热工保护与顺序控制的基础知识.ppt
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1、绪 论,电厂三大控制技术:PLCDCSFCS,大型火电机组控制系统功能构成示意图,第一章 热工保护与顺序控制的基础知识,第一节 分散控制系统DCS第二节 可编程序控制器PLC第三节 热工保护与顺序控制的基本概念第四节 开关量控制的基础部件第五节 开关量信号的可靠性,热工保护与顺序控制系统的工作过程中,信息的传递和变换都是以开关量信号进行的。模拟量信号:在时间和幅值上是连续的,可用连续的数学函数表示,多来自传感器或变送器的输出信号,如主蒸汽温度、主蒸汽压力开关量信号:只有有限个对立状态的逻辑变量,如磨煤机的启停、燃烧器的投入与切除、触点的闭合或断开状态 热工保护与顺序控制均属于开关量控制范畴,因
2、而有些书藉称为热工开关量控制系统。,第三节 热工保护与顺序控制的基本概念,主要内容:,一、热工保护、连锁和开关量控制二、热工保护的设计准则三、热工保护系统四、顺序控制的设计准则(自学)五、顺序控制的项目内容(自学),1、热工保护 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,自动采取某些措施,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。,一、热工保护、连锁和开关量控制,2、连锁 在一个装置或许多装置的组合当中,一个装置中的某个部件或该组合中的某个装置动作时,将引起另一个部件或该组合的另一个装置的动作。例如:大型辅机与相关的冷却系统、润滑系统、密封系统之间的连锁控制。
3、例如:引风机因故障全部跳闸时,引起送风机、排粉机、给煤机、磨煤机等相继依次跳闸。,3、顺序控制(开关量控制)将机组的部分操作按热力系统或辅机划分成局部控制系统,按照事先规定的顺序进行自动操作的一门控制技术。机炉辅助系统化学水处理系统输煤系统,吹灰系统脱硫系统脱销系统,例:化学水处理系统,化学水处理系统的任务是向热力系统供给合格的补充水。它包括:原水净化处理系统;制备锅炉所需质量的补给水系统;汽轮机凝结水的净化处理系统;废水处理系统化学废水煤厂排水锅炉清洗废水,天然水中含有很多杂质,必须经过一系列处理,除去对锅炉安全有害的杂质,才能作为锅炉补给水。当原水经澄清、过滤、除去机械杂质后,还要进行软化
4、和除盐,除去溶解在水中的钙、镁、钠等盐类。由于化学水处理除盐的运行和再生比较频繁,再生过程中的阀门、水泵和风机的操作量很大,因而一般都采用顺序控制。顺序控制器现在一般都采用可编程序控制器(PLC)。,二、热工保护的设计准则,误动作:系统不应该动作而动作;拒动作:系统应该动作而不动作。“二取一”:串联法 如汽轮机轴向位移保护。并联法 如汽轮机进水保护、主蒸汽压力高保护。“三取二”:采用三个检测元件测量。当其中两个或两个以上检测元件触点闭合时,信号单元就有输出;既减小误动 作率又减小拒动作率;如炉膛火焰监视系统,测点,测点,三、热工保护系统,1)锅炉保护系统炉膛安全保护FSS:锅炉汽压保护、水位保
5、护、直流锅炉断水保护、再热器保护、主燃料跳闸保护、机组快速甩负荷保护等2)汽轮机保护系统汽轮机紧急跳闸系统ETS:轴向位移保护、缸胀和差胀保护、超速保护、振动保护、主轴弯曲保护、轴承温度高和油压低监视保护、凝汽器真空低监视保护、给水加热器保护、汽轮机进水保护等3)机组保护系统(炉、机、电大联锁保护),炉机电大联锁保护大型单元机组的特点是炉、机、电在生产中组成一个有机整体,其中某个环节出现故障时,必然会不同程度地影响整个机组的正常运行,因此需要综合考虑故障情况下炉、机、电三者之间的关系。炉机电大联锁保护动画演示,四、自动报警系统的应用,监视机组运行过程中的各种工况参数和设备状态;发生参数越限或设
6、备故障时,以声光形式发出报警信号。,自动报警系 统的组成,第一章 热工保护与顺序控制的基础知识,第一节 分散控制系统DCS第二节 可编程序控制器PLC第三节 热工保护与顺序控制的基本概念第四节 开关量变送器的基础部件第五节 开关量信号的可靠性,第四节 开关量控制的基础部件,开关量控制应完成的功能:P28 根据输入的开关量信号,按预定工艺要求进行逻辑运算,将结果通过输出部件、驱动执行机构完成操作任务。基础部件主要包括:一、开关量变送器二、常用控制电器三、执行机构,一、开关量变送器,能够把被测物理量转换成开关形式的电信号进行输出的设备。(一)开关特性(二)开关量变送器的种类,1.压力开关2.差压开
