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目录

TOC\o1-3\h\u11第1章绪论 2

15994第2章300MW汽轮机DCS系统总体设计方案 4

153092．1DCS系统结构设计 4

133452．2系统硬件设计 5

275642．3DCS系统冗余设计 5

202632．3．1CPU冗余 6

8542．3．2I／o冗余 7

51432．4DCS系统通信网络 7

159592．5本章小结 7

15545第3章汽轮机DCS系统过程控制方案的设计 8

210253．1汽轮机过程控制方案设计 8

21633．2汽轮机调速系统 9

187653．3热井水位调节系统 9

176663．4设备控制 9

66643．5本章小结 10

31162第4章汽轮机DCS系统保护方案的设计 11

227274．1ETS系统 11

127714．2汽机启动准备 11

127264．3系统接地保护 12

1781第5章汽轮机DCS系统现场检测设计 13

262395．1DCS系统现场测点分布 13

20928参考文献 14

第1章绪论

1.1摘要

汽轮机主要分为电站汽轮机、船舶汽轮机和工业汽轮机，工业汽轮机广泛用于石化、电力、冶金、建材、环保、能源综合利用等工业领域，具有转速高、热力参数、功率及转速变化范围大的特点，是大型工业装置中的关键动力设备。传统方式下，汽轮机的启停过程是由运行人员按照运行规程完成的，运行过程中的状态监视和数据管理也多依赖于运行人员的经验；而其控制系统多采用机械液压控制系统，这种结构组成造成了调节精度低和自动化程度低的缺点；汽轮机在运行过程中，当运行参数发生变化危及系统安全时，安全有效的保护措施也是必要的。因此，为保证汽轮机运行的安全性、可靠性、经济性，必须设计出具有良好的通用性、可靠性和性价比优越的集散控制系统。本文致力于汽轮机的控制和管理，以汽轮机DCS系统为核心，讨论了汽轮机的控制过程，保护原理和数据管理，并详细介绍了其实现方法，很好的实现了控制的有效性，系统工作的稳定性以及保护系统的可靠性，是实现工厂智能控制和管理的重要一步。

1.2课题背景与意义

汽轮机是将蒸汽的热能转换成旋转机械的动能的设备，与其它热力发动机，如燃气轮机、内燃机一样，使目前世界上最重要的原动力之一。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，前者也被称为发电汽轮机，后者称为工业驱动汽轮机。近几十年来，随着工业的发展，工业汽轮机为各类工业部门提供动力，形成了一个新兴的工业部门，在国民经济中起着重要的作用。不同用途对汽轮机提出了不同的要求，发电用汽轮机必须使其输出电力的电压、电流和频率达到要求，这要求汽轮机必须具有负荷调节的手段；在不同的运行方式下，这些参数之间可能相互制约，互相影响，同时，为了满足汽轮机安全、稳定、经济运行的需要，这就要对汽轮机其它参数，设备进行控制和调节。但是当这些参数，超过调节系统能够控制的范围而危及汽轮机安全时，必须紧急停止汽轮机的运行，所以必须配备保护系统，我们一般称保护系统为ETS。

传统方式下，汽轮机的启动、停机过程是由运行人员按照运行规程，通过人为设定转速、负荷、压力等目标值和变化速率来完成的，这种启动方式多依赖于运行人员的经验。随着自动化技术的发展，自动化装置已经成为工业生产过程中的重要组成部分，DCS分散控制系统(DistributedControlSystems)是以微处理器为基础，全面融合计算机技术、测量控制技术、网络数字通讯技术、显示与人机界面技术而成的现代控制系统。DCS系统是一种集中管理、分散控制的控制系统，它包括四个最基本的组成部分：现场控制站、工程师站、操作员站和系统网络。工业汽轮机多采用机械液压控制系统，而其结构组成决定了其自身难以克服的缺点，即调节精度低，自动化程度低，难于与DCS等控制系统通信，工作特性固定，调节功能少；而适用于工业汽轮机的性能优良、可靠性高、通用性好、性价比高的电液控制系统，能很好的克服液压控制带来的不便。所以本系统为满足各方面要求，集控制、保护和管理为一体，适合现代化生产要求。

1．3论文的研究内容

本文主要是设计300MW汽轮机的DCS系统，方便用户控制和数据的管理，同时为了满足用户对汽轮机的自动控制和实时保护，本DCS系统也包括汽轮机的自动控制系统和ETS紧急跳闸保护系统，主要的研究内容包括：

1．汽轮机DCS系统过程控制的设计，包括转速调节，为方便与DCS系统的融合，以及调节精度和自动化程度上考虑，本系统采用电液控制系统；以及热井水位调节，确定控制策略，保证热井安全水位。

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