300MW燃煤机组热工自动化系统设计研究.pdf

东南大学 硕士学位论文 300MW燃煤机组热工自动化系统设计研究 姓名黄焰 申请学位级别硕士 专业动力工程 指导教师徐治皋;李麟章 2001.8.1 摘要 本文以苏州工业园区华能发电厂一期工程两台3 0 0 M W 燃煤机组为 对象，紧密结合该工程的实际，对其全厂热工自塾丝丕笪进行设计 研究。 本文首先对热工自动化系统总体方案设计进行了详细描述，包括 对热工自动化控制水平的确定、单元机组和辅助系统控制方式的协 调。并且对发电机变压器组和厂用电源控制纳入D C S 、大屏幕的使 用、电源和仪用气源的配备等设计进行了详细的分析和研究。 本文介绍了代表先进水平的碹墅生亡系统的旦塾丝建剑设计方 案。 本文提出了适用于国产3 0 0 M W 燃煤机组的坌墼蕉剑丕续D C S 的配 置、功能、技术指标，在深入分析单元机组运行特性的基础上，对 D C S 的四功能 M C S 、F S S S 、S C S 、D A S 具体细部设计进行了详尽的 分析研究。 为使读者了解该2X3 0 0 M W 工程实际建设的全貌，本文最后还对 工程的设计组织和工程实施进行了介绍和总结。 √V ／ 关键字热工自动化D C S 设计 A BS T R A C T B a s e do nt h e2 * 3 0 0 M Wu n i to fS u z h o uh u a n e n gp o w e rp l a n t ，c o m b i n e d w i t ht h i sp r o j e c t ’Sf a c t ，t h i sp a p e rr e s e a r c h e st h eI Cs y s t e m ’Sd e s i g n ． F i r s t ，t h i sp a p e rd e s c r i b e st h e I Cs y s t e md e s i g ns c h e m ei nd e t a i l ． I n c l u d i n gm a k ec m t a i nt o t h eI Cc o n t r o ll e v e l ，c o n t r o lm e t h o do ft h e u n i tp l a n ta n da c c e s s o r i a ls y s t e m ．A n dt h i sp a p e ra l s or e s e r a c h e st h e d e s i g no ft h eg e n e r a t o rt r a n s f o r m e ra n gp l a n tp o w e r ’Sc o n t r o le n t e rD C S ， t h eu s e a g eo fb i gs c r e e n ，c o n f i g u r a t i o no fp o w e rs u p p l ya n da i rs u p p l y ． T h i sp a p e ri n t r o u d e st h eI Cc o n t r o ls c h e m eo fa c c e s s o r i a ls y s t e mw h i c h i sr e p r e s e n tt h ea d v a n c e dc o n t r o ll e v e l ． T h i s p a p e rp u t f o r w a r dt h e c o n f i g u r a t i o n ，f u n c t i o n a n dt e c h n i c a l s t a n d a r d sw h i c hf i tt h eh o m e m a d e3 0 0 M Wc o a lu n i t ’SD C S ．