余热发电系统保护及控制原理总体介绍

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2、进入PH锅炉的汽包的水,由汽包底部的管道引入锅炉循环泵,通过强制循环,将汽包内的水送入蒸发器,蒸发出的饱和蒸汽再进入锅炉的汽包,经过汽水分离后送入锅炉的过热器,成为330℃过热蒸汽进入蒸汽主管道。
3、AQC锅炉的350℃过热蒸汽与PH锅炉的330℃过热蒸汽并汽后,进入汽轮机做功后,乏汽进入凝汽器冷凝成水,并进入汽来自百度文库机的热水井。
系统供电
硬件状态(控制器冗余、I/O模块、电源冗余)
设备联锁
启动连锁:设备在启动时必须满足的启动条件,启动(运行)后可以不满足。
运行连锁:设备在运行时必须满足的条件,如设备之间的连锁关系。
安全连锁:设备在运行时必须满足的设备本身的保护条件,如设备的温度、振动等。
注:设备、工艺参数联锁关系参考总体设计联锁关系图。
供油系统
由主油泵或高压交流油泵泵出的油被送到润滑油过滤器和油冷却器处,控制油压力调节阀将使油压保持在0. 8MPa以上,另外调整油冷却器入口冷却水量,控制油温度调节阀使汽机、发电机各处轴承入口处供油温度保持在35-45℃之间。
油路在润滑油过滤器入口处分为两条支路:
(1)一路到控制系统部分,控制油送到调节器主伺服电机,紧急停车阀及超速调节器导引阀等停车设施,为使控制油压波动最小,在管线上装有过压阀:注入润滑油压力为压力;
TSI 参数设置
DEH系统通过其AI和DI通道采集独立的TSI系统模拟量和开关输出信号。其中TSI系统主要监视的参数如下:
① 3个转速(三块卡件,卡件上需设定103%黄色和110%红色指示灯报警),DEH系统只采集TIS速度三选二110%ETS动作开关输出信号;
② 4个振动(二块卡件,卡件上需设定30um黄色和50um红色指示灯报警),DEH系统采集4个振动模拟量输出信号和对应的4个黄色报警时开关输出信号;
110%超速保护
当实际转速超过3300rpm时, DEH即送出“转速>110%”信号至ETS系统(硬件110%)。DEH接收到ETS动作信号后将所有阀门指令清零。脱扣后“110%超速试验”自动复位。
在110%超速试验时,首先将柜内的超速投切开关置于“电超速试验”位置。点击“110%超速试验”,系统自动进入“OPC禁止”状态,同时闭锁103%超速功能,硬件超速保护组件的动作定值为3302rpm,转速目标值自动设为3305rpm。当实际转速超过3090rpm时,103%超速保护应不动作。
一、发电工艺简介
二、DCS/DEH 保护
三、非电量保护(保护屏)
四、发电DCS系统运行常见问题分析及解决办法
发电工艺简介
余热发电系统工艺流程
从余热发电的工艺流程图我们可以看出,整个系统的设置是:一台PH锅炉,一台AQC锅炉,一台闪蒸器及锅炉给水系统,一套汽轮机发电机及其冷却水系统
蒸气的工艺流程
1、进入AQC锅炉的汽包的水,由汽包底部的管道引入锅炉的蒸发器,蒸发出的饱和蒸汽再进入锅炉的汽包,经过汽水分离后送入锅炉的过热器,成为350℃过热蒸汽进入蒸汽主管道。
传感器系统将机械量(如转速,轴位移等)转换成电参数(频率f,电感L等),传感器输出的电参数信号经过现场连线送到监测系统,由监测系统转换为测量参数进行显示、记录及相关的信息处理。
TSI的工作原理
目前应用广泛的传感器有:电涡流传感器,电感式速度传感器,电感式线性差动变压器和磁阻式测速传感器等。
前置器由高频振荡器、检波器、滤波器、直流放大器、线性网络及输出放大器等组成,检波器将高频信号解调成直流电压信号,此信号经低通滤波器将高频的残余波除去,再经直流放大器,线性补偿电路和输出放大处理后,在输出端得到与被测物体和传感器之间的实际距离成比例的电压信号。
振动、轴相位移、膨胀的报警值设置方法同上。
汽机紧急跳闸系统(ETS)
当下列任一情况出现时,ETS发出汽机跳闸指令,同时发出报警信号并在汽机监视保护系统操作面板上有首跳闸原因显示及记忆。
汽机转速>3300转/分(TSI 或 DEH,均三取二)
轴向位移过大
胀差过大
振动过大
润滑油压≤(三取二)
轴承回油温度>75℃(或)
自动控制回路逻辑
废气挡板操作