7、关3.流量开关,4.液位开关5.温度开关6.行程开关,(一)开关特性 当输入的物理量在某一范围内变化时,输出的开关量状态发生改变:(1)当输入P1时,输出“1-2通”;(2)当输入P1P 时,输出“1-3通”;(3)当P1输入P1P 时,输出可 以是“1-2通”也可以是“1-3通”。如果输入是增方向通过P1 时,则输出“1-2通”;若输入是减方向通过P1P 时,则输出“1-3通”。,1、常用术语切换值:使输出变量改变的任一输入变量值;上切换值(动作值):输入变量(物理量)增大时,使输出变量(开关量)改变的输入变量值,如图中的P1P;下切换值(复原值):输入变量(物理量)减小时,使输出变量(开关
8、量)改变的输入变量值。如图中的P1;切换差(死区):上切换值与下 切换值之差。如图中P,2、主要技术要求,1)动作的稳定性和可靠性 2)切换差的选择切换差分为可调与不可调两种切换差不是越小越好,而应根据使用要求来确定;,(二)开关量变送器的种类,1.压力开关2.差压开关3.流量开关,4.液位开关5.温度开关6.行程开关,开关量变送器的主要任务是将被测物理量转换成开关形式电信号,主要有:,1、压力开关,1)工作原理将被测压力转换成为开关信号;,2)压力开关特点抗干扰能力强;抗振性能高;传感器内部有过载保护装置触点容量大、寿命长。,3)产品型号通过更换不同传感器及不同开关部件,即可组成十多种型号、
9、数百种规格的产品。4)高温介质冷却 压力开关的被测介质温度一般不超过l00使用铜质螺旋管作为散热器。,上海远东仪表厂的产品型号,5)例:空气压缩机初始状态:储气罐压力为0,压力控制器“1-2”通;工作状态:按下启动按钮HK接触器J励磁电机M运转压缩机工作储气罐压力升高;压力升至0.8MPa时,“1-3通”J失电M停压缩机停;储气罐空气输出压力下降;降至0.7MPa时,“1-2通”M运转压缩机工作压力升高储气罐的空气压力保持范围内,电动机间歇工作,6)切换差的选择切换差过小,易造成电动机频繁启停,同时造成接触器损坏。不能以切换差大小作为评价控制器的性能指标。,(二)开关量变送器的种类,1.压力开
10、关2.差压开关3.流量开关,4.液位开关5.温度开关6.行程开关,开关量变送器的主要任务是将被测物理量转换成开关形式电信号,主要有:,2.差压开关,也称差压控制器或差压继电器工作原理:介质的差压信号 敏感元件的位移信号 微动开关的开关信号;敏感元件采用膜片或波纹管;,3.流量开关,也称流量控制器或流量继电器工作原理:流量信号差压信号开关信号实例应用:管道的滤网堵塞信号火电厂的断煤信号管道内水或油的断流信号火电厂大部分水和蒸汽的断流信号,断煤开关安装位置:给煤机组 成:可以绕轴摆动的挡板、连在轴端的压板、微动开关工作原理:,4、液位开关,也称液位控制器或液位继电器浮子式利用随液位变化的浮子来触发
11、开关。电接触式利用液体的导电性来测量液位。电容式通过两电极间的电容量的变化来测量液位。超声波式超声波的传播时间与声波的发出到物体表面 的距离成正比,5.温度开关,温度测量范围不同,选用温度开关的结构形式也不同1)固体膨胀式温度开关(0-100)T膨胀位移信号开关信号2)气体膨胀式温度开关(100-250)T压力信号开关信号3)热电阻(热电偶)温度计(250-)T电流(压)信号开关信号,6.行程开关(限位开关)工作原理:机械行程信号微动开关的触点信号7、火焰监测器用于监测锅炉燃烧器的火焰状况工作原理:火焰信号(强度和频率)开关量信号用以向运行人员显示或向自动装置提供燃烧器火焰是否存在与否的信号。
12、8、接近开关(无触点开关)工作原理:金属体接近开关的感应区域,开关就能 发出电子指令。,1、上切换值、下切换值和切换差,切换差的选取;2、几种开关量变送器的工作原理;作业:指出图1-8中开关量变送器的上切换值、下切换值和切换差,分析该图的工作原理,并说明切换差的选择原则;,本节重点及难点,第四节 开关量控制的基础部件,一、开关量变送器压力开关、差压开关、流量开关、液位开关、温度开关、行程开关二、常用控制电器三、执行机构,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气设备)(一)手动电器依靠人工直接操作;按钮开关、组合开关、控制开关(二)自动电器依靠控制对象