T h i sp a p e r r e s e a r c h e st h ef o u rf u n c t i o no fD C S M C S ／F S S S ／S C S ／D A S ’Sd e t a i l d e s i g n ． F o rt h ec o n v e n i e n c eo fr e a d e rt om a k ec l e a rt h e2 3 0 0 M Wp r o j e c t ’S c o n s t r u c t i o n ，t h i sp a p e ra l s oi n t r o d u c ea n ds u m m a r i z et h i sp r o j e c t ’S d e s i g no r g a n i z i n ga n da c t u a l i z e ． K e yw o r d s I C D C S d e s i g n 查塑盔兰塑主堂些堡塞j 塑兰 垡鲨坠型旦垫三皇重世塑塑堕盟 第一章绪论 1 1 论文的选题背景 目前，3 0 0 M W 机组已经成为我国电网的主力运行机组，其主机设备已基本实 现国产化。单元机组普遍采用分散控制系统 D c s ，实现炉、机、电集中控制，使运行 人员以C R T 和键盘为中心，完成机组的启动、停止、正常运行时的监视调整和事故 工况下的紧急处理。今天，热工自动化系统在电厂生产运行中的作用已经越来越重 要。其系统设计的完整、合理并具有一定先进性已经对整个电厂的安全、经济运行 起到了至关重要的作用。 发电厂热工自动化设计的宗旨是通过一定的优化，为发电厂规划设计出一个全 面、完整、协训、安全可靠且技术经济合理的先进的综合自动化系统。在、发计中如 何充分吸收国内外已有工程成熟的经验、通过比选，采用先进可靠的设计方案和设 备、以提高机组自动化运行水平、提高全厂管理水平、降低能源消耗和原材料消耗、 保证安全经济生产、创造最佳的经济和社会效益，已经成为热控专业设计人员在工 程设计中酋先要重点考虑的问题。 本文根据江苏省电力设计院在苏州工业园区华能发电厂工程 2 X 3 0 0 M W 机 组 的设计实例，对3 0 0 M W 燃煤单元机组热控专业设计的自动化系统组成、设计 方案、设计特点、设计优化、设计工作组织等工作作了总结研究。 1 ．2 论文的主要研究内容 本文是根据苏州I 工业园区华能发电厂工程实际热控设计工作进行的。3 0 0 M W 电厂热控设计涉及面非常广，包括了分散控制系统D C S 、数字电液控制系统D E H 、 各辅助控制系统、电源气源、控制室盘台布置、控制设备选型、电缆及电缆通道等 方面。 因此，本文需要抓住设计中的重点和难点描述和分析，对3 0 0 M W 机组热控设 计进行总结，提出了一个较为先进的3 0 0 M W 燃煤机组的热工自动化模型，并为今 后其他同类型机组提供借鉴和参考。 东南火学坝I 二学位论义 3 0 0 M W 燃煤机组热工自动化系统设计研究 本论文的主要研究内容是 对3 0 0 M W 机组热工自动化系统设计的总体方案进行阐述 对热控电源、气源设计的配置作出分析 介绍采用的分敞控制系统 D C S 技术参数、指标； 对炉机控制特性及D C S 功能进行介绍； 分析比较宵特色的辅助系统热工自动化设计； 热工自动化设备、安装材料及电缆通道设计 本工程的设计组织工作介绍。 1 ．3 工程概况 苏州工业园区华能发电厂一期工程为新建工程，系“九五”期间国家计委确 定的利用国内外汇贷款购买国产发电设备发展电力工业的四个试点项目之一，本期 建设规模为两台国产3 0 0 M W 引进型燃煤机组，规划容量为1 2 0 0 M W 。 1 机组1 9 9 9 年底投产发电， 2 机组2 0 0 0 年3 月投产发电。 根据主设备招标确定，本工程三大主机均采用上海三大动力厂引进美国西屋公司 和燃烧工程公司技术并经优化后制造的新型3 0 0 M W 机组。 以下为本工程三大主机和重要系统的概述 1 ．31 锅炉 亚临界压力单汽包控制循环、单炉膛、平衡通风、四角切园燃烧、一次再热、 固态排渣、全露天布置燃煤炉。 锅炉不投油最低稳燃负荷为3 5 ％B M C R 。 锅炉型号S G ．1 0 2 5 1 1 8 3 ．M 8 锅炉的铭牌参数 M C R 如下 1 最大连续蒸发量 1 0 2 5 t ／h 2 过热器出口蒸汽压力 1 8 ．3 M P a g 3 过热器出口蒸汽温度5 4 1 ℃ 4 再热器进／出口汽压 3 ．8 3 ／3 ．