热工保护与顺序控制.docx

自动控制系统的功能热工自动控制系统的功能：在锅炉点火、汽轮 机冲转直至机组正常运行及事故处理的全过程中 进行数据采集、参数自动调节、局部系统或辅机的 顺序控制、联锁及保护等一个完整的自动控制系统包括几个子系统：计 算机监控系统CMS （数据采集系统DAS）；模拟量 控制系统MCS （机组协调控制系统）；锅炉炉膛安 全监控系统（FSSS）；汽轮机控制系统TCS （数字 电液调节系统DEH）；旁路控制系统BPC；顺序控 制系统SCS；报警系统ANN和其它一些辅助控制 系统计算机监控系统能对数百个、甚至上千个运行 过程参数进行高速实时采样，具有屏幕显示、越限 报警、制表打印、操作指导、经济性能分析、事故 追忆、历史数据记忆和事故分析等功能模拟量控制系统的功能是协调锅炉和汽机在 自动控制状态下的工作，给锅炉和汽机调节系统发 出指令，以适应机组调频调峰的需要控制系统可 接受自动负荷分配指令信号、手动给定指令信号和 功率、频差信号，自动调节锅炉燃料量、空气量、 给水量等，使锅炉主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热 蒸汽温度、炉膛负压及汽包水位等被调量维持在规定值炉膛安全监控系统的功能是在锅炉运行的各 个阶段（包括启动和停炉过程）提供一套安全联锁 及顺序控制，防止炉膛爆炸事故的发生。

对燃烧设 备、冷却风、密封风以及炉水循环泵等系统提供顺 序控制和联锁保护，当设备有危险时发出主燃料跳 闸指令，切断所有燃料及有关设备，并提供首次跳 闸原因，便于故障分析和处理汽轮机控制系统的功能是对汽轮机在各种运 行工况下进行监视和控制它作为汽轮机的唯一控 制手段，用来对汽轮机组进行启动，对并网、带负 荷过程中的转速和负荷控制，并具有阀门管理、监 视保护功能，当配有汽轮机监视仪表时，还可监视 汽轮机的机械参数Ill旁路系统的主要功能是改善机组冷、热、温态 的启动特性，能自动满足机组滑参数启动的要求； 当电网故障时，能快速（2〜3s内）开启旁路阀， 使锅炉维持最低负荷下稳定运行，达到停机不停炉 的目的，从而使损失减到最小顺序控制主要用于主、辅机的自动启停操作和 局部工艺系统的运行操作顺序控制系统能按照预 先规定好的顺序、时间或条件，使生产工艺过程中 设备自动的依次进行一系列操作也称为程序控制或开关量控制开关量控制系统的基础知识一、热工开关量变送器 热工开关量变送器也称逻辑开关或二位式控制 器，任务是将被测物理量转换成开关形式的电信 号1、压力开关：将被测压力转换为开关信号2、差压开关：传感器采用膜片或波纹管，将高、 低压介质分别引入高低压侧，其差压厶P作用于敏 感元件上，使其发生位移，推动微动开关。

3、 流量开关：多数采用差压方法测量，利用节 流装置测得差压信号，通过开方关系得到流量信 号利用浮子式、挡板式流量开关或微动开关可测 量断流信号4、 液位开关：浮子式、电接触式、超声波式和 电容式IllIIIIIIIII5、温度开关：固体膨胀式温度开关、气体膨胀 式温度开关、热电阻和热电偶温度计6、行程开关：也称限位开关，装在预定位置上， 当运动部件移动到此位置时，装在运动部件上的挡 铁碰撞行程开关，使常闭触电断开，电路被切断， 设备停止运行二、常用控制电器热工控制回路中所使用的电器开关一般属于低 压电器，即在交流 1000V 或直流 1200V 以下的起 控制、保护和开关作用的电器设备㈠手动电器1、按钮：最简单的手动主令电器，广泛应用于 自动控制系统中，操作人员通过按钮对系统直接发 出指令分为启动和停止两类，启动按钮具有常开 接点，停止按钮具有常闭接点2、组合开关：作用是引入电源或控制小容量电 动机的启动，属于闸刀开关类型3、控制开关：是具有多种操作位置，能够换接 多个电路的手动电器一般来控制厂用电动机的启 停、电动门的开关、联锁回路的接通和断开等触点的断开和闭合的次序可以按照不同的要求进 行组合。

