600MW直流机组过热汽温调节系统

控制，例如，机组优化和性能计算、先进控制策略的实现等。由于计算站的主要功能是完成复杂的数据处理和运算功能，因此，对它的要求主要功能是完成复杂的数据处理和运算功能，因此对它的要求主要是运算能力和运算速度。机组运行优化也可以由一套独立的控制计算机和优化软件构成，只是在机组控制网络上设一接口，利用优化软件的计算结果去改变控制系统的给定值或偏置。

2.管理级

管理级包含的内容比较广泛，一般来说，它可能是一个发电厂的厂级管理计算机，可能是若干机组的管理计算机。它所面向的使用者是厂长、经理、总工程师、值长等行政管理或运行管理人员。厂级管理系统的主要任务是监测企业各部分运行情况，利用历史数据和实时数据预测可能发生的各种情况，从企业全局利益出发辅助企业管理人员进行情况，利用历史数据和实时数据预测可能发生的各种情况，从企业全局利益出发辅助企业管理人员进行决策，帮助企业实现其规划目标。

管理级属于厂级的，也可分成实时监控（SIS）和日常管理（MIS）两部分。实时监控是全厂各机组和公用辅助工艺系统的运行管理层，承担全厂性能监视、运行优化、全厂负荷分配和日常运行管理等任务，主要为值长服务。日常管理承担全厂的管理决策、计划管理、行政管理等任务，主要是为了厂长和各管理部门服务。

2.3分散控制系统(DCS)的特点

分散控制系统是一种以微处理器为基础，应用网络通信技术、计算机技术、CRT显示技术及过程控制技术构成的新型控制系统。DCS的应用改变了热电厂传统的生产操作手段，降低了能耗，改善了劳动条件，为机组的安全、经济运行提供了可靠的保证。与常规控制系统相比，DCS具有以下特点：

1.功能分层体系

DCS的层次化体系特点，充分体现了集中操作管理、分散控制的思想，便于运行人员对机组综合信息的获得和操作，同时使控制系统的危险分散。在热电厂的应用中，DCS的功能体系一般由直接控制级(又称过程控制级)、过程管理级组成。

直接控制级直接与现场各类设备(如变送器、执行器、温度仪表等)连接,对现场数据进行采集、处理,并通过总线与过程管理级交换信息。过程管理级主要包括监控计算机、操作站及工程师工作站。它综合监视过程各点的信息,集中显示操作,进行控制回路修改、参数组态、优化过程处理等。

2.功能齐全,操作方便

DCS可以提供多种显示画面，包括操作显示、成组显示、棒状图显示、趋势显示等，并可进行报警提示，操作指导，制表记录，历史数据存储和检索。多层显示结构适合电站特点，便于运行人员对整个生产过程的监视和操作控制，通过计算机事件顺序记录和事故追忆，可迅速判断并处理事故，恢复运行，减少停机时间。DCS强大的软件功能，可以实现复杂的控制、保护功能，从而保证机组的安全、可靠运行。同时，DCS人机界面友好，

- 5 -

沈阳工程学院毕业设计（论文）

运行人员可通过键盘、鼠标、轨迹球等多种输入设备，进行机组控制或系统组态、修改，而且，操作指令在短时间内便可得到执行。

3.可靠性高

从元器件选择、电路设计到系统配置、软件实现，DCS都具有很高的可靠性。在系统设计上广泛采用容错、冗余技术。过程处理器、电源和通讯总线，一般冗余配置，单项故障不会影响系统运行。重要的输入、输出通道冗余设置，并分配在不同模件上。操作员站之间互为备用，此外还具有软、硬件自诊断功能，并有故障报警提示，故障消除后可自动恢复工作，使设备的故障率大为降低。

4.扩展方便、组态灵活

目前的DCS具有开放的操作系统，开放的网络结构，扩展方便，组态灵活、直观。利用这些特点，在热电厂的扩建和改造中，可减少投资，缩短工期，大大节省工程成本。

5.增强了自动调节功能

DCS采用先进的控制理论和控制策略，实现了常规仪表无法完成的复杂的自动调节，提高了主参数的控制精度和自动调节投入率，从而节约了能源，提高了热电厂的经济效益。

6.通信功能强

DCS各站通过总线相连，系统内数据共享，并能与其他系统进行通讯、交换信息，可以节约大量控制电缆、一次元件、变送器等，并可减少备品配件的品种和数量，降低维护、管理的工作和费用。热电厂中利用DCS的通讯功能，在控制室内便可了解其他系统运行情况，便于快速、准确地协调整个生产过程的运行。

