最新350MW超临界循环流化床机组热控运行培训手册.docx
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最新350MW超临界循环流化床机组热控运行培训手册
350MW超临界循环流化床机组热控运行培训手册
安徽钱营孜2×350MW低热值煤发电项目
热控运行手册
第一版
2016年11月
安徽钱营孜2×350MW低热值煤发电项目
热控运行手册
编制人
编制时间
修订人
修订时间
审核人
审核时间
说明
第一版
纪惠、王哲
2016.11
第二版
第三版
第四版
批准
审核
校对
编制
前言
本《热控运行手册》是根据安徽钱营孜2×350MW低热值煤发电项目说明书和相关资料编制的,仅适用于安徽钱营孜2×350MW低热值煤发电项目热控设备的运行。
本手册对热控专业OVATION分散控制系统、汽轮机控制系统、顺控系统SCS、锅炉BMS系统、数据采集系统DAS、模拟量控制系统MCS、汽轮监测保护装置TSI等系统进行了说明。
注:
由于目前热控系统设备尚未确定,本手册内容及涉及数据仅供参考,最终以发电机组调试完毕后数据及保护定值为准。
1Ovation系统
1.1系统概述
Ovation系统是集过程控制及企业管理信息技术为一体的融合了当今世界最先进的计算机与通讯技术于一身的典范。
其采用了高速度、高可靠性、高开放性的通讯网络,具有多任务、多数据采集及潜在的控制能力。
OVATION系统利用当前最新的分布式、全局型的相关数据库完成对系统的组态。
全局分布式数据库将功能分散到多个可并行运行的独立站点,而非集中到一个中央处理器上,不因其他事件的干扰而影响系统性能。
系统特点:
•高速、高容量的网络主干采用商业化的硬件。
•基于开放式工业标准,Ovation系统能将第三方的产品很容易地集成在一起。
•分布式全局数据库将功能分散到多个独立站点,而不是集中在一个中央处理器中。
网络特点:
•Ovation站点直接和高速公路通讯,以便发送和接收实时数据和控制命令。
•Ovation网络提供具有确定性的和非确定性的两种数据传输方式。
•具有LAN和WAN互联能力的桥路和监视器。
•PLC可成为Ovation数据高速公路的直接站点。
控制器特点:
•通过开放式计算机技术标准带来了高度的灵活性。
•为执行简单的和复杂的调节和顺序控制策略提供了功能强大和大容量的控制手段。
•高可靠性使过程和利用率达到最高。
•站点内每个测点的数值和状态以合适的频率传播。
工作站特点:
•标准平台有两种可选:
采用Solaris操作系统的SUN工作站,或者以PC机为基础的Windows操作系统。
•多任务的工作方式,可通过单CRT和双CRT来实现。
•将Ovation各种功能结合在一起,使所需的硬件数量减到最小。
相关数据库:
作为Ovation系统心脏的相关数据库管理系统(RDBMS)是数据控制的主要手段。
Ovation是第一个采用这种全嵌入式数据管理系统的过程控制和采集系统。
除了实时的和历史的过程数据值外,RDBMS还存储了Ovation的每一个信息,包括:
系统组态、历史储存和重新建立的数据、报表格式、控制算法信息、I/O控制器原始数据以及过程数据库。
Ovation的RDBMS有能力很方便地将大量原始数据加以综合的编排,所有编程工具和Ovation应用有关的数据都保存在这个集中管理的、定义明确的RDBMS结构中,然后将运行信息分配到控制系统,使控制系统能独立于Ovation相关数据库运行,且所有系统和过程信息被保存并不断更新。
功能强大的工具库:
Ovation功能强大的工具库完全是一组先进软件程序的集成,用于生成和保存系统的控制策略、过程画面、测点记录、I/O设置、报表生成以及全系统的组态。
