熱工儀表 第一章緒論

1、第一節(jié)第一節(jié) 熱工控制儀表的作用熱工控制儀表的作用 第二節(jié)第二節(jié) 熱工控制儀表的發(fā)展歷史熱工控制儀表的發(fā)展歷史 第三節(jié)第三節(jié) 熱工控制儀表分類熱工控制儀表分類 第一節(jié)第一節(jié) 熱工控制儀表的作用熱工控制儀表的作用 錢偉長講話錢偉長講話, 儀器儀表是信息工業(yè)的源頭。儀器儀表是信息工業(yè)的源頭。 供電質(zhì)量要求鍋爐、汽輪發(fā)電機運行穩(wěn)定，供電質(zhì)量要求鍋爐、汽輪發(fā)電機運行穩(wěn)定， 被控參數(shù)保持在規(guī)定值，這個任務(wù)由控制被控參數(shù)保持在規(guī)定值，這個任務(wù)由控制 儀表組成的系統(tǒng)自動完成，它是電廠的中儀表組成的系統(tǒng)自動完成，它是電廠的中 樞神經(jīng)。樞神經(jīng)。 見圖12 控制機構(gòu)控制對象 執(zhí)行器 控制器 變送器 干擾 工質(zhì) 被

2、控參數(shù) 熱工控制儀表熱工控制儀表 控制質(zhì)量好壞取決于哪些因素：控制質(zhì)量好壞取決于哪些因素： （1）設(shè)計是否合理）設(shè)計是否合理 （2）控制對象的動態(tài)特性）控制對象的動態(tài)特性 （3）控制儀表的工作特性）控制儀表的工作特性 （4）控制器整定參數(shù)的選擇）控制器整定參數(shù)的選擇 如果控制儀表的工作特性不好控制質(zhì)量就如果控制儀表的工作特性不好控制質(zhì)量就 不好。不好。 第二節(jié)第二節(jié)熱工控制儀表的發(fā)展歷史熱工控制儀表的發(fā)展歷史 在新中國成立后的在新中國成立后的50多年中，我國火電廠熱工控多年中，我國火電廠熱工控 制儀表方面的變化可謂日新月異，它要超過火電制儀表方面的變化可謂日新月異，它要超過火電 廠中任何其他方

3、面的變化。廠中任何其他方面的變化。 50年代，鍋爐和汽輪機容量都很小，系統(tǒng)簡單，年代，鍋爐和汽輪機容量都很小，系統(tǒng)簡單， 只有少量的簡單直接作用式自動調(diào)節(jié)，如鍋爐汽只有少量的簡單直接作用式自動調(diào)節(jié)，如鍋爐汽 包的水位調(diào)節(jié)。包的水位調(diào)節(jié)。 隨著機組容量的增大，參數(shù)的提高和采用煤粉燃隨著機組容量的增大，參數(shù)的提高和采用煤粉燃 燒后，對自動調(diào)節(jié)的要求也就提高了，自動調(diào)節(jié)燒后，對自動調(diào)節(jié)的要求也就提高了，自動調(diào)節(jié) 項目也增多了。除汽包水位調(diào)節(jié)外，還有燃料、項目也增多了。除汽包水位調(diào)節(jié)外，還有燃料、 風(fēng)量、爐膛負壓、蒸汽溫度等，但實際投入自動風(fēng)量、爐膛負壓、蒸汽溫度等，但實際投入自動 的多為汽包水位和爐

4、膛負壓調(diào)節(jié)，其他項目很難的多為汽包水位和爐膛負壓調(diào)節(jié)，其他項目很難 投入，自動投入率在投入，自動投入率在4060。 長期造成自動調(diào)節(jié)投入率低的原因有兩個：長期造成自動調(diào)節(jié)投入率低的原因有兩個： 一是熱工控制儀表落后、質(zhì)量差；二是控一是熱工控制儀表落后、質(zhì)量差；二是控 制對象的可控性差。這個時期應(yīng)用的熱工制對象的可控性差。這個時期應(yīng)用的熱工 控制儀表，主要是從前蘇聯(lián)進口的機械式控制儀表，主要是從前蘇聯(lián)進口的機械式 調(diào)節(jié)器、電子式調(diào)節(jié)器，還有我國儀表部調(diào)節(jié)器、電子式調(diào)節(jié)器，還有我國儀表部 門參考蘇聯(lián)儀表研制出的門參考蘇聯(lián)儀表研制出的DDZ-I電動單元組電動單元組 合儀表和氣動單元組合儀表合儀表和氣

