DL T 5175-2003 火力发电厂热工控制.系统设计技术规定.pdf
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1、DL/T5175 - 2003 前目本规定是DL5创汾一2脱泊火力发电厂设计技术规程热工自动化部分的补充和具体化,在热工控制系统设计时应执行火力发电厂设计技术规程以及现行的有关国家标准和行业标准,并满足本规定的要求。本规定修订NDGJ1命1989的相关部分a本规定实施之日起替代NGGJ16一1989的相关部分。本规定附录A为规范性附录。本规定由电力行业电力规划设计标准化技术委员会提出并归口本规定负责起草单位z国家电力公司东北电力设计院。本规定起草人g魏守鑫、王树昌、施用盼。本规定委托国家电力公司东北电力设计院负责解释。II DL/T 5175 - 2003 1范围本规定给出了火力发电厂热工控制
2、系统在模拟量控制、开关量控制及设备选择等方面应遵循的设计方法和设计原则。本规定适用于机组容量为125MW600MW新建或扩建的凝汽式发电厂机组、高温高压及以上参数供热机组的热电厂的热工控制系统设计。安装上述机组的发电厂改建工程的设计可参照使用。涉外工程应考虑供货方或订货方所在国的情况,也可参照使用。DL/T 5175 - 2003 2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准。然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的使用文件,其最新版本适用于本
3、标准。DL5创始一火力发电厂设计技术规程DUT701 火力发电厂热工自动化术语2 DL/T5175 - 2003 3总则3.0.1 为了在火力发电厂(以下简称发电厂)热工自动化设计中体现国家的经济政策和技术政策,统一和明确建设标准,保证发电厂热工自动化系统技术先进、经济合理,使DL5【剧正确实施,特制订本规定。3.0.2 热工控制系统的设计是发电厂热工自动化设计的一个重要组成部分,必须针对机组特点进行设计,应选用技术先进、质量可靠的设备和元件。新产品、新技术应经过试验获得成功后方可在设计中采用。从国外进口的产品也应是技术先进并有成功应用经验的产品。3.0.3 发电厂热工控制系统设计应积极采用经
4、过审定的标准设计、典型设计、通用设计和参考设计。3.0.4 本规定是DL5【削热工自动化部分的补充和具体化,在热工控制系统设计时应执行DL5000以及现行的有关国家标准和行业标准,并满足本规定的要求。DL IT 5175 - 2003 4一般规定4.0.1 热工控制系统的设计应根据工程特点、机组容量、工艺系统、主辅机可控性及自动化水平确定。4.0.2 热工控制系统应遵循在确保设备及人身安全的前提下保证机组得到较好的可用性、经济性的原则设计。4.0.3 集中控制的机组应有较高的热工自动化水平,应按照在少量就地操作和巡回检查配合下在单元控制室内实现机组的启动、运行工况监视和调整、停机和事故处理的自
5、动化水平进行设计。控制室应以操作员站为监视控制中心,对于单元机组应实现炉、机、电统一的单元集中控制。4.0.4 控制回路应按照保护、连锁控制优先的原则设计,以保证机组设备和人身的安全。设计控制回路时,应遵循下列规定g1 控制系统应满足安全可靠、运行操作灵活和便于维护的要求。2模拟量控制、顺序控制、保护连锁控制及单独操作在共同作用同一个对象时,控制指令优先级应为保护连锁控制最高、单独操作次之、模拟量控制和顺序控制最低的顺序。3 模拟量控制、顺序控制、保护连锁控制操作在共用同一个开关量信号时,开关量信号首先送入优先级最高的保护回路,即几个回路共用的开关量信号接入具体回路的优先级或分配次序,也应是保