工具库同嵌入式相关数据库管理系统相辅相成,协调维护系统内部组态数据的总汇编,同时又能容易地实现同其它工厂和商业信息网的互联。
1.2典型的Ovation系统结构
图1.1典型的OVATION系统图
系统状态图上站点的状态系统三大部分的组成:
网络部分:
由图1.1可看出OVATION分散控制系统网络由互为冗余网、数据交换站以及操作员站、工程师站、历史站、控制器等各节点构成。
工作站:
根据站的使用功能不同分为几种不同功能站,包括:
数据库服务器、工程服务器、操作员站、历史报表站、以及其他功能站。
控制器:
作为控制中心,控制器采用了冗余的方式达到最大的可靠性、安全性。
控制器采用与PC兼容的实时操作系统(全32位优先级多任务系统),以及标准的PC结构和无源的PCI/ISA总线接口。
1.3Ovation系统诊断
内嵌的容错和诊断程序使Ovation系统的维护保持在最低水平,诊断出的问题以各种方式告知操作员:
系统各部件上的指示灯、音响报警系统以及系统操作员能迅速看到的系统状态图。
控制器和I/O部件上都装有状态指示灯,每个I/O接口卡上都有每条支线的状态指示灯及用数码管指示的控制器状态及出错代码,能方便地发现问题。
直观的诊断方法通过采用出错代码及其它信息进一步的提示。
对系统的各种错误将显示不同的出错信息,可能发生的错误信息包括:
•在控制器的I/O接口卡上用LED显示出错代码。
•在操作员工作站上以画面形式显示。
•同时将出错信息存储在控制器的闪存中。
•出错信息发送到操作员站上的系统信息窗。
系统状态图是系统诊断最直观的画面图,状态图上提供整个系统的一般信息,同时也提供站点的特殊信息,图上的各种颜色区分了各个站点的不同工作状态,图形分为二种:
系统状态和站点详细信息图。
图中颜色显示如表1.1-1。
颜色
图1.2系统状态图
图1.3系统详细状态图
2数据采集系统 (DAS)
2.1概述
DAS系统即数据采集系统,作为DCS的人机接口,为机组的操作运行提供监视画面,并对机组的运行信息进行处理,DAS系统包括以下功能:
2.1.1工艺系统画面显示,包括所有运行操作界面显示,所有操作设备的操作功能、状态显示,操作切换功能,报警确认功能.
2.1.2模拟图显示,包括所有测点实时数据显示,棒状图显示,趋势图显示,开关量状态显示等);
2.1.3历史数据记录,对机组的主要运行参数记录作为历史数据存档,并以曲线和报表形式查询、屏幕拷贝和数据打印。
2.1.4事故追忆(SOE)记录与显示,以1ms的分辨率,对机组主要跳闸信号按时间顺序记忆,并存档以便查询。
2.1.5报表功能,可以实现班报、日报和月报,并实现存档、查询和打印功能。
2.1.6报警功能,参数故障、越限和主辅机保护动作跳闸发出报警信号并存档以便查询。
2.2流程图画面结构
DAS流程画面的结构是这样的:
最上面一行为主要画面“快捷按键”区;中间部分为流程图画面显示区;最下面是及机组主要参数区。
流程图顶部为所有画面统一的菜单条,包括主要画面的快捷按键区。
快捷按钮包括:
锅炉,汽机,电气,公用;最下面机组主要参数区包括:
机组负荷、给水流量、总燃料量、主汽压、主汽温、再热汽压、再热汽温、炉膛负压、凝汽器真空、转速、总风量等主要参数的显示。
用户单击各快捷按钮,会弹出各相关显示画面。
流程图中部是主画面区。
2.3流程图画面分类
流程画面分为锅炉画面、汽机画面、电气画面、DEH、公共系统等部分。
由总菜单可切换到具体的流程图画面中。
2.3.1锅炉主要流程画面(包括FSSS)
编号
名称
01
烟气系统
02
空气系统
03
密封风、播煤风及返料风系统
04
