检测职能的微型计算机，分散 完成控制和检测任务。这种系统称为分布式控制系统(DCS)
分布式控制系统是对生产过程进行监视、控制、管理的一种新型 控制系统，它是计算机技术、信息处理技术、测量控制技术、网络 技术有机结合的产物。分布式控制系统既具有监视功能，又具有控 制功能，各功能之间通过网络进行数据通信，实现信息共享。其监 视、管理功能集中实现，即信息集中，便于运行人员及时准确掌握 全局和局部情况，进行综合监督、管理和调度。也可减少大量的控 制室仪表，这种集中管理和调度的功能通过带有键盘和CRT显示器 的通用操作站进行。
三、热工测量及仪表
热工测量
热工测量是测量技术中的一种，是指在热工过程中对各 种热工参数，如温度、压力、流量、液位、物位及位移等 的测量。
在火力发电厂中，热工测量是运行人员的耳目，通过热 工测量可以及时反映热工设备的运行工况，为运行人员提 供操作依据，为热工自动控制准确地、及时地提供信号， 保证热力设备安全、经济运行，实现自动控制，节省人力、 物力。
三、热工测量及仪表——温度计
温温度度：温度是衡量物体冷热程度的物理量。它反映物体内
部分子热运动的情况，分子热运动越快，物体的温度就越 高，反之温度就越低。
温度计的分类
膨胀式温度计
接
触
压力式温度计
式
仪
表热电阻温度计热电偶温计工作原理常用测量 范围
利用液体或固体受热时产生 热膨胀的特性
-200～700
利用封闭在一定容积中的气
体、液体或某些液体的饱和 蒸气受热时其体积或压力变
0～300
化的性质
利用导体或半导体受热后电 阻值变化的性质
-200～650
利用物体的热电性质 0～1600
非接触式仪表 辐射式温度计
利用物体辐射能随温度变化 的性质
60～200
三、热工测量及仪表——温度计
膨膨胀胀式式温温度计计的测温是基于物体受热时产生膨胀的原理，
三、热工测量及仪表——温度计 压力式温度计
可分为液体膨胀式和固体膨胀式两种。这里主要介绍一种双金 属温度计。
三、热工测量及仪表——温度计 1、水银和酒精温度计
三、热工测量及仪表——温度计
2、双金属温度计
它的感温元件通常绕成螺旋形，一端固定，另一端连接 指针轴。温度变化时，感温元件的弯曲率发生变化，并通 过指针轴带动指针偏转，在刻度盘上显示出温度的变化。
具体的操作控制，检测过程参数并与过程监控层进行信息交换。现 场控制层主要由现场控制站、输入／输出接口等设备组成。现场控 制站负责进行各种控制功能的实现，输入／输出接口主要用来连接 各种现场设备，如传感器、执行器、变颇和驱动装置等。在该层面 上，可靠性、实时性和数据交换的准确性是对现场的工艺过程进行 有效控制的基本要求。
在工程师站上，可以对控制系统进行离线配置和组态，对分布式 控制系统本身的运行状态进行监视和维护，对控制系统各参数进行 在线设定和修改。
在硬件上，工程师站一般采用商用计算机或工控机，也有的DCS 使用服务器充当工程师站的功能。一旦整个系统组态完毕，就不需 要在工程师站进行任何操作，除非工艺发生变化后需要重新组态， 或对控制程序进行在线修改。
过过程程监控控制层层又称车间监控层或单元层。过程监控层一般由服务
器、工程师站、操作员站和各种通信接口组成，用来实现对现场控 制层的各种信息进行处理和显示，对整个控制系统的控制算法和监 控界面进行组态。从通信需求来看，该层的通信网络要能够高速传 输大量信息数据和少量控制数据，因此也具有较强的实时性要求。
DCS的控制功能又是分散的，每个基础控制单元只控制若干个回 路，以避免局部的故障影响其它部分，即实现了危险分散，提高了 过程控制的可靠性。
二、分布式控制系统——DCS 对DCS的形象比喻
二、分布式控制系统——DCS DCS的体系结构图
二、分布式控制系统——DCS
现场控该制层层处于整个DCS系统的最底层，对现场工艺过程进行
操作员站的主要功能有：采集过程控制信息，建立数据库；对生 产过程进行各种显示，如总貌、分系统、趋势、系统状态、模拟流 程、历史数据、报警等；对各种信息制表或曲线打印及屏幕拷贝； 控制方式切换；在线变量计算以及指导操作等
二、分布式控制系统——DCS
工程师站
工程师站(Engineer Station，ES)是整个DCS进行组态的设备，用 来设计控制算法和开发人机监控界面。
二、分布式控制系统——DCS
操操作作员员站站操作员站(Operator Station，OS)是值班人员的中心操
作台，功能类似于一台常用的微机。它能把分散的回路信息和有关 生产过程的参数通过数据通道集中处理后，用一定的方式（图、表、 曲线）在屏幕上显示出来，实现对生产过程的集中监视和控制。
通过键盘和鼠标可以选择所希望了解的参数、图表等。操作人员 也可直接对控制回路的工作状态进行切换，如进行手动和自动切换。 操作员站可以单独使用，也可以多台组合起来形成一个操作中心， 每台操作员站完成不同的任务。
三、热工测量及仪表——温度计
压力式温度计
它的测温是基于密闭测温系统内蒸发液体的饱和蒸气压力和 温度之间的变化关系，而进行温度测量的。当温包感受到温度变 化时，密闭系统内饱和蒸气产生相应的压力，引起弹性元件曲率 的变化，使其自由端产生位移，再由齿轮放大机构把位移变为指 示值，这种温度计具有温包体积小，反应速度快、灵敏度高、读 数直观等特点