6、护连锁控制最高、模拟量控制和顺序控制最低。4 控制回路在共用同一个模拟量信号时,模拟量信号应首先送入模拟量控制回路。4.0.5 模拟量控制宜采用能直接反映过程质量要求的参数作为被调量。当这种参数在测量上有困难或测量迟延过大时,可选择与上述参数有单值对应关系的间接参数作为被调量。4 DL IT 5175 - 2003 4.0.6 模拟量控制项目及策略应根据机组特点、工艺过程对控制质量的要求和对象的动态特性确定,应立足于简单、可靠、适用,并能适应启、停及中间负荷情况下机组安全、经济运行的需要。4.0.7 采用分散控制系统控制的单元机组,可按照控制系统分层分散的设计原则设计。模拟量控制可分为下列三级
7、31 协调控制级:2 子回路控制级:3执行级。开关量控制也可分为下列三级21 功能组级:2子功能组级33 驱动级。4.0.8 控制站的配置可以按功能划分,也可按工艺系统功能区划分。策划配置时应考虑项目的工程管理和电厂的运行组织方式,并兼顾分散控制系统的结构特点。控制站的划分应满足现场运行的要求。4.0.9 分配控制任务应以一个部件(控制器、输入输出模件)故障时对系统功能影响最小为原则。按工艺系统功能区配置控制器时,一局部工艺系统控制项目的全部控制任务宜集中在同个控制器内完成。按功能配置控制站时,如一个模拟量控制回路的前馈信息来自另一个控制器时,不应在系统传输过程中造成延迟。4.0.10 控制器
8、模件和输入输出模件Cl/O模件)的冗余应根据不同厂商的分散控制系统结构特点和被控对象的重要性来确定。1 对于控制器模件通过内部总线带多个110模件的情况,完成数据采集、模拟量控制、开关量控制和锅炉炉膛安全监控任务的控制器模件均应冗余配置(对于取消硬后备“手动自动”操作手段的模拟量控制系统、锅炉炉膛安全监控系统的重要信号应由不同输入模件输入)。DL/T 5175 - 2003 2对于控制器模件本身带有控制输出和相应的信号输入接口又通过总线与其他输入模件通讯的情况,完成模拟量控制、锅炉炉膛安全监控任务的控制器模件以及完成重要信号输入任务的模件应冗余配置。4.0.11 机柜内的模件应允许带电插拔而不
9、影响其他模件正常工作。模件的种类和规格应尽可能标准化。4.0.12 在配置冗余控制器的情况下,当工作控制器故障时,系统应能自动切换到冗余控制器工作,并在操作员站上报警。处于后备的控制器应能根据工作控制器的状态不断更新自身的信息。4.0.13 冗余控制器的切换时间和数据更新周期,应保证系统不因控制器切换而发生控制扰动或延迟。6 DL IT 5175 - 2003 5模拟量控制5.1 模拟量控制功能5.1.1 模拟量控制系统应满足机组正常运行的控制要求,并应考虑在机组事故及异常工况下与相关的连锁保护协同控制的措施。在主辅设备可控性较好的情况下,可考虑部分模拟量控制回路实现全程控制。l25MW及以上
10、机组宜考虑给水全程控制。采用全程控制时,应选用控制性能满足相应要求的锅炉给水控制阀门。5.1.2 300MW及以上机组的模拟量控制系统应满足机组启动、停止及正常运行的控制要求,并应考虑在机组事故及异常工况下与相关的连锁保护协同控制的措施。5.1.3 l25MW及以上机组应配置汽轮机电调系统。汽轮机电调系统应至少具布调节汽轮机功率和频率、自动升速、停机等功能。当电网要求机组热工控制系统接收电网调度指令时,在汽轮机控制系统与协调控制系统有可靠接口的条件下,300MW及以上单元机组还宣配置汽轮机热应力监视功能。5.1.4 机、炉协调控制系统应能协调控制锅炉和汽轮机,满足机组快速响应负荷命令、平稳控制