一次风机本体系统
05
二次风机本体系统
06
引风机本体系统
07
流化风机本体系统
08
火检冷却风系统
09
锅炉给水系统
10
锅炉过热蒸汽系统
11
锅炉再热蒸汽系统
12
锅炉疏水系统
13
空气预热器系统
14
燃烧器系统
15
燃油系统
16
给煤机系统
2.3.2汽机主要流程画面显示
编号
名称
01
高压蒸汽系统
02
中压蒸汽系统
03
抽气系统
04
高加疏水与排汽系统
05
低加疏水与排汽系统
06
辅汽系统
07
轴封系统
08
循环水及胶球清洗系统
09
凝结水系统
10
除氧给水系统
11
给水泵润滑油系统
12
给水泵冷却水系统
13
凝汽器真空系统
14
DEH系统
15
TSI系统
16
润滑油系统
17
润滑油存储净化系统
18
汽轮机本体疏水系统
19
闭式循环水系统
20
开式循环水系统
21
EH油系统
22
发电机密封油系统
23
发电机水冷系统
24
发电机氢冷系统
2.3.3电气系统主要流程画面
电气
名称
01
发电机变压器主接线图
02
低压厂用电系统
03
反渗透高压水泵变压器
04
备用电源
05
电除尘变
06
UPS
07
直流电源系统
2.3.4DEH主要画面
DEH
名称
01
转速控制
02
高中压调门开度控制
03
同步控制
04
阀门泄漏实验
05
负荷控制
06
负荷与频率回路
07
协调控制(CCS)
08
超速实验
2.3.5公共系统主要流程画面
公共系统
名称
01
燃油系统
02
循环水系统
03
空压机系统
3锅炉燃烧器管理系统(BMS)
3.1概述
锅炉燃烧器管理系统简称BMS,是现代化大型发电机组必须具备的一种监控系统,他能在锅炉正常运行及启停等各种运行方式下,连续密切的监视燃烧系统的大量参数及状态,不断的进行逻辑运算和判断,必要时发出动作指令,使燃烧系统中的有关设备按照既定、合理的程序完成必要的动作,以保证锅炉燃烧系统的安全。
BMS系统的主要功能由四部分构成:
1)安全监控功能。
对炉膛火焰、负压、水位等参数及有关设备的状态进行连续的监控,在有危及锅炉安全的状态,例如锅炉熄火、汽包水位过高或过低、炉膛压力过高或过低、两台送风机全部跳闸或两台引风机全部跳闸等状态出现时,使主燃料跳闸(MainFuelTrip),简称MFT,快速切断进入炉膛的燃料,以防止爆炸性燃料和空气混合物在锅炉的任何部分的积聚,确保锅炉的安全;当锅炉安全遭受严重危险时,BMS可引起锅炉跳闸,简称BT,锅炉主燃料和所有辅机全部停止运行,并将信号送至主机大连锁,使保护动作。
2)炉膛吹扫。
在锅炉点火前或停炉后,用合适的风量,扫清炉膛及烟道中可能积聚的可燃物质,以避免锅炉爆燃或爆炸事故的发生。
进行吹扫时,必须满足规定的吹扫许可条件,如油母管跳闸阀关闭、所有的一次风机停运、所有的油枪油阀关闭、所有的给煤机停运、炉膛无火焰、吹扫通道上所有的挡板打开等。
这实际上是对燃料供应设备、火焰检测器指示、风门档板的一次全面检查。
当这些条件满足后可启动短时间吹扫,这些条件结合起来将能保证有足够的空气流量将可能积聚在炉膛和锅炉任何部分的燃料和空气混合物清除掉。
3)燃油及油枪管理。
实现燃油泄漏试验、油枪的投入(点火)与切除等功能。
在满足一定的许可条件后,油枪才可投入运行,典型的许可条件有,MFT与BT已复位、燃油压力正常、燃油温度正常等。
点火顺序可自动进行,点火顺序将包括对油枪油阀、雾化蒸汽阀、高能点火器等设备的控制。
3.2BMS系统主要设备
BMS系统可看成是由三部分组成,包括控制部分、现场设备、控制逻辑。
现场设备主要包括油系统设备及燃烧器、炉膛吹扫以及给煤机系统的电动、气动执行机构以及火检、压力开关、温度开关、流量开关、限位开关等就地元件。
