火电机组凝汽器水位控制系统的设计(附件)
过程控制领域蓬勃发展，在火力发电方面对于技术的要求也变得更高，效率变成现代社会全民的追求。增强火电机组的运行性能，必须从众多方面认真考虑，凝汽器水位控制作为本次毕设的研究课题，作为火力发电系统的重要组成，如何确保凝汽器水位的稳态，避免系统运行中资源不必要的消耗，显得至关重要。本次使用横河公司新系列产品中的CENTUM VP软件，最终确定串级-前馈水位控制系统的方案，增加了一个前馈控制对象和副回路，取代了单冲量回路的凝汽器，保证水位的稳定，给火力机组的运行带来了便利。关键词 火电机组，凝汽器，水位控制，集散控制系统
目 录
1 绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.2 国内外发展现状及水平 2
1.3 本文主要的研究工作 2
2 DCS系统 2
2.1 DCS系统简介 2
2.2 DCS分散控制系统发展 3
2.3 DCS分散控制系统特点 3
3 日本横河CENTUM VP系统介绍 3
3.1 日本横河CENTUM VP系统的硬件配置 4
3.2 日本横河CENTUM VP系统的软件配置 6
4 常用功能块介绍 15
4.1 PVI（指示块） 15
4.2 PID控制块 16
4.3 手动操作块（MLDSW） 20
4.4 加法运算块（ADD） 21
4.5 通用运算块（CALCU） 22
4.6 带偏差报警的指示块（PVIDV） 22
5 凝汽器水位控制方案 22
5.1 凝汽器水位控制系统方案的选择 25
6 工程实现 27
6.1 凝汽器控制系统HIS组态 27
6.2 凝汽器水位控制系统FCS组态 29
6.3 测试 32
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
附录A 串级前馈凝汽器水位控制系统FCS组态 37
附录B 凝汽器水位控制联锁逻辑 38
1 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
/> 随着我国电力行业的不断发展,火电方面，高参数、大容量的火力发电机组呈现大幅增加,国家电网结构不断调整，运行方式的改变也得到了显著重视。目前，火电机组仍是电网的重要组成部分,这就要求大容量的火力发电机组不仅能满足基本负荷的要求,同时还具有较强的调峰能力,能迅速适应用电峰谷差加剧的变化要求。如何增强火电机组运行的灵活性以降低能耗和环境压力，自动化技术的发展对于机组起到了至关重要的作用。良好的凝汽器水位控制系统可以将火电机组凝汽器水位控制保持在一定的范围，既确保了凝汽器能够以平稳的数值安全运行也避免系统运行过程中的资源浪费。如何使火电机组凝汽器水位控制系统得到精准的控制，是当前国内火电机组发展中所要面临的重要问题[1]。
1.1 选题的背景及意义
截至2013年为止，我国的火电装机容量仍占全国发电装机容量的69%，而火电机组的发电量则要占到全国发电量的80%[2]。这说明在当前情势下，火力发电仍然作为我国电力的主要来源，为适应新的国家能源政策和战略需求，对大容量火电机组进行技术改造的要求迫在眉睫。
火电机组凝汽器包含的主要功能有：将汽轮机排汽由气态变为干净的液态水；位于汽轮机排气口创立一定高度的真空状态值；可回收机组运行和启停过程的疏水，以及回收汽轮机旁路系统的排汽，减少控制过程的损失[3]。凝汽器对于汽轮机起到一个引导作用，尤其是对它的辅机影响十分关键，与此同时蒸汽作为热力系统中，水蒸气液化过程的核心部分，对整个火电机组运行的安全性、经济性和平稳运行有着重要的影响。因此，通过借助DCS技术，使用横河CENTUM VP分散控制系统足够对凝汽器创设出控制系统的模型，从而掌握火电机组凝汽器运行的动态特性，保证凝汽器始终处于最佳运行状态。由于我们所要设计的在火电机组中运用的控制方案，所需要满足的条件是控制水位的高度，使它保持在一定的高度，上下起伏不能过大，目前由于复杂的参数需求，现有的方案还远远不能达到火电机组的控制指标。目前在控制过程领域，横河电机株式会所研发的产品和项目，还是占据着很大优势的，所研发的DCS集散控制系统系列中的最新产品，仿真更为灵活直观，能快速无误的处理数据，实用性较之前系列也有了很大程度的提高，可以无需到现场，直接在计算机上对系统进行实时控制。