6 3 M P a g 5 再热器进／出口汽温3 2 3 ／5 4 1 ℃ 6 给水温度2 7 9 ℃ 东南大学硕十学位论文 3 0 0 M W 燃煤机组热工自动化系统设计研究 7 1 排烟温度 1 2 7 ℃ f 8 1 锅炉效率 9 2 ．6 1 ％ 1 ．32 汽轮机 亚临界中间再热单轴、双缸双排汽冷凝式汽轮机。 汽轮机型号N 3 0 0 一1 6 ．7 1 5 3 8 ／5 3 8 额定工况参数 E c R 为 f 1 1 功率 3 0 0 M W f 2 1 主蒸汽流量 9 0 9 ．3 t ／h 3 主汽门前蒸汽压力 1 67 M P a a 4 主汽门前汽温度 5 3 8 ℃ 5 再热汽门6 口蒸汽压力3 ．2 1 M P a a 6 再热汽门前蒸汽温度5 3 8 。C 7 高压缸排汽压力 35 7 M P a a f 8 高压缸排汽温度 3 2 0 ．2 ℃ 9 排汽压力 4 ．9 k P a a r 1 0 1 冷却水温2 0 ℃ f 1 1 保证热耗 7 9 0 0 ．7 K J ／K W h 1 _ 3 _ 3 发电机 1 型式 Q F s N 一3 0 0 2 2 额定功率3 0 0 M W 3 额定电压2 0 0 0 0 V f 4 功率因数0 ．8 5 5 冷却方式定予线圈水内冷、转子氢冷、定予铁芯氢冷 水一氢一氢 。 6 励磁方式同轴无刷励磁 1 ．3 ．4 制粉系统 采用中速磨冷一次风机正压直吹式。每台炉配置五台H P 中速磨煤机，每台磨煤 机出口经煤粉分配器分四根煤粉管道分别送至炉膛四角同一层燃烧器的一次风口。 四台磨煤机运行即能满足锅炉最大连续出力时的燃料消耗量。 锅炉点火方式为高能点火器直接点燃轻油再点燃煤粉的二级点火方式，蒸汽雾 化。 1 ．3 ．5 烟风系统 按平衡通风方式配置。能使一次风机、送风机、吸风机在锅炉低负荷工况或一 侧风机故障时单侧运行。 1 两台5 0 ％容量动叶可调轴流式送风机 查壹盔堂堡主兰笪丝塞 坚 燮生垫望垫三旦垫些墨墼盐堑塞 2 两台5 0 ％容量单速双吸离心式一次风机 3 两台5 0 ％容量动叶可调轴流式吸风机 1 ．3 ．6 主蒸汽、再热蒸汽及旁路系统 主蒸汽、再热蒸汽采用单管制系统，其中主蒸汽和再热冷段为～一二”布置，再 热热段为“二一二”布置，主蒸汽还作为给水泵汽轮机启动及低负荷汽源。 主蒸汽温度调节方式为两级喷水，再热蒸汽温度调节为控制燃烧器摆动及事故 喷水。 主蒸汽管道上不装设流量测量装置，由测量汽轮机调速级后压力来间接确定。 汽机配备3 5 ％高低压两级串联旁路装置，控制系统简化； 1 ．3 ．7 抽汽系统 汽轮机具有八级非调整抽汽，即三高四低一除氧，其中第四级抽汽除作为除氧器 正常工作汽源外，还作为给水泵汽轮机正常用汽汽源、燃油雾化用汽及辅助蒸汽系 统的汽源。 1 ．3 ．8 给水系统 给水系统按单元制系统设计，每台机组配二台5 0 ％容量的汽动给水泵，一台5 0 ％ 容量作为启动和运行备用的电动调速给水泵，以及三台高压加热器。各泵组按主泵、 前置泵共用一套最小流量再循环系统设计，并采用连续调节方式。 锅炉给水采用一段调节，主给水管道上不装设调节阀门，仅设置旁路调节阀作为 启动或低负荷H , 3 2 0 ％B M C R 以下 调节用。 1 ．3 ．9 凝结水系统 凝结水系统设有二台1 0 0 ％容量立式凝结水泵，四台低压加热器、一台轴封冷却 器，一台卧式除氧器、一台除氧器再循环泵、一台凝结水输送泵，并采用中压凝结水 精处理装置。 凝结水由凝汽器热井经总管引出，分两路至两台凝结水泵，合并一路后经中压凝结 水精处理设备、汽封加热器、低压加热器至除氧器。 1 ．3 ．1 0 冷却水、工业水系统 1 ．3 ．1 0 ．1开式循环冷却水系统 开式循环冷却水由循环水进水管经两台并列布置的电动旋转滤网过滤，接至 两台1 0 0 ％容量的开式循环冷却水泵，增压后向闭式水冷却器和水环式真空泵 提供冷却水。 东南大学硕二1 ．学位论文 3 0 0 M W 燃煤机组热工自动化系统设计研究 1 ．3 ．1 0 ．2 闭式循环冷却水系统 闭式循环冷却水水质为凝结水，其补水来自凝结水系统，系统中设置二台 1 0 0 ％容量的闭式循环冷却水泵，二台1 0 0 ％容量的闭式循环水热交换器及一台 2 0 m 3 高位膨胀水箱。