3.2.1炉膛吹扫装置
炉膛吹扫是锅炉点火前需进行的吹扫程序。
炉膛吹扫的目的是将烟道内积存的可燃混合物吹扫掉,5分钟完整的吹扫过程是锅炉点火启动的必要条件之一;在炉膛吹扫过程中,如果失去任一项吹扫条件,控制逻辑将立即中断吹扫程序,并发出报警,待吹扫条件恢复后重新吹扫。
吹扫条件为:
有一次风机运行
有引风机运行
有二次风机运行
高压流化风机运行
所有油角阀关
燃油跳闸阀关
无MFT指令
所有给煤机停
石灰石停运
空气量大于30%
火检无火
电源正常
在操作站上,设有相应指示灯显示上述条件,并根据工况,分别显示“吹扫进行”、“吹扫中断”和“吹扫完成”,吹扫完成指令同时自动复位MFT跳闸继电器。
3.2.2油燃烧器点火和熄火控制
床上燃烧器点火和熄火控制
床上燃烧器控制方式分中央控制和就地控制,可通过CRT操作站软手操对所选定的油枪进行启、停控制。
在油枪可投入运行之前,炉膛安全监控系统检查下列许可条件:
a、主燃料跳闸复归。
b、吹扫完成。
c、一次风量不低。
d、点火风量不低。
e、油枪在停止状态。
f、油总跳闸阀和床上燃烧器跳闸阀开。
g、油压不低。
当以上这些条件满足后,在CRT操作站上显示“允许点火”信号,油枪可以投入运行。
在运行人员通过CRT操作站启动一个指定的燃烧器组进行点火时,系统能根据时间顺序,进油枪,进点火枪,点火器打火,开快关阀。
许可条件丧失或在指定时间内不能完成运行程序,则中断此程序。
3.3主燃料跳闸(MFT)与锅炉跳闸(BT)
3.3.1主燃料跳闸(MFT)
当发出下列条件之一时,FSSS则立即切断锅炉主燃料,并显示首出跳闸原因。
水汽分离器与贮水箱水位高越限,并经延时未恢复
省煤器进口给水流量小于设定值
全炉膛燃料丧失
一次风量流量低越限
床温度低
汽机跳闸
总空气流量低于25%
分离器出口蒸汽温度高越限
当发生MFT时,一般情况下其动作如下:
报警器发出声光报警、关油系统母管跳闸阀、关所有油阀、停全部给煤机、停止石灰石给料、送信号至MCS。
3.3.2锅炉跳闸(BT)
当发出下列条件之一时,FSSS则立即停止锅炉,并显示首出跳闸原因:
手动紧急停炉
一次风机均跳闸
二次风机均跳闸
高压流化风机均跳
引风机均跳闸
炉膛压力高越限,(三取二)
炉膛压力低越限,(三取二)
电源故障
给水泵全部跳闸
当发生BT时,一般情况下其动作如下:
报警器发出声光报警、去主燃料跳闸、切除风系统但确保自然通风、禁止吹灰、关闭减温水系统、送信号给旁路系统、送信号至MCS。
4汽轮机控制系统
4.1汽轮机检测保护装置TSI
4.1.1概述
随着汽轮发电机组容量的不断增大,需要监视和保护的项目越来越多,现代化大型汽轮机的金属材料大部分在接近极限值的情况下工作,运行中如产生接近极限值的热应力,就很容易造成汽轮机的损坏。
同时大功率机组为了提高经济运行,级间间隙,轴封间隙等比较小,机组在异常工况下,很容易造成动静碰磨,引起主轴弯曲等严重损坏事故。
因此,为了保证大功率机组的安全,需要对汽轮发电机组本体的运行状况及运行参数进行监视和保护。
汽轮机安全监视系统(Turbine SupervisoryInstrumentation)简称TSI。
是汽轮机最重要的监测保护系统之一。
正常运行中,它监视汽轮机机械参数的变化,一旦参数越限即发出报警信号,若参数达到保护限值时则动作保护系统驱动汽轮机跳闸。
4.1.2TSI系统框架
安徽钱营孜低热值煤发电项目2*350MW机组TSI系统采用本特利内华达公司的3500系统。
3500系统是本特利公司采用传统框架形式的系统中功能最强、最灵活的系统,提供连续、在线监测功能,适用于机械保护应用,并为早期识别机械故障提供重要的信息。