油系统及其作用
1、减少轴承的摩擦损失,并带走因磨擦产生的热量和由转子传来的热量;
2、向调节系统和保护系统装置供油,以保证其正常工作;
3、供给传动机构的润滑用油
4、供油过程中对管道及轴承起到清洗和防腐蚀的作用。
油系统组成
余热发电油系统的组成:主油泵、高压交流油泵、润滑交流泵、直流油泵、注油器、过滤器、冷却器、过压阀、启动排油阀、油雾风扇、油箱、单向阀及相关的管道和阀门。
(2)另一路为润滑路线,高压油由双重孔板及润滑油压调节阀来降至~左右,润滑油被送至汽机的每个轴承、减速机与发电机、减速啮合齿轮及盘车设施。
油泵联锁
油系统油泵的控制
DEH系统
DEH: Digital Electric-Hydraulic Control(缩写)
汽轮机数字电液调节控制系统
DEH 主要组成由DEH控制系统包括数据采集(DAS)数字电液调节系统(DEH)汽机紧急跳闸系统(ETS)和汽轮机监测保护仪表系统(TSI)
单冲量系统:系统采用汽包水位控制锅炉汽包水位控制阀的开度以达到控制汽包水位的目的,这就是一个单冲量系统。缺点:调节作用缓慢;负荷突然增大,产生“假液位”时,调节不及时等。
三冲量系统:系统采用蒸汽流量、给水流量、汽包水位所组成一个带前馈作用的串级控制系统,控制锅炉汽包液位控制阀的开度以达到控制汽包水位的目的,这就构成了一个三冲量系统。汽包水位是被控参数,是主冲量信号,蒸汽流量和给水流量是辅助冲量信号。系统将蒸汽流量和给水流量前馈到汽包液位调节系统中,一旦蒸汽流量或给水流量发生波动,不是等到影响到液位才进行调节,而是在这两个流量改变之时就能通过运算立即去改变调节阀开度进行校正,故大大提高了水位这个被调参数的调节精度。
推力轴承温度>110℃(或)
凝汽器真空≥(三取二)
发变组故障(来自发电机保护屏)
手动停机保护(包括界面手停、紧停按钮)
DEH停机保护(如转速通道全故障)
其他(冷却水泵全停、主汽门前电动截止阀12100MV 全关)
当ETS动作时,立即关闭自动主汽门、所有调速汽门
ETS 操作画面
ETS保护动作需同时满足下列条件:⑴某项ETS保护满足条件;⑵该项ETS保护保护投入。
③ 2个轴向位移(一块卡件,卡件上需设定<、>+黄色指示灯报警和<、>+红色指示灯报警), DEH系统采集2个轴向位移模拟量输出信号和对应的任意1个红色报警时开关输出信号;
④ 1个差胀(一块卡件,卡件上需设定<、>+黄色指示灯报警), DEH系统采集差胀模拟量输出信号和对应的黄色报警时开关输出信号(通常18MW及以上的机组安装);
目前在中国市场上,有许多国内外厂家的TSI产品在机组上投入运行。其中,使用较多的产品有美国本特利(BN)系列;德国菲利浦公司系列;日本新川公司的VM-3、VM-5系列等。集团发电机组主要是日本新川公司的VM-5系列等。
TSI的基本组成
无论是国产的TSI,还是进口的TSI;无论是由分立元件构成的TSI,还是由集成电路组成的TSI,或者是由微处理器芯片构成的TSI系统,从结构与组成的角度分析,它们均可由下图所示的三部分描绘:
设备联锁图
发电系统中冷却水泵,凝结水泵、锅炉给水泵、PH锅炉强制循环泵、真空泵或射水泵等均为两用一备或一用一备的工作方式。
自动控制回路
余热发电自动控制回路有:AQC汽包水位控制(三冲量),PH汽包水位控制(三冲量),AQC锅炉省煤器出口温度控制,主蒸汽旁路压力控制,闪蒸器蒸汽旁路压力控制,冷凝器水位控制,冷凝器最小流量控制,闪蒸器水位控制,冷却塔补水控制。
2、修改机组并网前升速阶段DEH转速优选程序:当汽轮机转速≤500rpm时,为避免在低速情况下转速的测量波动,采用原有“三选二”逻辑控制模式;当转速>500rpm时程序自动切换为“三选三”逻辑控制模式,即当任何一个进入DEH系统参与控制的转速偏差>100rpm或故障时,DEH系统发出ETS停机信号,连锁跳停汽轮机。
DEH调节系统主要功能
●汽机复位(挂闸):通过操作员站控制启动阀电机,建立安全油压,打开自动主汽门。
● 三种启动方式(就地启动/高调门手动启动/曲线启动)供选择。
● 功率控制方式(位闭环负荷控制、功率闭环负荷控制、主汽压力闭环控制