5、動單元組合儀表QDZ。 60年代，我國儀表部門研制出采用統(tǒng)一信年代，我國儀表部門研制出采用統(tǒng)一信 號制號制(010mA)的的DDZ-型電動單元組合型電動單元組合 儀表，但儀表，但 DDZ只能執(zhí)行只能執(zhí)行PID控制，很難適控制，很難適 應(yīng)復(fù)雜控制對象的要求。應(yīng)復(fù)雜控制對象的要求。 70年代，儀表部門又參考日本等國的儀表年代，儀表部門又參考日本等國的儀表 研制了研制了DDZ-(420mA)型電動單元組合型電動單元組合 儀表、組件組裝儀表儀表、組件組裝儀表TF-900、MZ-和和 SPEC-200。組件組裝儀表的特點是功能組。組件組裝儀表的特點是功能組 件化，選擇功能組件可以組成較復(fù)雜的控件化，選擇

6、功能組件可以組成較復(fù)雜的控 制系統(tǒng)。但是由于電子元器件質(zhì)量不好，制系統(tǒng)。但是由于電子元器件質(zhì)量不好， 容易損壞，造成自動控制系統(tǒng)失靈，致使容易損壞，造成自動控制系統(tǒng)失靈，致使 許多自動控制系統(tǒng)不能投入自動。許多自動控制系統(tǒng)不能投入自動。 80年代，以微機為基礎(chǔ)的分散控制系統(tǒng)年代，以微機為基礎(chǔ)的分散控制系統(tǒng) (DCS)進入國內(nèi)電站，很快解決了長期存在進入國內(nèi)電站，很快解決了長期存在 的熱工控制儀表問題。由于的熱工控制儀表問題。由于DCS 采用大規(guī)采用大規(guī) 模集成電路，提高了可靠性，并且用軟件模集成電路，提高了可靠性，并且用軟件 編程的方式，可以實現(xiàn)復(fù)雜對象的各種控編程的方式，可以實現(xiàn)復(fù)雜對象的各

7、種控 制規(guī)律，還可與保護、連鎖條件互聯(lián)，大制規(guī)律，還可與保護、連鎖條件互聯(lián)，大 大提高了控制系統(tǒng)的功能，經(jīng)試點后很快大提高了控制系統(tǒng)的功能，經(jīng)試點后很快 得以推廣，成為今天的主要熱工控制儀表。得以推廣，成為今天的主要熱工控制儀表。 DCS的出現(xiàn)導(dǎo)致了控制領(lǐng)域中根本性的轉(zhuǎn)的出現(xiàn)導(dǎo)致了控制領(lǐng)域中根本性的轉(zhuǎn) 變，變， 它宣告了機械式和模擬式儀表的種種它宣告了機械式和模擬式儀表的種種 局限已經(jīng)一去不復(fù)返了。局限已經(jīng)一去不復(fù)返了。 90年代年代 ，我國又開發(fā)研制出以微機芯片為，我國又開發(fā)研制出以微機芯片為 基本器件的基本器件的DDZ-S型第四代電動單元組合型第四代電動單元組合 儀表。在火電廠一度使用過的

8、儀表。在火電廠一度使用過的STB (類似類似 VI87、KMM)等控制器就是屬于等控制器就是屬于DDZ-S型系型系 列儀表中的一個單元儀表，本書介紹的列儀表中的一個單元儀表，本書介紹的 SKJ、SKD也是屬于也是屬于DDZ-S型系列儀表中型系列儀表中 的一個單元儀表。在這個時期，現(xiàn)場總線的一個單元儀表。在這個時期，現(xiàn)場總線 控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)（FCS）也出現(xiàn)了，但在火電廠）也出現(xiàn)了，但在火電廠 應(yīng)用應(yīng)用FCS一直存在爭議，致使一直存在爭議，致使FCS在火電在火電 廠的應(yīng)用擱淺。廠的應(yīng)用擱淺。 第三節(jié)第三節(jié)熱工過程控制儀表的分類熱工過程控制儀表的分類 一、一、按所用能源形式分按所用能源形式分 （