4.1.2.1TSI系统框架
框架为本特利3500系统各个框架之间的互相通讯提供背板通讯,并为每个模块提供所要求的电源。
a、电源模块
本特利3500系统电源模块是半高度模块,必须安装在框架最左边特殊设计的槽口内。
3500框架可安装有一个或两个电源(交流或直流电源模块任意组合)。
其中任意一个电源都可以给整个框架供电。
如果安装两个电源,第二个电源可作为第一个电源的备份,只要装有一个电源,拆除或安装第二个电源模块将不影响框架的运行。
我们可以选择四种电源模块之一,并且上下两个电源不必保持一致,如上部采用220VAC,下部却采用24VDC。
b、监测器、继电器及通讯网关模块
本特利3500系统的硬件组态时,除了电源模块和框架接口模块需要固定槽位安装,其它模块均可以在框架内任意槽位安装。
c、监测器模块
监测器模块负责从现场采集传感器输入信号,并把采集的数据进行处理后,与报警点比较并从监测器框架送到框架接口模块、继电器模块及通讯模块等与其它系统连接。
本特利3500系统有型号众多的监测器模块,比较常用的有键相位模块、涡流/瓦振监测器、位移监测器、转速监测器等。
d、继电器模块
继电器模块用于将监测器模块送来的报警信号输出,有标准的全高四通道继电器模块、冗余半高四通道(每通道三路信号)继电器模块、全高16通道继电器模块。
e、通讯网关模块
通讯网关是一种充当转换重任的设备,连接不同的通讯协议、数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两个系统。
通过以太网或者串行通讯方式,将我们选定的状态量和电流值数据以数字化方式传输到过程控制系统、历史数据系统、工厂计算机以及其它相关系统中,该模块不干预3500系统的正常运行或机械保护功能,确保监测系统即使在不太可能发生的通讯网关模块失效时也能保持完整性。
4.1.2.2电涡流传感器
电涡流传感器是通过传感器端部线圈与被测物体(导电体)间的间隙变化来测物体的振动和静位移的。
在传感器的端部有一线圈,线圈通以频率较高(一般为1MHZ~2MHZ)的交变电压(见下图1),当线圈平面靠近某一导体面时,由于线圈磁通链穿过导体,使导体的表面层感应出一涡流ie,而ie所形成的磁通链又穿过原线圈,这样原线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感、耦合系数的大小又与二者之间的距离及导体的材料有关,当材料给定时,耦合系数K与距离d有关,K=K(d),距离d增加,耦合减弱,K值减小,使等效电感增加,因此,测定等效电感的变化,也就间接测定d的变化。
由于探头输出电压是一调幅信号,需检波,才能得到间隙随时间变化的电压波形,而且,传感器还需高频振荡源,因此,涡流传感器还需加一测量线路(前置器):
如下图2所示,从前置器输出的电压Vd是正比于间隙d的电压,它可分两部分:
一为直流电压Vde,对应于平均间隙(或初始间隙),一为交流电压Vac,对应于振动间隙。
涡流传感器原理简图
前置器原理简图
4.1.2.3轴承盖振动
整个汽轮发电机组共有盖振监测点七个,每个模件监测两个点,该装置共需MMS65.120监视器四块,当盖振超越危险值时发至DCS系统进行报警。
盖振测量示意图
4.1.2.4转速
用来测量汽轮发电机组轴系的转动速度,其中转速和OS1使用同一块模件,鉴相和OS2使用一块模件,OS3使用一块模块。
该装置共用三块MMS635.12监视器完成转速监测及超速控制。
传感器全部采用PR9376。
速度传感器简图
超速测量示意图
4.1.2.5胀差
由于汽机转子与汽缸的膨胀变化不同,测量汽机转子相对于汽缸的膨胀。