该系统为对冷却水质要求高的主要辅机，如汽机油系统、 励磁机空气冷却器、发电机氢气冷却器、发电机定子水冷却器、电动给水泵工 作油冷却器、润滑油冷却器、电动给水泵电动机空冷器、汽动给水泵油系统、 锅炉循环泵电机冷却器、锅炉风机油系统、磨煤机油系统、电液冷却器、汽水 取样冷却器等设备提供冷却水。 1 0 ．1 0 ．3工业水系统 工业水系统水源来自水工供水管，供主厂房冲洗杂用，并向定排坑提供冷 却水。排水经机组排水槽汇入工业废水处理站。 每台机组设置一套工业水系统。 东南大学硕士学位论文 3 0 0 M W 燃煤机组热工自动化系统设计研究 第二章热工自动化系统总体方案设计 2 。1 热工自动化控制水平和控制方式 2 ．】．1 概述 热工自动化设计应以“安全、可靠、经济、适用、符合国情”为原则，确保满足大 型机组监视、控Z 巾- J 、报警和保护的要求，能迅速调整机组负荷，实现机组调峰能力，适 应电网不断变化的负荷需求。 单元机组控制采用分散控制系统 D C S ，实现炉、机、电集中控制，其功能覆盖 范围为数据采集处理 D A S 、模拟量控制 M C S 、炉膛安全监控 F S S S 和炉 机辅机顺序控制 S C S B ／T ，工程建设中期又补充了发电机一变压器组和厂用电 源控制 S C S A ／G 的功能。使运行人员以C R T 和键盘为中心，完成机组的启动、 停止、正常运行时的监视调整和事故工况下的紧急处理。机组启动、停止中的准备 工作需有少数就地人员配合。 控制系统中设置有自动发电控N A G C 雕J 接口，能接受电网调度的负荷指令，发 挥机组在锅炉最低稳燃负荷到额定负荷范围内的变负荷能力。 2 ．1 ．2 在两台炉之问集控楼运转层设置单元控制室和电子设备间，两台单元机组炉、 机、电控制和网络控制均集中在单元控制室内进行。 2 ．1 ．3 附属辅助生产系统控制水平根据工艺条件和控制要求确定，凡控制内容较复杂， 有多种控制方式或条件需选择且又有一定规律时，均考虑设置程序控制装置，若干相 邻相关系统将合并控制，并使有些辅助车间实现无人值班或仅白班制运行，以期和单 元机组控制水平相适应，减少运行值班点，体现减人增效。 21 ．3 ．1 水处理系统 凝结水精处理为锥斗法中压处理系统，补给水处理为反渗透加离子交换联合处理方 式。在补给水处理车间控制室分阶段实现对补给水处理系统、反渗透、工业废水处 理和净水站以及主厂房内凝结水精处理、汽水分析站和化学加药系统的统一可编程 控制器 P L C 联网集中监控。 2 ．132 除灰渣系统 灰渣分除，气力除灰为德国M O L L E R 公司提供的低速浓相输送系统。水力除 渣和气力除灰系统分别采用程序控制，合并在灰渣控制室中统一运行值班。 2 ．1 ．3 ．3 烟气连续监测装置 两台炉配置一套美国热电子公司提供的稀释法烟气连续监测装置 C E M S 。 2 ．I ．3 ．4 火灾报警系统 全厂采用一套美国S I M P L E X 公司的火灾报警系统，在单元控制室进行监控。 2 ．1 ．3 ．5 空调控制系统 全厂采用～套北京华能控制有限公司的空调控制系统，在1 8 ．7 米层空调控制 查鱼奎兰堡主兰垡堡壅j 塑坚里堂塑墼坠墅笙型生型堑墅型墅 墅 室进行监控。 2 ．2 控制室和控制盘台设计 2 ．2l 单元控制室 在两炉之间设置两台机组合用的集中控制楼并伸入煤仓间内。控制楼共分五层 底层布置空调冷水机组、汽水分析站等附属装置；6 ．3 m 层为直流电源、U P S 装置和 热控锅炉动力柜室；9 ．6 m 层为电缆夹层；1 2 ．6 m 层为单元控制室；1 7 ．8 m 层为空调机 房。 1 2 ．6 m 运转层标高平面范围内，除布置有两机一控的单元控制室 面积4 1 8 ．5 m 2 外，后部还布置二台机组公用的电子设备室 面积约4 9 0 m 2 ，工程师工作室 面积2 X 3 0 m z ，电气继电器室 面积2 x 6 6 m 2 和热控现场检修间。在单元控制室前部，分别辟 有男、女更衣室、消防设备室、会议室和值长室。四周设环廊以保证控制室运行环 境良好。 控制方式及控制室布置采用炉、机、电单元集中控制方式，两台机组设一个单 元控制室，电气网络控制亦在单元控制室内控制。 