9、1）自力控制儀表）自力控制儀表 （2）液動控制儀表）液動控制儀表 信號傳輸速度為音速（信號傳輸速度為音速（340m/s），），體積大，體積大， 動作慢（油黏滯而不能遠傳），易發(fā)生火災(zāi)動作慢（油黏滯而不能遠傳），易發(fā)生火災(zāi) （油容易滲漏），但功率大。（油容易滲漏），但功率大。 （3）氣動控制儀表）氣動控制儀表 信號傳輸速度也為音速，不怕電磁干擾，防信號傳輸速度也為音速，不怕電磁干擾，防 爆，但須設(shè)置專用空壓機并對氣源質(zhì)量要求爆，但須設(shè)置專用空壓機并對氣源質(zhì)量要求 嚴格。嚴格。 （4）電動儀表）電動儀表 信號傳輸速度為光速（信號傳輸速度為光速（300000km/s），）， 便于集中控制，但怕電磁干

10、擾。便于集中控制，但怕電磁干擾。 （5）混合儀表）混合儀表 電電-液混合，例如液混合，例如DEH。電電-氣混合，例如氣混合，例如 FP302（現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線-氣壓轉(zhuǎn)換器）氣壓轉(zhuǎn)換器） 二、二、 按功能結(jié)構(gòu)分按功能結(jié)構(gòu)分 （1）基地式儀表）基地式儀表 在被控對象附近，多種功能部件（或在被控對象附近，多種功能部件（或 傳感器、控制器、執(zhí)行器裝在一起，或傳傳感器、控制器、執(zhí)行器裝在一起，或傳 感器、控制器裝在一起，或控制器、執(zhí)行感器、控制器裝在一起，或控制器、執(zhí)行 器裝在一起，結(jié)構(gòu)緊湊）設(shè)計成一個整體。器裝在一起，結(jié)構(gòu)緊湊）設(shè)計成一個整體。 例如例如 B系列系列 ，KF系列。系列。 （2）單元組合

11、式儀表）單元組合式儀表 積木式，各單元儀表為一個積木式，各單元儀表為一個“積木積木”， 這種儀表是通用的，這種儀表是通用的，DDZ、 DDZ、 DDZS，被調(diào)參數(shù)性質(zhì)（如溫度、壓力、被調(diào)參數(shù)性質(zhì)（如溫度、壓力、 流量、物位等）取決于所配的變送器。流量、物位等）取決于所配的變送器。 （3）組裝式儀表）組裝式儀表 柜裝儀表，兩大部分：柜和臺柜裝儀表，兩大部分：柜和臺 TF900、MZ l（4）單回路調(diào)節(jié)器）單回路調(diào)節(jié)器 l“危險危險”分散到極點分散到極點 單回路。單回路。KMM、VI87 （5）分散控制系統(tǒng)（）分散控制系統(tǒng)（DCS） 集四集四C技術(shù)為一體，分散控制，管理集中。技術(shù)為一體，分散控制，

12、管理集中。 第一代第一代DCS: NETWORK90、TDC-2000、Teleperm-m 第二代第二代DCS: INFI90、HIACS3000、MAX1000、 Telerperm-me , WDPF, I/A； 第三代第三代DCS: Symphony、HIACS-5000、Telerperm-xp、 Ovation、XDPS、MACS； 第四代第四代DCS: A2(FOXBRO)、PLANTWEB(Emrson)、 industrialIT800XA(ABB)、 ExpersionPKS(HONEYWELL)、 PCS7(SIMENS)、HOLLIAS(和利時和利時,應(yīng)用應(yīng)用 在陜西國

13、華錦界在陜西國華錦界4600MW)。 （6）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS） 現(xiàn)場儀表掛接在現(xiàn)場總線上，通過現(xiàn)場儀表掛接在現(xiàn)場總線上，通過 現(xiàn)場總線與控制室（上位機）相聯(lián)系?，F(xiàn)場總線與控制室（上位機）相聯(lián)系。 控制儀表發(fā)展方向控制儀表發(fā)展方向-FCS FCS 特點：特點： （1）節(jié)省電纜）節(jié)省電纜 （2）提高控制質(zhì)量）提高控制質(zhì)量 （3）開放性（互操作）開放性（互操作） （4）降低安裝、調(diào)試和維護工作量）降低安裝、調(diào)試和維護工作量 （5）減少占地面積）減少占地面積 三、按輸出信號是否隨時間連續(xù)變化分按輸出信號是否隨時間連續(xù)變化分 （1）模擬儀表）模擬儀表 氣動儀表，電動單元組合，組裝儀表都氣動儀表，電動單元組合，組裝儀表都 屬于模