测点位置应遵从汽机制造厂要求。
本机组的胀差监测有高压缸胀差和低压缸胀差。
高压缸胀差和低压缸胀差使用3块MMS6210,其传感器均采用PR6426。
胀差测量示意图
4.1.2.6轴向位移
测量汽机转子相对于缸体的轴向位移量。
本机组的轴位移测量采用一块MMS6210,传感器采用PR6424,前置器采用CON021。
单台机组有2个测点,超限信号送ETS经逻辑运算后输出轴向位移大跳机信号。
轴位移测量示意图
4.1.2.7轴振
测量汽轮机大轴相对于轴承座的振动(相对振动)。
轴振动测量采用MMS6110模件,每块模件监测一个点,整个汽轮-发电机组监测七点。
模件的两个通道分别监测每个点的X与Y方向的振动值,传感器采用PR6423/010。
当振动值超过允许值时输出的报警信号在操作员站CRT上显示及热工信号光子牌报警。
其模拟量的输出送至DEH,供其显示并且当位移量超过允许值时输出报警信号及跳机信号。
轴振测量示意图
4.1.2.8偏心
测量汽机低速转动时(小于5.120转/分)大轴弯曲的瞬时值及峰峰值。
偏心监测模件采用MMS6220,采用PR6423/010涡流传感器。
偏心检测板接受两路信号,一路用于偏心的测量,一路用于键相的测量,它用在峰一峰信号调节电路上。
键相探头观察轴上的一个键槽,当轴每转一转时,就产生一个脉冲电压,这个脉冲可用来控制计算峰一峰值。
当然,键相信号也可用来指示振动的相位,当知道了测振探头与键相探头的夹角时,就可找出不平衡质量的位置。
振动相位测量示意图
偏心测量示意图
4.1.2.9热膨胀
测量汽机缸体的绝对膨胀。
在机头两侧分别设置一个测点。
采用DF9032双通道热膨胀监视仪表。
热膨胀测量示意图
4.2DEH数字电液调节系统
4.2.1系统组成
DEH控制系统均采用了艾默生控制系统有限公司的OVATION系统。
DEH由两个控制柜(DPU41/91、DPU42/92);一套Ovation工程师工作站;一套Ovation操作员工作站组成。
DEH所使用I/O模件(见下表)
DPU介绍在DCS系统内
电子模块
特性模块
名称
用途
Electronicmodule
Propertymodule
Name
Application
1C31194G01
1C31197G01
阀定位模块
控制电液伺服阀
1C31194G01
1C31197G01
Valvepositioningmodule
Electro-hydraulicservovalvecontrol
1C31189G01
1C31192G01
速度检测器模块
转速测量
1C31189G01
1C31192G01
Speeddetectionmodule
Speeddetection
1C35.1234G01
1C35.1238H01
数字量输入模块
开关量输入
1C35.1234G01
1C35.1238H01
DImodule
Inputtheon-offquantity
1C35.1224G01
1C35.1227G01
模拟量输入模块
模拟量输入(4~20mA)
1C35.1224G01
1C35.1227G01
AImodule
Analogquantityinput(4~20mA)
5X00070G03
1C35.1227G02
模拟量输入模块
模拟量输入(±5V,±10V)
5X00070G03
1C35.1227G02
AImodule
1C315.129G03
1C31132G01
模拟量输出模块
模拟量输出(4~20mA)
1C315.1
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