单元控制室内，D C S 运行员站采用独立式操作台形式布置，其后辅盘为B T G 盘， 两台机组表盘呈两角式顺列布置，中间设置热控公用盘和电气网控盘。全厂火灾报 警盘亦布置在单元控制室内。单元控制室具体布置方式见下页图。 童堕杰兰雯主堂堡堡塞 i M 点望墼型些垫王旦曼型垡塑坚墅 墅 单元控制蹇乎嚣毒里嬲 ‘8 ’ 窭堕苎；堂堡圭兰缝丝塞 竺唑 燮堡垫塑垫王旦麴些篓竺望盐盟． 2 ．2 ．3 大群幕韵谈麓 电厂c 1 。犬屏幕的使用蕴含了控涮窒新的浚诗壤念，帮现代纯瀚控制室中常蕊后 备仪表的搽手{ i 设螯应尽量减少，并最终基本驳潜艇备盘，运行贯的工作环境幽装有 C R T 鑫穹操作台和大羼纂缓戏。 大屏幕显示器无论肤接口能力、输入／输爨昶显示黢力等各方露帮霹默完全等闼 C R T 显示爨。从物理熔性上来讲，在火力发电厂控制系统中傻月大屏幕显示器完全 可行。实际应用中讲，这莲l 做法还有装显凄鲍优点 1 ．犬羼幕显示器是示甄积大、画蕊瀵曦，看上去一酲了然、赏心悦爨，首先可以 减轻运行操{ 乍人员的视觉疲劳。另外通过大小显示器的紧密缝合与明确分工，露馊 运行人员减小监视面 枧角 ，减少域面切换敷中间记忆。这样会降低运行操作舅 的负担、降低误操作的概率、提窝劳动效率和可靠性。同时，大羼幕思承器蕊疆可 以在较远的范围内观察，对于调试，运行挪管理人员同时观察和磷究处理工稷问题 而又降低相互于扰很有帮助。本工程的调试、运行管理等套方面入员均对大屡纂显 示器的这必优点持赞赏态度。 2 ．采用大屏幕显示器有利于减少常规监控设备。也为取消常规声光报警光字 牌提供了条件。另外，多媒体技术和窗1 3 技术应用于大屏幕显示器，也将为取消炉 膛火焰工业电视和汽包水位工业电视创造条件，所有这些都将为彻底实现c R Tj | 盏 控信口造条件。 3 、由于本工程是大屏幕试点，电气控制刚开始设计时也没有纳入，机炉电常规 盘鼠做了大量精减，但仍保留了两块。因此，控制室配置内容仍较多。控制室面积 也还较大。但是，最终和采用常规表盘相综合比较，采用大屏幕显示披术后不仅可 以改善运行条件，而且可不另行增加甚至减少投资。 4 、大屏幕显示器在豳内尚属推广使用期，应用经验还不足，本工程个别大屏 幕瞧示器在调试初期脊画面不稳定现象。大屏幕显示嚣的长期可靠性和可维护性以 及囱此日i 越的掖稍窟设计须傲的稻应交革，需在今后使用和发展中总结经验、不断 完善。陡着大群幕湿示器产品技术的发展和应厢要求的不断提商，大蘑显示器的选 型将成为今后设计中重点骈究豹简题。舀前市场上的大屏幕显示嚣从工作娠理上分 主鼗有胡极射线管 C R T 型和滚晶 L 玢撵两军中；鼠成像形式上看有前投影蝥、后投影 型及平板型。另外，各种大屏幕显示器的搂墨能力帮_ | 莠遵守翡规范也各不耦同。蔼 性能更优越、技术不断成熟星价捂不凝降低的L D 型大屏幕显冢嚣将成为C R T 型 懿有力竞争者。 2 3 发交组趣j _ 一用鬯激控捌纳入D C S 黪分糖研究 2 ．3 ，l 电气控制纳入单元极缎D C S 的必要蛙、行嫂积必冬条媸 东南大学硕士学位论文 3 0 0 M W 燃煤机组热工自动化系统设计研究 2 ．3 ．1 1 必要性 2 ．3 ．1 Ii 是统一热控、电气控制水平的要求 从近年来我国火力发电厂的分散控制系统设计运行情况来看，3 0 0 M W 机组 D C S 采用原电力部热工自动化领导小组推荐的8 大D C S 厂家产品，已逐步成为数 据采集 D A S 、模拟量控制 M C S 、顺序控制 S O S 、炉膛安全保护 F S S S 四大功能并存的配胃方式，在这种配置方式下，随着计算机技术的迅速发展，D C S 正发挥出其特有的安全、经济、可靠、实用的优点。因此近阶段的热工自动化设计 中，作为设计院应着重考虑的应该是如何最大限度地开发D C S 潜在的功能，使电 厂得到～个性能价格比较高的D C S 。 火力发电厂电气常规控制作为一种经典的控制手段，比起新兴的热工自动 化控制有悠久的历史，它使用盘台上一对一的硬手操方式，是一种成熟而可靠的控 制方式。但是随着现阶段热工自动化的高速发展，电气控制如果不向计算机控制靠 拢，与锅炉、汽机控制水平的差距将越来越大。使单元机组炉机电集中控制日益显 得不相协调。 