華北電力大學(xué)除氧器給水控制課程設(shè)計(jì)(共8頁(yè))

1、 課程設(shè)計(jì)（綜合實(shí)驗(yàn)）報(bào)告 分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線(zn xin)技術(shù)課程設(shè)計(jì)除氧器水位自動(dòng)(zdng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)除氧器給水(jshu)系統(tǒng)簡(jiǎn)介：1 除氧器給水系統(tǒng)的組成除氧器給水系統(tǒng)大的組成部分主要有，除氧器、給水泵組、高加系統(tǒng)三大部分組成。其作用主要是把凝結(jié)水經(jīng)過(guò)除氧器除氧后，經(jīng)給水泵升壓，通過(guò)高壓加熱器加熱供給鍋爐提高循環(huán)的熱效率，同時(shí)提供高壓旁路減溫水、過(guò)熱器減溫水和再熱器減溫水。2 除氧器水位控制的必要性除氧器水箱用以保證鍋爐有一定的給水儲(chǔ)備量，一般要求能滿足鍋爐額定負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行15-20min的給水量。水位太低因儲(chǔ)備量不足而危及鍋爐的安全運(yùn)行，還可能使給水泵入口汽化，導(dǎo)致給水泵不能

2、正常工作；水位太高，可能淹沒(méi)除氧頭而影響除氧效果。一般要求水位在規(guī)定值100mm-200mm范圍內(nèi)，所以除氧器設(shè)計(jì)有水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，并有高、低水位異常報(bào)警和連鎖保護(hù)。將給水加熱到相應(yīng)除氧器內(nèi)壓力的飽和溫度，可以保證氣體從水中分離出來(lái)，很好的清除氧氣的主要機(jī)理是加熱除氧。除氧器除了通過(guò)用汽輪機(jī)抽氣加熱給水到沸騰狀態(tài)以除氧外，還擔(dān)負(fù)著向給水泵不斷供水的任務(wù)，為了保證給水泵安全運(yùn)行，即要求避免給水泵入口發(fā)生汽化或缺水事故，一定要保證除氧器下部的給水箱保持規(guī)定的水位。除氧器水位過(guò)低，除了影響給水泵安全運(yùn)行之外，甚至?xí){鍋爐上水，造成停爐事故；除氧器給水箱水位過(guò)高，汽輪機(jī)汽封將上水，抽水管將發(fā)生水擊

3、，威脅汽輪機(jī)的安全運(yùn)行；因此要設(shè)計(jì)可靠的除氧器水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。3 除氧器水位控制的工作原理大量的理論研究和實(shí)踐表明：對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，不僅能使電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有非常優(yōu)秀的控制性能，而且在許多生產(chǎn)場(chǎng)合中，還具有非常顯著的節(jié)能效果。鑒于此，凝結(jié)水泵不少機(jī)組改造成為變頻泵，以達(dá)到節(jié)省廠用電的目的。除氧器水位調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)工藝流程圖如下所示：一個(gè)調(diào)節(jié)閥，100%流量調(diào)節(jié)用來(lái)進(jìn)行除氧器凝結(jié)水給水(jshu)控制。凝結(jié)水泵一般設(shè)計(jì)為，兩臺(tái)50%變頻泵，一臺(tái)工頻泵。低負(fù)荷時(shí)，一臺(tái)變頻泵運(yùn)行；高負(fù)荷時(shí)，兩臺(tái)變頻泵運(yùn)行；工頻泵只作為備用。設(shè)置2再循環(huán)調(diào)節(jié)閥通過(guò)冷凝水再循環(huán)對(duì)冷凝水泵進(jìn)行保護(hù)。二、控制策略 1頻

4、凝泵轉(zhuǎn)速(zhun s)調(diào)節(jié)在低負(fù)荷段時(shí)（010%），由凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)副閥單沖量調(diào)節(jié)除氧器水位(shuwi)，變頻凝泵轉(zhuǎn)速則為負(fù)荷指令的函數(shù)；在高負(fù)荷段時(shí)（10%100%），轉(zhuǎn)由除氧器水位主調(diào)節(jié)閥三沖量調(diào)節(jié)除氧器水位，副調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，此時(shí)，變頻凝泵轉(zhuǎn)速仍為負(fù)荷指令的函數(shù)；控制系統(tǒng)SAMA圖： 圖二 除氧器水位和再循環(huán)流量(liling)控制這種控制方案的主要特點(diǎn)是，不管在哪一個(gè)符合段，凝結(jié)水母管壓力均為開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)，存在問(wèn)題：需要在不同工況和不同符合段下對(duì)函數(shù)進(jìn)行整定，調(diào)試工作量大。有時(shí)為了減少手動(dòng)干預(yù)，不得不將凝結(jié)水壓力提高，這樣又不利于節(jié)能(ji nn)。增加母管壓力調(diào)節(jié)回路，通過(guò)母管壓力反饋來(lái)