- 6 -

600MW直流机组过热汽温调节系统

3 过热汽温控制系统概述

3.1过热蒸汽温度控制的意义和任务

锅炉过热蒸汽温度是影响机组生产过程安全性和经济性的重要参数。现代锅炉的过热器是在高温、高压的条件下工作的，过热器出口的过热蒸汽温度是机组整个汽水行程中工质温度的最高点，也是金属壁温度的最高处。过热器采用的是耐高温高压的合金钢材料，过热器正常运行时的温度已接近材料所允许的最高温度。如果过热蒸汽温度过高，容易损坏过热器，也会使整齐管道、汽轮机内某些零部件产生过大的热膨胀变形而毁坏，影响机组的安全运行。如果过热蒸汽温度过低，将会降低机组的热效率，一般蒸汽温度每降低5~10℃，热效率约降低1%，不仅增加燃料消耗量，浪费能源，而且还将使汽轮机最后几级的蒸汽温度增加，加速汽轮机叶片的水蚀。另外，过热蒸汽温度降低还会导致汽轮机高压部分级的焓降减少，引起各级反动度增大，也对汽轮机的安全运行带来不利影响。所以，过热整齐温度过高或过低都是生产过程不允许的。

过热汽温控制的任务是维持过热器出口主蒸汽温度在允许的范围内，并对过热器进行保护，使管壁金属温度不超过允许的工作范围。正常运行时，一般要求过热器出口蒸汽温度与额定值偏差不超过±5%。

3.2被控对象动态特性分析

控制对象是控制系统的一个重要组成部分。它的输出信号是要求控制的被调量；它的输入信号是引起被调量变化的各种因素，一般对于不同的输入信号所引起的被调量的变化特性是不同的，要了解对象的动态特性，就要了解各通道的动态特性。

影响过热出口蒸汽温度变化的原因很多。如蒸汽流量变化、燃烧工况变化、锅炉给水温度变化、进入过热器的蒸汽温度变化、流经过热器的烟汽温度和和流速变化、锅炉受热面污垢等。归纳起来主要有：１蒸汽流量扰动下；２烟汽热量扰动下；３减温水量扰动下。本次课题是以减温水的扰动为例来研究过热汽温控制系统。

过热汽温调节对象的动态特性是指引过热汽温变化的扰动与汽温之间的动态关系。引起过热蒸汽温度变化的原因很多，如蒸汽流量变化、燃烧工况变化、进入过热器的蒸汽温度变化、流过过热器的烟汽温度和流速变化等。归结起来，过热汽温调节对象的扰动主要来自三个方面：蒸汽流量变化(负荷变化)，加热烟汽的热量变化和减温水流量变化(过热器入口汽温变化)。通过对过热汽温调节对象做阶跃实验，可得到在不同扰动作用下的对象动态特性。它们均为有迟延的惯性环节，但各自的动态特性参数值有较大差别。其中τ为延迟时间，Ｔc为响应时间，P为自平衡系数。

- 7 -

沈阳工程学院毕业设计（论文）

3.2.1锅炉负荷扰动下过热汽温的阶跃响应曲线

????

图 3.1 阶跃响应曲线

图3.1所示：当锅炉负荷扰动时，蒸汽流量的变化使沿整个过热器管路长度上各点的蒸

汽流速几乎同时改变，从而改变过热器的对流放热系数，使过热器各点的蒸汽温度几乎同时改变，因而汽温反应较快。所以在负荷扰动下，汽温的迟延和惯性比较小。 3.2.2烟汽热量扰动下过热汽温的阶跃响应曲线

????

图 3.2 阶跃响应曲线

图3.2所示：烟汽热量扰动(烟汽温度和流速产生变化)时，由于烟汽流速和温度的变化

- 8 -