㈡自动电器1、电磁式继电器：预先调好某个定值，当超过 或低于这个定值时继电器动作分为电流继电器、 电压继电器、中间继电器和时间继电器'^12、接触器：是一种可以频繁接通和切断交直流 电动机等各种用电设备的主电路的自动开关其触 点的通断由电磁铁线圈来控制，因此可远距离自动操作可分为直流和交流两种㈢常用控制电器符号 热工保护的作用 当机组在启停和运行过程中发生危及设备和 人身安全的故障时，自动采取保护或联锁措施，防 止事故产生和避免事故扩大，从而保证机组的正常 启停和安全运行热工保护是通过对设备工作状态 和机组运行参数的严密监视，发生异常时，及时发 出报警信号，必要时自动启动或切除某些设备或系 统，使机组维持原负荷运行或减负荷运行当发生 重大故障而危及机组设备时，停止机组运行，避免 事故进一步扩大联锁是一种处理事故的控制技术，属于保护范 畴联锁是将被控对象通过简单的逻辑关系联系起 来，使这些被控对象相互牵连，形成连锁反应，从 而实现自动保护的一种控制方式热工保护包括锅炉机组的热工保护、汽轮机组 的热工保护及机电炉大联锁保护三方面锅炉的热工保护锅炉机组热工保护的内容取决于设备本身的 结构、容量、运行方式和热力系统的特点。

中等容 量以上的锅炉机组一般都设有主汽压力高保护、水位保护、直流锅炉断水保护、炉膛熄火保护及紧急 停炉保护等锅炉机组的热工保护有以下几方面内容：⑴限值保护：根据锅炉和辅机的运行工况对锅 炉的最大出力和变负荷速度予以限制；对锅炉的各 种调节阀门和挡板的最大、最小开度加以限位⑵联锁保护：锅炉在启停运行中，一旦出现误 操作，联锁保护装置能自动加以制止；在锅炉运行 中如某些辅机发生故障时，与其相关的设备立即动 作，以避免事故进一步扩大如锅炉运行中引风机 因故障停止运行时，送风机也应立即停止运行，避 免造成炉膛正压喷火⑶紧急停炉保护：当某些重要辅机发生故障 时，应迅速降低锅炉的负荷或停止锅炉运行；当锅 炉运行中某些主要参数超过允许值时，保护装置立 即动作，采取紧急措施，直至紧急停炉保护，以免 事故发生或扩大一、锅炉主汽压力高保护 1、汽压保护的重要性锅炉运行过程中，若发生负荷下降过快或汽轮机甩负荷时，由于锅炉的蓄热量较大，必然造成主 蒸汽压力升高，影响锅炉安全运行为使主蒸汽压 力迅速恢复，应减少燃料量，并投汽机旁路系统泄压若汽压下降不够，则应打开安全门排汽2、脉冲式安全门 原理是用一个较小的脉冲安全门（或称控制安 全门、辅助安全门）去操作主（工作）安全门。

脉 冲门可采用杠杆式或弹簧式，并在其上装有电磁线 圈当锅炉汽压超过规定限值时，通过电触点压力 表（压力继电器）发出信号，接通电磁铁的电源， 从而打开脉冲安全门，再开启主安全门3 主汽压力高保护系统当锅炉汽压升到第I值时，保护系统应发出压 力偏高信号，此信号并作第二值的“与”条件；当 压力升高到第II值时，停掉部分给粉机使主汽压力 回降；汽机甩负荷时，应立即切除部分燃烧器，同 时投油稳定燃烧，并投入旁路系统，使蒸汽减温减 压，提高机组热经济性；高皿值时，安全门自动打 开对空排汽二、汽包水位异常保护1、水位保护的重要性汽包水位过高将减少蒸汽汽水分离行程、破坏'^1汽水分离效果，使蒸汽带水造成过热器中盐类沉 积，恶化过热器的工作条件，严重时还能引起汽轮 机冲水，造成汽机转轴弯曲等恶性事故；水位过低 时锅炉水循环将遭破坏，水冷壁安全受到影响水位保护的作用是：水位过低时，打开备用给水门，必要时紧急停炉；水位过高时，打开事故防 水门，必要时紧急停炉2、锅炉汽包水位保护系统三、锅炉灭火保护Ill在锅炉负荷较低或燃料变劣时，炉内由于热量 不足，温度过低，常常会造成熄火事故另外，若 风煤比配合不当及人为操作错误都可能导致炉内 熄火。