1.2 国内外发展现状及水平
当下凝汽器水位控制系统的方案设计百花齐放，主要被采纳使用的有其中两种。第一种可以视为独立控制，两个水位控制系统互不干涉，没有重叠的部分，这种方案在热力系统上，将凝汽器和除氧器分开，能在一定程度上消除彼此的影响，减弱系统滞后带来的不便，但同时也降低了机组运行的效率和各类特性。
第二种一段式控制,凝结水水位控制系统将除氧器和凝汽器作为一体。凝结水母管的流量是凝汽器水位控制的决定因素，而凝汽器中的补水量又反过来作用于除氧器，决定着它的水位变化。两个水位控制系统在功能完成互助和统一,使机组的运行效率大幅提升，增强了安全性,也克服了系统的滞后问题。
1.3 本文主要的研究工作
本论文课题所要研究的内容是：运用软件横河CENTUM VP，实现对火电机组凝汽器水位控制系统的设计。首先我们需要查阅相关资料了解横河CENTUM VP的操作组态方法，以及凝汽器的控制原理；对其进行研究和分析，通过确定凝汽器水位控制的被控参数要求，定制它的工艺流程，完成凝汽器水位控制系统总貌图、流程图和仿真图的设计，绘制出它的逻辑模块、计算模块和相关组态等，初步拟定出几个相对适当方案，然后结合工厂的实际情况，经过CENTUM VP软件的仿真和调试，对方案进一步的改进和确定。
2 DCS系统
2.1 DCS系统简介
DCS，全称分散控制系统。与互联网技术和现场总线技术不同，它的发展里程更加久远，将操作站、现场控制站等进行分散管理，以计算机系统集中监测，融合了4c技术[4]，创立出更加标准化、开放化、人性化、智能化的平台。分散控制系统自被研发出来，历经五十多年，不断创新跨越四个阶段[5]，从最初个人的尝试、小工厂的试用到如今成功立足于各个行业，它的整套系统体系都发展的相当完善，深受过程控制领域技术人员的亲睐，新型系统无论是基本功能还是拓展的服务需求，都能贴近日常运作。电力仍是当今全世界的关注焦点，火力发电是电力行业的基础，时至今日，仍然没有任何一项技术能够取代，分散管理的理念给大型火力发电机组控制带来福利，让人们更加坚信火力发电的明天会更加辉煌，它将坚持促进自动化向更广阔的天地进军。
目 录
1 绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.2 国内外发展现状及水平 2
1.3 本文主要的研究工作 2
2 DCS系统 2
2.1 DCS系统简介 2
2.2 DCS分散控制系统发展 3
2.3 DCS分散控制系统特点 3
3 日本横河CENTUM VP系统介绍 3
3.1 日本横河CENTUM VP系统的硬件配置 4
3.2 日本横河CENTUM VP系统的软件配置 6
4 常用功能块介绍 15
4.1 PVI（指示块） 15
4.2 PID控制块 16
4.3 手动操作块（MLDSW） 20
4.4 加法运算块（ADD） 21
4.5 通用运算块（CALCU） 22
4.6 带偏差报警的指示块（PVIDV） 22
5 凝汽器水位控制方案 22
5.1 凝汽器水位控制系统方案的选择 25
6 工程实现 27
6.1 凝汽器控制系统HIS组态 27
6.2 凝汽器水位控制系统FCS组态 29
6.3 测试 32
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
附录A 串级前馈凝汽器水位控制系统FCS组态 37
附录B 凝汽器水位控制联锁逻辑 38
1 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