根据原电力部热工自动化领导小组第五次 扩大 会议的精神，控制室内 炉、机、电的控制设备和功能应统筹考虑，协调发展，长期以来控制室电气盘上的 监视设备及控制操作设备与水平的陈旧状态应予改变。可以选择有条件的电厂进行 电气控制纳入D C S 的试点工作。 电气控制纳入D C S 后，可充分利用D C S 的手段，使电气防误闭锁等功能 要求的实现更为方便、更完备，并且将模拟量、开关量的显示、报警与电气设备的 控制、调节有机结合起来。可太大提高整个电气控制的安全性和可靠性。 2 ．3 ．1 ．1 ．2 是协调布置控制室、控制盘台的要求 根据原电力部关于印发火电厂设计标准中若干问题意见的通知中第二 条关于控制室设计问题的精神，3 0 0 M W 机组控制室宜采用两机一控的方式，此时 单元控制室面积应控制在3 5 0 ～4 0 0 m 2 。一般3 0 0 M W 机组锅炉、汽机控制采用D C S 之后，正常情况下机组的监控全部在操作员站的C R T 上完成，使得控制盘台上的 常规表计和操作器的数量大量削减．热控常规控制盘台的面积相应缩小。这时如果 电气控制盘台仍保持常规方式，将会造成控制室、控制盘台布置的不协调，减少控 制室面积也会有一定的困难。 2 ．3 ．1 ．1 ．3 是实行新厂新办法的要求 根据火力发电厂设计技术规程和部颁新厂新办法的规定，单元机组实 现炉、机、电统一管理。电厂建成以后，单元机组控制将采用一个主值班员配两个 助手的运行方式，这就要求运行人员的素质较高，能同时掌握炉、机、电的控制操 作，设计院在设计时要考虑到尽量统一操作手段，采用运行人员最容易掌握的方式， 简化运行人员的工作强度。 3 0 0 M W 燃煤机纽热[ 自动化系统设计研究 根据已建成3 0 0 M W 机组运行经验，炉机控制在采用D C S ，以C R T 和键盘 监控为中心后，运行人员的工作己大大简化，而电气控制仍采用常规控制，以常规 控制盘台为监控中心。考虑到采用新厂新办法后运行人员减少，在同一控制室内有 两个不同的监控中心，容易引起混乱。从这个角度讲。也要求炉机电控制系统统一， 操作方式一致。 2 ．3 ．12 司行性 23 ．I ．2I f 邑气发变纽和厂用电源控制纳入D C S 在技术上是可行的 在以往工程D C S 系统中已经实现大量电气信号进入D A S 供运行人员监视。 现在增加电气控制进入D C S ，控制项目大多为较简单的跳、合闸操作，控制逻辑 比炉机控制要简单很多，电气设备控制规律易于总结，且整个电气控制I ／O 点数也 远少于炉机点数。D C S 发展到现阶段，无论硬件、系统软件上均已成熟，完全能 够应用于电气控制，实现电气控制策略。 有许多D C S 厂家 如西门子、A B B 等 将电气控制纳入D C S ，在国外及 国内引进机组上已经有较广泛的成熟的业绩，并有较丰富的设计运行经验。 2 ．3 ．1 ．2 ．2 本工程控制水平要求较高 苏州工业园区华能发电厂是利用国内外汇贷款购买国产发电设备发展电力 工业的四个试点项目之一，属苏州工业园区建设的配套项目，电厂地处经济发达地 区，整个工程起点较高，控制水平也应体现一定的先进性，在保证安全、经济的基 础上，设计一个先进、统一、协调的控制系统，体现整个电厂的先进水平，并为将 来机组安全经济地运行，实现投产即能达标以至创优提供较好的条件。 2 ．3 ．2 电气控制 S C S G ／A 纳入D C S 的具体方案 2 ．3 ．2 ．1 控制范围 根据单元机组的运行要求和电气控制的特点，本工程将发电机．变压器组和 厂用电源等电气的控制纳入D C S 后的具体监控范围如下 1 l 、 2 发电机．变压器组 包括 l 、 2 发变组2 2 0 k V 侧断路器 2 2 0 B A 、2 0 B B 启动／备用变压器 包括备变2 2 0 k V 侧断路器 3 主厂房6 k V 高压厂用电源系统 1 机组包括撑1 高压厂变A 、B ；6 k VIA 段工作电源进线断路器、备用 电源进线断路器；6 k VIB 段工作电源进线断路器、备用电源进线断路器 2 机组包括 2 高压厂变A 、B 6 k V I I A 段工作电源进线断路器、备用 电源进线断路器6 k V I I B 段工作电源进线断路器、备用电源进线断路器 东南大学硕士学位论文 