5、調(diào)節(jié)變速泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，保障母管壓力隨負(fù)荷變化的情況下，達(dá)到節(jié)能效果。目前在所有的控制方案中，采用凝結(jié)水變頻泵后，很少有考慮凝結(jié)水再循環(huán)門(mén)的改進(jìn)，大多仍采用原來(lái)工頻泵的設(shè)計(jì)，這樣不利于變頻泵的節(jié)能利用。凝結(jié)水泵在低速相應(yīng)的有效汽蝕余量增加了，而泵的氣蝕相似理論指出泵的必要?dú)馕g余量與轉(zhuǎn)速成正比減少。故而，海門(mén)電廠百萬(wàn)機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)增加了45%的凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥一個(gè)，低轉(zhuǎn)速時(shí)通過(guò)(tnggu)泵的流量可以相應(yīng)減少，即再循環(huán)門(mén)回路控制的設(shè)定值可以隨轉(zhuǎn)速降低而減小，從而改變管路特性，有利于一定轉(zhuǎn)速相應(yīng)的凝結(jié)水母管壓力得以提高，達(dá)到節(jié)能的目的。1凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)凝結(jié)水再循環(huán)閥控制改變以往流量設(shè)定值為一固定值

6、的方案，改為設(shè)定值由變頻泵的轉(zhuǎn)速指令的函數(shù)關(guān)系在給定，同時(shí)考慮單臺(tái)泵運(yùn)行和兩臺(tái)運(yùn)行的情況。這種方案能更明顯，是一種值得推廣的控制方案。 圖三 變速(bin s)泵轉(zhuǎn)速控制三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與硬件(yn jin)配置設(shè)計(jì)1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）系統(tǒng)(xtng)的四層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分為四層：現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、控制級(jí)、監(jiān)控級(jí)、管理級(jí)?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)包括若干個(gè)流量變送器、水位變送器、用作執(zhí)行器的供水調(diào)節(jié)閥、循環(huán)調(diào)節(jié)閥和變速泵和工頻泵?？刂萍?jí)包括過(guò)程控制站，用來(lái)接收變送器送來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，按照一定的控制策略計(jì)算出所需要的控制量，并送回到現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器中去。監(jiān)控級(jí)包括運(yùn)行員操作站OS、工程師工作站EW。在該級(jí)上實(shí)現(xiàn)預(yù)定義及自由格式動(dòng)態(tài)畫(huà)面顯示、趨勢(shì)

7、顯示、彈出式報(bào)警及操作指導(dǎo)信息、報(bào)表打印、硬件診斷等。管理級(jí)包括多臺(tái)管理計(jì)算機(jī)，可用來(lái)存儲(chǔ)和處理大量數(shù)據(jù)，方便工作人員對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。（2）系統(tǒng)(xtng)的通訊網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)著上述四層結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括四層通訊網(wǎng)絡(luò)：現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)Fnet、控制網(wǎng)絡(luò)Cnet、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)Snet、管理網(wǎng)絡(luò)Mnet，分別將相應(yīng)層內(nèi)的設(shè)備(shbi)連接在一起。（3）冗余(rn y)配置AC800F控制器之間通過(guò)槽位E2中的以太網(wǎng)模件EI813FR配置冗余，冗余以太網(wǎng)模件間采用總線連接方式，從而實(shí)現(xiàn)熱備用，即：槽位E2中的EI813FR用于主AC800F與熱備AC800F間的通訊與同步，當(dāng)主AC800F故障時(shí)，可以快速、平

8、滑地切換到熱備AC800F上；E1槽位中的EI813FR作AC800F與上位機(jī)正常的網(wǎng)絡(luò)通訊。為了提高系統(tǒng)的安全性，Profibus主模件FI830FR也進(jìn)行了冗余配置，即當(dāng)一個(gè)AC800F或其FI830FR故障后，會(huì)由另外一個(gè)AC800F上的FI830FR繼續(xù)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備保持通訊和完成現(xiàn)場(chǎng)控制。FI830FR通過(guò)Profibus - DP網(wǎng)與S800I/0站的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口CI830連接，實(shí)現(xiàn)AC800F與I/0間的數(shù)據(jù)傳輸，包括I/0配置、控制信號(hào)、反饋信號(hào)、測(cè)量數(shù)據(jù)。2系統(tǒng)配置（1）運(yùn)行員操作站及工程師工作站的硬件組成：計(jì)算機(jī)：DELL Inspiron 530：奔騰雙核處理器E2140

