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模拟量控制系统〔MCS〕一

概述

火力发电厂大型单元机组是典型的热工过程系统。

单元机组是由锅炉、汽轮机、发电机和辅机设备构成的庞大的设备群。

工艺流程复杂，主、辅设备众多，管道纵横交错。

随机组容量的增大、蒸汽参数的提高，整个机组有几千个参数需要监视、操作或控制，运行方式多样，切换关系复杂，对象特性多变，因而单元机组是一个典型的多输入多输出相互耦合的复杂控制对象。

大型机组的自动化水平关系到机组的平安、高效运行，同时也决定了运行人员的工作环境与劳动强度。

目前，许多控制系统已逐步把常规控制与计算机控制结合起来，甚至全部采用计算机进行控制。

例：350mw机组DCS控制系统6400个I/O点13对冗余的DPU站

600mw机组DCS控制系统7000多个I/O点

DCS的功能

DCS覆盖的控制功能：

机组数据采集系统〔DAS〕；

机组模拟量控制系统〔MCS〕；

机组顺序控制系统〔SCS〕；

锅炉炉膛平安监视系统〔FSSS〕；

汽轮机数字电液控制系统(DEH)

旁路控制系统〔BPS〕

汽轮机监测仪表〔TSI〕

电气逻辑控制系统〔ECS〕等。

尽管目前辅助(输煤、化水、除灰、脱硫)系统多数由PLC实现控制，但有DCS覆盖辅助系统的趋势。

大型单元机组生产流程示意图

1-汽轮机高压缸；2-汽轮机中、低压缸；3-发电机；4-高压缸调汽门；5-汽包；6-炉膛；7-烟道；

8-过热器减温器；9-再热器减温器；10-送风机；11-一次风机；12-中、低压缸调汽门；

13-烟道挡板；14-引风机；15-凝汽器；16-凝结水泵；17-低压加热器；18-除氧器；

19-给水泵；20-高压加热器；21-给水调节机构；22-燃料量控制机构；23-喷燃器；24-调风门

25-水冷壁管；26-过热器；27-再热器；28-省煤器；29-空气预热器；30-补充水；31-除尘器

32-除灰系统；33-烟囱；34-制粉系统；35-原煤

大型单元机组的主要构成系统

燃料系统

风烟系统

汽水系统

循环水系统

发配电系统

灰渣系统等

一、协调控制级

协调控制级负责协调锅炉和汽轮发电机的运行，接受外部负荷指令经过运行限制后，产生锅炉负荷指令MB和汽轮发电机负荷指令MT。系统提供了滑压和定压运行方式。

负荷控制系统能在以下四种方式中的任何一种运行：

1.机炉协调控制方式

锅炉和汽轮机控制系统同时接受机组负荷指令，也同时考虑机组稳定运行的一种控制方式，该方式下机组可以接受一次调频和二次调频信号。

2.锅炉跟随控制方式

机组的出力靠汽轮机调节汽门开度的大小决定，锅炉根据汽轮机的运行状况，自动维护机前压力稳定的一种控制方式。

3.汽轮机跟随控制方式

机组的出力靠锅炉燃料量的大小决定，汽轮机自动维持机前压力稳定的一种控制方式。

4.根本控制方式

锅炉侧与汽轮机侧控制系统均不接受协调控制级来的负荷指令信号，而各自独立控制的一种运行方式。

二、根本控制级〔过程控制级〕

〔一〕锅炉侧自动控制系统

1.锅炉燃烧控制系统

锅炉燃烧控制系统的作用是控制锅炉的燃料量，送风量和引风量的具体数值，使锅炉生产的蒸汽满足汽轮机的用汽需要，即满足负荷指令的要求。同时要保证锅炉燃烧的平安性和经济性。燃烧控制包括以下七个子控制系统：

〔1〕磨煤机负荷控制系统

通过给煤量调整和磨煤机负荷调整，满足磨煤机出力的需求。

〔2〕磨煤机一次风量控制系统

通过调整进入各台运行磨煤机的一次风量来控制锅炉燃料量的大小。

〔3〕燃油流量控制系统

其作用是通过调节供油管道中的燃油调节阀的开度来维持油枪组喷入炉膛的油量，以保证燃油流量与燃料指令相一致。

〔一〕锅炉侧自动控制系统

1.锅炉燃烧控制系统

〔4〕一次风压控制系统

其作用是调节两台一次风机入口导向挡板的开度，以保证一次风母管压力与机组负荷指令相一致，协助一次风量控制系统工作。

〔5〕二次风量控制系统

通过调节两台送风机动叶使锅炉燃烧过程中的风量与燃料量相适应，维持烟气中的含氧量O2％为最正确值，使锅炉到达最高的热效率。

〔6〕二次风挡板控制系统

通过调整进入炉膛的各层二次风挡板，来满足各层燃烧器周围一定过剩空气系数的要求，到达降低NO2产生，提高燃烧经济性的目的。

〔7〕炉膛负压控制系统

通过调节两台引风机入口静叶开度，以控制引风量的大小，从而到达维持炉膛压力恒定的作用。

〔一〕锅炉侧自动控制系统

2.锅炉给水控制系统

锅炉给水控制系统的作用是通过调整给