若灭火后，仍不断送入燃料或强制投用油枪 引燃，就可能导致炉膛爆燃，危及锅炉及人身安全锅炉灭火保护是以火焰亮度为信号来检测炉 内火焰存在与否在炉膛的左右各装有一支火焰检 测器，当两个火焰检测器均发出“无火焰”（灭火） 信号时，确认炉膛已灭火，则紧急停炉炉膛负压由压力开关检测元件检测，正常运行时炉膛负压为一 100 土 50Pa四、直流锅炉断水保护III直流锅炉由于其受热面（省煤段、蒸发段和过 热段）无明显分界线，从给水到过热蒸汽的形成过 程是连续一次性完成的，因此对其供水的要求很 高若直流锅炉在运行中发生断水故障，则会使受 热面严重超温烧坏，若在断水后几秒内得不到供 水，将严重危及锅炉的安全汽轮机的热工保护一、汽机超速保护汽机正常运行转速3000r/min若突然发生机 组甩负荷等事故时，如果调速系统的动作失效，关 闭较慢或不严，则汽轮机转速会迅速上升，造成超 速这时会出现转子脱落击穿汽缸等事故，甚至造 成“飞车”为防止汽机超速，当转速升高到异常值时，应立即切断进入汽机的蒸汽传统的液动调速系统中 有多重防超速的措施，最主要的是危急保安器机组甩负荷保护机组运行过程中突然大幅度甩负荷，特别是在 全甩负荷时，转速将立即升高。

若不立即处理，致 使危机遮断器动作，将造成不必要的停机尤其是 中间再热机组容积较大，甩负荷时动态超速更严 重因此大型机组均设有甩负荷保护三、凝汽器真空低保护凝汽器真空降低时，必须相应减少汽轮机的负 荷若真空过低而继续带负荷，会造成机组发生超 负荷运行，推力轴承乌金磨损，轴向位移过大或轴 封发生径向摩擦等严重故障，危及汽轮机安全因此要装设凝汽器真空低保护当真空低至 60kPa 时，送出汽机跳闸信息为 防止汽机启动过程中真空低于规定值，且跳闸信息 存在而使汽机不能启动，可采用在检测信息中加入 闭锁条件的方法，使用两个同样规格，并有可调差 值的压力开关同时测量凝汽器的真空值，将两个压力开关的输出触点串联起来作为真空低的跳闸信 号四、轴承润滑油压低保护Ill汽机的轴颈是靠油膜与轴承接触的若润滑油 压过低，将破坏油膜致使轴颈与轴承直接接触，高 速摩擦产生的大量热量将使回油油温迅速上升，严 重时将使轴瓦烧坏，转子下沉或汽缸内动、静部分 碰撞为此，应设置轴承润滑油压低保护低I值启动交流润滑油泵，低II值启动直流润 滑油泵，低皿值发出汽机跳闸信息，低W值停止盘 车五、轴向位移过大保护防止汽轮机转子推力轴承磨损造成汽机转子与静子部分相碰撞。

轴向位移应小于+ 1.0mm和一1.2mm，轴向位移向推力瓦工作面为“ + ”向非推 力瓦工作面为“一”单元机组热工自动保护一、单元机组热工自动保护单元机组是由锅炉、汽轮和发电机三者构成的 一个整体，在机组运行过程中，任何一个局部出现 异常时，都将影响其他部份的安全运行为此单元 机组的热工保护既包含各局部的自动保护，又包括 三个局部间的关系单元机组热工自动保护的作用：当单元机组某 一部分发生事故时，根据事故的具体情况迅速、准 确地将单元机组按预先拟定好的保护程序减负荷 或停机在大型单元机组中，由于保护操作项目多， 为防止人为误操作，一般采用自动保护来代替手动 操作单元机组保护动作条件：⑴当保护动作紧急停机时，将自动投入旁路， 开启凝汽器喷水门，跳发电机断路器，使锅炉出力 降至点火负荷，同时启动备用电动泵⑵当发生事故停炉时，将自动停炉和停全部给 水泵⑶当发生事故停止全部给水泵时，将自动停 炉、停机⑷当辅机出力不足时，将自动减负荷至辅机所能承受的出力为止举例：某单元机组是由一台炉、一台中间再热 机组、两台气动给水泵、一台电动给水泵及一台除 氧器组成图中描述了单元系统内部机组之间的有 关保护项目。

二、单元机组旁路系统热工。