9、(1.60GHz,1MB L2 CACHE)，內(nèi)存512MB DDR2，硬盤(pán)160GB , 19 液晶顯示器，Ethernet網(wǎng)絡(luò)適配器。（2）過(guò)程控制站：主要配置見(jiàn)下表：序號(hào)型號(hào)名稱備注1SD 812FR電源模件輸入電源24VDC2SD 812FR電源模件輸入電源24VDC3EI 813FR以太網(wǎng)模件屏蔽雙絞線安裝4EI 813FR以太網(wǎng)模件屏蔽雙絞線安裝5EI 813FR以太網(wǎng)模件屏蔽雙絞線安裝6EI 813FR以太網(wǎng)模件屏蔽雙絞線安裝7FI 830FR現(xiàn)場(chǎng)總線接口模件與Profibus協(xié)議兼容8FI 830FR現(xiàn)場(chǎng)總線接口模件與Profibus協(xié)議兼容模擬量輸入輸出模件的配置(pizh)

10、如下：序號(hào)型號(hào)名稱數(shù)量備注1CI830Profibus通信模件1支持雙絞線連接2AI801模擬量輸入模件3模擬量輸入8通道3AI835凝水泵轉(zhuǎn)速輸入模件2模擬量輸入8通道4AO810模擬量輸出模件2模擬量輸出8通道（3）現(xiàn)場(chǎng)(xinchng)級(jí)設(shè)備：測(cè)量(cling)變送器：序號(hào)名稱數(shù)量1壓力變送器（PT）12流量變送器（TE）23水位指示器14轉(zhuǎn)速變送器2系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)如下：序號(hào)類(lèi)型測(cè)點(diǎn)名稱系統(tǒng)信號(hào)類(lèi)型單位1AI供水母管壓力測(cè)量信號(hào)MCS420mAKPa2AI凝結(jié)水流量測(cè)量信號(hào)MCS420mAt/h3AI供水閥門(mén)位置測(cè)量信號(hào)MCS420mA%4AI除氧器水位測(cè)量信號(hào)MCS420mAmm5AI主給水

11、流量測(cè)量信號(hào)MCS420mAt/h6AIA泵轉(zhuǎn)速測(cè)量信號(hào)MCSmVr/min7AIB泵轉(zhuǎn)速測(cè)量信號(hào)MCSmVr/min8AOA泵轉(zhuǎn)速M(fèi)CSmVr/min9AOB泵轉(zhuǎn)速M(fèi)CSmVr/min10AO主閥開(kāi)度MCS420mA%11AO循環(huán)閥開(kāi)度MCS420mA%（4）通訊：以過(guò)程控制站、運(yùn)行員操作站、工程師工作站作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，輔助以兩臺(tái)8口的交換機(jī)，在節(jié)點(diǎn)間利用雙絞線通訊，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理。AC800F控制器與I/0模件之間用屏蔽雙絞線通訊，利用Profibus通信技術(shù)。（5）軟件組成：計(jì)算機(jī)選用Window XP 平臺(tái)，工程師站安裝組態(tài)軟件Control Builder F，運(yùn)行員操作(coz

12、u)站安裝監(jiān)控軟件Digivis。系統(tǒng)配置圖見(jiàn)附件(fjin)五、課程設(shè)計(jì)的收獲(shuhu)和體會(huì)課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過(guò)程。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我們更加扎實(shí)的掌握了分散控制系統(tǒng)的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。過(guò)而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲齲最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過(guò)而能改，善莫大焉”的知行觀

13、。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了。在今后社會(huì)的發(fā)展和 HYPERLINK /zuowen/xuexi/ t _blank 學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程中，一定要不懈努力，不能遇到問(wèn)題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)可。課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，也對(duì)團(tuán)隊(duì)精神的進(jìn)行了考察，讓我們?cè)诤献髌饋?lái)更加默契，在成功后一起體會(huì)喜悅的心情。果然是團(tuán)結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來(lái)最終完美的結(jié)果。此次設(shè)計(jì)也讓我明白了思路即出路，有 HYPERLINK /zuowen/shenme/ t _blank 什么不懂不明白的地方要及時(shí)請(qǐng)教或上網(wǎng)查詢，只要認(rèn)真鉆研，動(dòng)腦思考，動(dòng)手實(shí)踐，就沒(méi)有弄不懂的知識(shí)，收獲頗豐。附件（系統(tǒng)配置圖）過(guò)程控制站運(yùn)行員操作站工程師工作站SnetCnet以太網(wǎng)模件以太網(wǎng)模件現(xiàn)場(chǎng)總線模件電源模件主閥開(kāi)度循環(huán)閥門(mén)主給水流量變頻A泵轉(zhuǎn)速變頻泵B轉(zhuǎn)速除氧器水位變頻泵