3 0 0 M W 燃煤机组热工自动化系统设计研究 4 主厂房3 8 0 ／2 2 0 V 低压厂用电源系统 1 机组包括 】低厂变A 及3 8 0 V 侧断路器；岸l 低厂变B 及3 8 0 V 侧断 路器3 8 0 1 2 2 0 VIA 、IB 段联络断路器； 1 公用变A 及3 8 0 V 侧断路器；1 公用 变B 及3 8 0 V 侧断路器；3 8 0 V 公用A 、B 段联络断路器 1 低厂变A6 k V 侧断 路器；抖1 低厂变B6 k V 侧断路器 1 公用变A6 k V 侧断路器； l 公用变B6 k V 侧断路器 2 机组包括 2 低厂变A 及3 8 0 V 侧断路器 2 低厂变B 及3 8 0 V 侧断 路器；3 8 0 ／2 2 0 Vl I A 、I I B 段联络断路器 2 低厂变A6 k V 侧断路器、 2 低厂 变B6 k V 侧断路器 5 3 8 0 ／2 2 0 V 保安电源系统 1 机组包括 1 柴油发电机侧断路器、3 8 0 ／2 2 0 V 保安I 段电源进出线断路 器A 、B 2 机组包括 2 柴油发电机侧断路器、3 8 0 ／2 2 0 V 保安I I 段电源进出线断路 器A 、B 6 单元控制室直流系统 仅监视 7 不停电电源系统 仅监视 8 发电机的A V R 装置 仅接受指令 9 自动准同期装置 仅接受指令或由D C S 完成 2 ．3 ．22C R T 幽向 在运行员站的C R T 上包含有以下电气控制的画面 1 发电机．变压器组系统 2 厂用工作电源系统 3 厂用备用电源系统 4 发电机励磁系统 5 保安电源系统 6 U P S 系统 7 直流系统 2 ．3 ．2 ．3 性能计算项目 1 发电机转子热效率分析计算 2 厂用电率计算 3 二次参数计算，如有功、无功功率及电度累计计算等 2 ．3 ．2 ．4 后备监控设备的配置 电气控制纳入D C S 后，同样应考虑精简电气控制盘上的操作设备和指示仪 表，使炉、机、电控制水平达到一致。 东南大学硕士学位论文 3 0 0 M W 燃煤机组热工自动化系统设计研究 1 模拟量信号全部进D C S 显示，盘上仅保留发电机功率、单相电流表等少量表 计。 2 电气控制盘上除只保留少量重要电气控制开关量操作器作为紧急停机时用外， 其余操作器全部取消，控制功能在D C S 中实现。拟保留的后备操作项目为 1 、 2 发变组2 2 0 k V 侧断路器启动，备用变2 2 0 k V 侧断路器；柴油发电机侧断路器。 23 ．3 厂用电源公共系统控制方式的考虑 对二台机组公用的厂用电源系统，按要求宜能分别在二套D C S 中进行监视 和控制，并应有适当措施，确保任何时候只能在一个地方发出操作命令，不能因公 用系统而将二套D C S 耦合在一起。如果上述方式在今后实施时有较大困难或者费 用较大时，则考虑采用简化方式并采取适当措施，公用厂用电源系统的控制在 l 机组D C S 中完成，在 2 机组D C S 中可以进行监视。当 1 机组D C S 故障或停机 检修时，可在开关柜上现场操作。 2 _ 3 ．4 典型电气控制逻辑图 1 S C S 控制发电机并列 发变纽2 2 0 k V I 母线隔离开关在“合闭”位置 炭变纽2 2 0 k V I I 母线褥离开关在”台闭“位 发变组断路器母拔侧接地开关在“分阉“位置 发变组断路器主变侧接地开关在”分问”位置 发变组断路器在“分闷“位置 D E H 来发电机转速达到要求 控制回路正常 励磋整流系统正常 6 动调整励磁系统正常 永磁机输出鞘V RA 柜开关 永磁机输出至A V RB 柜开关 发电机转速至额定值 ≥1 ＆卜叫各自动励谥输出开关A ＆卜叫合6 动励磁输出开关B ＆r _ 叫投八自动准目期A S SH 并列 丕堕奎兰坐三蔓兰生坠塞一一 塑坚型签堡盟塑垫王旦垫垡壅堕丝生堡塞 2 s c s 控制发电机解列 东南大学硕L 学位论文 3 0 0 M W 燃煤机纽热工自动化系统设计研究 3 s o s 控制6 k V I A 段母线由备用电源供电改为工作电源供电 l 发购I 母线刀目在“合上“位置卜- ] ． _ _I ＆ e 起／备变母线侧I 母线月目在“合上“位置L _ 一- 4 发变纽母线月目∥合r 位置 卜一． K 起／备变母线侧II 母线月目在”合上“位置卜- 一 ≥1 母联开关在”合上”位置 r _ 一 ，，～] 母联I 母线刀闸在“台上“位置卜一’ 母联I I 母线刀闸在”合上”位置 L 一 ＆ 起／备变刀闹在。