● 103%超速保护试验、电超速保护试验、机械超速保护试验。
● 超速保护功能(103%,关调门;110%,关所有阀门,停机)。
3、将TSI检测装置上三个转速信号转接入DCS系统中,在“转速控制”、“负荷控制”、“TSI”画面上添加TSI、DEH系统中共6个转速信号的显示,并将所有单个转速信号加入历史趋势。
超速保护主要有103%超速、110%超速及112%超速
103%超速保护
当实际转速超过3090rpm时,103%超速保护动作,快关高调门,DEH自动将目标值设定为3000rpm,当转速降至小于3070 rpm后,硬件超速保护OPC复位;当转速降至小于3050 rpm后,软件OPC复位,高调门重新开启,并维持汽轮机在3000 rpm转速下空转。OPC动作后“103%超速试验”自动复位。在进行103%超速试验时,系统自动退出“OPC禁止”,转速目标值自动升为3095rpm。
超速试验时的转速速率可以在转速负荷画面中修改。OPC动作时,界面上部的OPC指示灯应当为红色。
并网前,在103%试验时,当转速高于3090 时,软件和硬件103%均动作,使OPC电磁阀得电。当转速低于3070时,硬件OPC复位;当转速低于3050时,软件OPC复位。当软硬件OPC全部复位后,界面上部的OPC指示灯为绿色,同时OPC电磁阀失电。
ETS保护复位需同时满足下列条件:⑴所有造成ETS动作条件均恢复正常或所有造成ETS保护动作投切开关置切除位;⑵“ETS复位”按钮按下。
说明:ETS保护动作,如“主汽门关闭”信号为真,则AST电磁阀将复位(即AST电磁阀不带电)
DEH程序优化内容
1、删除ETS操作画面上ETS总保护投切按钮,同时删除程序中对应的逻辑;对各分项保护投切开关设置系统管理员权限(ETS复位、首出复位、紧急停机按钮等操作不受操作权限限制)。
控制器(CPU)
各种控制策略的执行者,是DCS系统的核心部分,采用的是英国欧陆T2550系列产品,每套控制器均有互为冗余的两个独立的DPU以及ELIN网络接口,DPU和I/O模件采用并行总线通讯,每个机架都是智能化的,可独立工作。
硬件状态(控制器冗余)
通讯网络
基于环形冗余Ethernet网,采用ELIN协议,令牌网方式,用于连接控制器与工程师站、操作员站等,完成各站的通讯和数据交换,传输速率100 Mbps。
TSI 参数设置方法(日本新川)
“SET”键实现进入下级菜单、上下滚翻等功能;
“▲” “▼”键实现数值的增加减少修改功能;
“CHECK”键实现数值的变化速率等功能;
例如:转速设置:通过“SET”和“▲”“▼”键设定”dan” 和”alm”参数值分别为3300和3090;设定之后可以通过仪表盘上的指针指示值判断设定值的正确性.
工艺流程方框图
DCS/DEH 保护
DCS系统概述
目前集团发电DCS系统主要采用英国欧陆公司生产的T2550控制器系列。上位机软件主要采用,二者结合起来,主要实现以下功能:
1、数据及实时状态监视2、设备控制及自动回路调节3、系统连锁及保护4、实时和历史报警显示5、历史趋势显示等功能6、报表采集及存储7、其它功能
DCS 系统保护主要组成
1、系统冗余保护
主要包括控制器、网络、电源、交换机等方面的冗余;
2、设备保护
主要包括设备自身保护及设备、工艺联锁保护;
3、油系统保护
主要包括调节系统、保护系统及系统润滑等。
操作站/工程师站
硬件设备采用的是工控机,操作系统为Windows 2000专业版,过程监控软件T3500/RT核心部分是通用的iFIX,通常情况下每台机组配置3台操作站和1台工程师站。操作站之间相互独立,互为备用。
● 自动同期(提供与同期装置的接口)。
● 机组并网后,DEH将自动带初负荷以防止逆功率运行。
● 主汽门活动试验、调门活动试验。
汽轮机监测保护仪表系统(TSI)
TSI主要用来在线监测对机组安全有重大影响的参数,以便在这些参数超过安全限值时,通过DEH和ETS控制汽轮机以实现安全停机。
TSI系统主要监视汽轮机的转速、振动、轴向位移等参数。信号处理后输出报警和4-20mA信号送至DEH和ETS。
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