/> 随着我国电力行业的不断发展,火电方面，高参数、大容量的火力发电机组呈现大幅增加,国家电网结构不断调整，运行方式的改变也得到了显著重视。目前，火电机组仍是电网的重要组成部分,这就要求大容量的火力发电机组不仅能满足基本负荷的要求,同时还具有较强的调峰能力,能迅速适应用电峰谷差加剧的变化要求。如何增强火电机组运行的灵活性以降低能耗和环境压力，自动化技术的发展对于机组起到了至关重要的作用。良好的凝汽器水位控制系统可以将火电机组凝汽器水位控制保持在一定的范围，既确保了凝汽器能够以平稳的数值安全运行也避免系统运行过程中的资源浪费。如何使火电机组凝汽器水位控制系统得到精准的控制，是当前国内火电机组发展中所要面临的重要问题[1]。
1.1 选题的背景及意义
截至2013年为止，我国的火电装机容量仍占全国发电装机容量的69%，而火电机组的发电量则要占到全国发电量的80%[2]。这说明在当前情势下，火力发电仍然作为我国电力的主要来源，为适应新的国家能源政策和战略需求，对大容量火电机组进行技术改造的要求迫在眉睫。
火电机组凝汽器包含的主要功能有：将汽轮机排汽由气态变为干净的液态水；位于汽轮机排气口创立一定高度的真空状态值；可回收机组运行和启停过程的疏水，以及回收汽轮机旁路系统的排汽，减少控制过程的损失[3]。凝汽器对于汽轮机起到一个引导作用，尤其是对它的辅机影响十分关键，与此同时蒸汽作为热力系统中，水蒸气液化过程的核心部分，对整个火电机组运行的安全性、经济性和平稳运行有着重要的影响。因此，通过借助DCS技术，使用横河CENTUM VP分散控制系统足够对凝汽器创设出控制系统的模型，从而掌握火电机组凝汽器运行的动态特性，保证凝汽器始终处于最佳运行状态。由于我们所要设计的在火电机组中运用的控制方案，所需要满足的条件是控制水位的高度，使它保持在一定的高度，上下起伏不能过大，目前由于复杂的参数需求，现有的方案还远远不能达到火电机组的控制指标。目前在控制过程领域，横河电机株式会所研发的产品和项目，还是占据着很大优势的，所研发的DCS集散控制系统系列中的最新产品，仿真更为灵活直观，能快速无误的处理数据，实用性较之前系列也有了很大程度的提高，可以无需到现场，直接在计算机上对系统进行实时控制。
1.2 国内外发展现状及水平
当下凝汽器水位控制系统的方案设计百花齐放，主要被采纳使用的有其中两种。第一种可以视为独立控制，两个水位控制系统互不干涉，没有重叠的部分，这种方案在热力系统上，将凝汽器和除氧器分开，能在一定程度上消除彼此的影响，减弱系统滞后带来的不便，但同时也降低了机组运行的效率和各类特性。
第二种一段式控制,凝结水水位控制系统将除氧器和凝汽器作为一体。凝结水母管的流量是凝汽器水位控制的决定因素，而凝汽器中的补水量又反过来作用于除氧器，决定着它的水位变化。两个水位控制系统在功能完成互助和统一,使机组的运行效率大幅提升，增强了安全性,也克服了系统的滞后问题。
1.3 本文主要的研究工作
本论文课题所要研究的内容是：运用软件横河CENTUM VP，实现对火电机组凝汽器水位控制系统的设计。首先我们需要查阅相关资料了解横河CENTUM VP的操作组态方法，以及凝汽器的控制原理；对其进行研究和分析，通过确定凝汽器水位控制的被控参数要求，定制它的工艺流程，完成凝汽器水位控制系统总貌图、流程图和仿真图的设计，绘制出它的逻辑模块、计算模块和相关组态等，初步拟定出几个相对适当方案，然后结合工厂的实际情况，经过CENTUM VP软件的仿真和调试，对方案进一步的改进和确定。
2 DCS系统
2.1 DCS系统简介
DCS，全称分散控制系统。与互联网技术和现场总线技术不同，它的发展里程更加久远，将操作站、现场控制站等进行分散管理，以计算机系统集中监测，融合了4c技术[4]，创立出更加标准化、开放化、人性化、智能化的平台。分散控制系统自被研发出来，历经五十多年，不断创新跨越四个阶段[5]，从最初个人的尝试、小工厂的试用到如今成功立足于各个行业，它的整套系统体系都发展的相当完善，深受过程控制领域技术人员的亲睐，新型系统无论是基本功能还是拓展的服务需求，都能贴近日常运作。电力仍是当今全世界的关注焦点，火力发电是电力行业的基础，时至今日，仍然没有任何一项技术能够取代，分散管理的理念给大型火力发电机组控制带来福利，让人们更加坚信火力发电的明天会更加辉煌，它将坚持促进自动化向更广阔的天地进军。
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