合上”位置 一 发变组2 2 0 k V 开关在“合上”位置 - 起／备变2 己0 k V 开关在”合上”位置I - 起／备交6 k V 开关在”合上”位置 - 6 k V 备用电源电流至预定值 - 厶b ＼／置瑶由陬与好由j } 1 ．由再厍姜至j 丽守稿- ． ⋯⋯⋯⋯u _ ⋯⋯⋯⋯H 台6 k V 厂用电源开关r 一- 一一分6 k V 各用电源开关 6 k V 厂用工作电流至预定值卜一 东南夫学硕士学位论文 3 0 0 M W 燃煤机组热工自动化系统设计研究 4 2 2 0 k V 侧断路器组控制 2 ．4 热工自动化电源系统设计 2 ．4 ．1 概述 火r 乜厂热工自动化电源系统的设汁，应根据机组特点、自动化系统的要求合理 地选择方案、确定系统及配置设备，以保证热工自动化用电负荷安全、可靠地运行。 热工自动化系统交、直流电源，从低压厂用工作母线下的动力中心、电动机控 制中心 P C 、M C C ，3 0 0 M W 及以上机组 或中央屏、车间盘 1 2 5 M W 机组 、直 流网络馈给热工配电箱、电源柜或控制盘再分配给各热工自动化设备构成了一个个 配电回蹄。对众多配电回路汇集起来的电源系统设计的总要求是 1 各单元机组的热工自动化电源系统应是独立的，同一机组众多配电回路各 自也应有其相对独立性。任何因电源系统事故引起的故障影响面应局限在最小范围 及最低程度。 2 热工电源系统的设计应与其自动化系统相协调。热工自动化设备对电源的 壅蜜查兰塑． 堂垡堡塞 塑型塑壁塑塑垫王旦巡墨堑塑盟 L 要求各异，但不能就此将电源系统设计得过于复杂和零散。条件许可的话，为简化 供电系统可以提升自动化设备供电档次，但不能降低求其次。 f 3 、充分考虑热工某些重要自动化设备对电源品质、供电连续性等要求上的特 殊性。对实时控制的电子计算机系统，应配置交流不间断供电装置。 2 ．4 ．2 热[ 自动化用电负荷类别及其供电要求 热工自动化设备对电源会有不同的要求，反映在这些用电负荷因其自身特性、 在自动化系统中的作用以及被监控的工艺对象与系统运行特点而对供电可靠性、连 续性有着不尽相同的要求。具体地说，可以是以下几种类别。 2 ．4 ．2 ．1 无需备用电源或备用电源自投功能的负荷 这类负荷系指短时间停电并不直接影响火电厂汽轮发电机组连续安全生产的用 电负荷，如某些辅助车间锅炉补给水处理、检修空压站及制氢站、胶球清洗的控 制设备、就地监视操作的热网控制盘及热工检修电源等。 对于这类热工自动化的一般负荷，通常只需要单回路供电或两回路，其中一路 备用仅在工作电源故障时，手动切换供电。后者一般在运行人员发现停电、检查故 障到切换恢复供电约需数分钟的时间，对这类负荷供电是被视作允许的。 2 ．4 ．22 具有备用电源自投功能的负荷 这类负荷系指短时间停电将直接影响火电厂汽轮发电机组连续安全生产，以致 中断生产或损坏工艺设备的用电负荷。这类工艺设备及其系统的运行方式一般均为 经常连续的，担负自动监视及控制的热工自动化设备一旦停电，即使设置两回路供 电，但备用电源不设自投而依赖手动切换，长达数分钟或更长些时间的停电都是不 被允许的。应考虑设置具有备用电源自投功能的供电方式。备用电源自投有不带延 时及带延时投入两种，切换时间约在2 0 0 m s 至数秒间。 2 ．4 ．23 需要交流事故保安电源或将其作为备用电源的负荷 需要交流事故保安电源的负荷系指厂用电消失后，为保证机组和其他工艺设备 安全停运仍需维持供电才能继续工作的自动化设备负荷。3 0 0 M W 及以上机组设置 了足够容量的交流事故保安电源，一旦厂用电消失，即可由交流事故保安电源自动 投入恢复供电。这对一些停机过程中及停机后仍需维持一段时间供电的用电负荷是 十分必要的，如一些停机时或其过程中动作的电动阀门，象汽机真空破坏门、锅炉 减温水门，再如重要就地盘柜的盘外事故照明、停机后仍需运行一段时间的锅炉火 检冷却风机的控制设备及电子设备柜的通风机等。这些用电负荷如不能在厂用电消 失后较短时问内 一、二十秒或再