13、的参数变化或外来信号的变化自动进行切换。继电器、接触器(三)常用控制电器符号,二、常用控制电器,1、按钮开关启动按钮:具有常开触点;停止按钮:具有常闭触点;复合按钮:同时具有常开与常闭触点;2、组合开关用动触片作为刀刃,以转动的方法改变动、静触片之间的通断用于引入电源、控制小容量的电动机或启动不频繁的电动机3、控制开关(万能转换开关)具有多种操作位置,能够换接多个电路;一般用来控制厂用电动机的启停,电动门的开大或 关小,联锁回路的接通和断开等。,(一)手动电器,(二)自动电器,特点:执行元件的动作是由电器的感应元件控制的;使用:用小功率信号控制感受元件,使其操作执行元件去控制大功率的主电路的切
14、换,实现对被控对象的远距离自动控制。种类:继电器、接触器、电磁铁等。,促使继电器动作的力矩(吸引舌片)电流I磁通电磁力F电磁力矩Md阻碍继电器动作的机械反抗力矩弹簧拉力矩Mt、摩擦力矩Mm继电器启动的条件:MdMt+Mm满足这个条件的最小电流值称为继电器的启动电流继电器复原的条件:Md+Mm Mt满足这个条件的最大电流值称为继电器的返回电流 当加入继电器的电流大于其启动电流后,继电器就能动作。在继电器动作之后,必须减小电流至小于其返回电流后,继电器才能返回。,1、电磁式继电器,1、电磁式继电器,按控制电流不同分为交流和直流两类按用途不同分为(1)电流继电器(2)电压继电器(3)中间继电器(4)
15、时间继电器,(1)电流继电器,主要反映电流的变化,分为过电流继电器:在正常电流时衔铁是被断开的,当电流高于允许值时,衔铁被吸引,触点闭合。欠电流继电器:在正常电流时衔铁是被吸合的,当电流低于允许值时,衔铁被释放,触点断开。常用于电动机过载保护如电动门紧闭后,电动机过电流,过电流继电器动作,停止电动机转动,防止电动机因过载而烧坏。,(2)电压继电器主要反映电压变化,分为过电压继电器、欠电压继电器动作过程:同电流继电器;电流继电器和电压继电器称为主继电器(或一次继电器)。(3)中间继电器本质是电压继电器,有很多的触点数和较大的触点容量;适用于需要同时闭合或断开几条独立的回路或要求较大触点容量的场合
16、(4)时间继电器特点是输入信号延迟一段时间(可人为调整的)后再起作用,即继电器触点动作发出的信号比输入信号要晚一段时间,可以频繁接通和切断直流电动机等 各种用电设备的主电路。1)主要结构:如图;2)工作原理:利用电磁吸引使电路接通和断开按下按钮线圈通电产生电磁吸力吸引上铁芯向下运动动静触片吸合电动机电路接通电动机启动;松开按钮线圈失电电磁吸力消失弹簧使上铁芯复原动静触片断开电动机电路切断电动机停止运转;,2、接触器,3)接触器控制电动机的实际电线路两个电路:主电路(主回路):三相电源ABC开关HK、熔断器RD 和接触器的触点C 电动机D是电动机的工作电路流经的电流较大,在线路图中用较粗的线条表
17、示。控制电路(或控制回路):按钮QA 接触器线圈C用来控制主电路的接通或断开的;流过的电流较小,在线路中用细线表示。,动作过程:开关HK闭合;按下按钮QA:C相电源按钮QA 接触器线圈C B相电源线圈C通电触点C闭合主电路接通 电动机转动松开按钮QA:线圈C断电主触点C断开电动机停转应用:点动控制:按下按钮电动机才会运转、手松开按钮电动机停转。需要经常启动和停车的生产机械上,如各种绕线车。,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气设备)(一)手动电器依靠人工直接操作;按钮开关、组合开关、控制开关(二)自动电器依靠控制对象的参数变化或外来信号的变化自动进
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- 保护 顺序 控制 基础知识

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