11、汽轮机及锅炉的要求,并具有下列几种可选的控制方式z一一机、炉协调控制:一一汽轮机跟踪控制:一一锅炉跟踪控制:一一手动控制。5.1.5 单元机组模拟量控制系统应能满足滑压运行的要求,在不投泊最低燃煤负荷到100%MCR负荷变动范围内应保证被控参数7 DL/T 5175 - 2003 满足机组有关验收标准的要求。5.1.6 机、炉协调控制系统中的各控制方式之间的切换,应设切换逻辑及具备双向无扰切换功能。受控对象或控制项目应设置手动自动操作手段及相应的状态显示,并具备双向无扰切换功能。5.1.7 当采用分散控制系统时,应在操作员站上实现软手动自动操作功能。5.1.8 协调控制系统应与汽轮机电调系统相
12、协调。根据机组负荷指令协调控制系统向汽轮机电调系统发出汽轮机功率或汽轮机调门开度指令。汽轮机电调系统内应具有直接响应系统频率变化的特性。当某种原因限制了汽轮机控制阀的调节时,协调控制系统应能自动转换至合适的运行方式,以保证工艺参数不偏离正常范围。5.1.9 锅炉控制系统应由若干子系统组成,在锅炉运行的全负荷范围内使这些子系统协调运行。子系统的控制策略宜具奋前馈特征,使锅炉能灵敏、安全、快速、稳定的运行。5.1.10 炉膛负压控制通过控制引风机叶片(或入口挡板的开度维持炉膛压力为设定值。300MW及以上机组宜采用风量指令作为超前变化的前馈信号,使炉膛负压波动最小。炉膛负压控制宜设方向闭锁,在炉膛
13、压力低时,应闭锁引风机叶片(或入口挡板)开度进一步增大:在炉膛压力高肘,应闭锁引风机叶片(或入口挡板)开度进一步减小。在发生总燃料跳闸(!T)且风量大于30%时,应能根据负压超弛信号使引风机叶片开度(或入口挡板)快速减小,直至恢复正常的负压控制。5.1.11 送风控制通过控制送风机叶片(或入口挡板)的开度控制风量达到最佳燃烧工况。300MW及以上机组送风控制宜设置方向闭锁,当炉膛压力高肘,应闭锁送风机叶片(或入口挡板)开度进一步增大:炉膛压力低时,应闭锁送风机叶片(或入口挡板)开度进一步减小。当总风量低于吹扫额定值时,应发出报警信号。DLIT 5175 2003 5.1.12 采用氧量校正的送
14、风控制系统的氧量定值应能跟随负荷变化进行校正。5.1.13 300MW及以上的机组,过热蒸汽温度控制宜采用串级调节,并将经过校正的锅炉总风量信号或能够表征锅炉烟气量变化及负荷变化的信号作为温度控制的前馈,在规定的锅炉运行参数范围内,控制第级和第二级过热器的出口温度。5.1.14 300MW及以上机组的燃烧控制系统宜设燃料空气交叉限制功能,并具有根据燃料种类及低位发热量的变化,对单位负荷所需空气量及燃料量进行校正的功能。5.1.15 模拟量控制系统平行控制两个及以上被控对象时,该控制系统应有被控对象的负荷分配和负荷自动转移匹配功能。5.1.16 在出现保护信号时,控制系统应及时响应,中断自动和手
15、动控制,按保护系统的指令实施控制,保证工艺系统处于安全状态。5.1.17 模拟量控制系统中,宜设下列报警zl 控制系统设备的故障:2主要参数变送器的故障:3测量值与设定值的偏差大:4系统输出与执行器位置的偏差大:5 手动自动操作在连锁保护信号作用时的自动切换:6控制系统电源和气源故障。5.1.18 模拟量控制系统的下列一次测量信号应有补偿zl 汽包水位应有汽包压力补偿:2给水流量应奋给水温度补偿;3送风量应有空气温度补偿;4主蒸汽流量应有主蒸汽压力、温度补偿。5.1.19 电动备用调速给水泵的给水调节机构(在制造厂允许时)应跟踪运行泵的给水调节机构。5.1.20 模拟量控制系统设计时,应通过技
16、术经济分析,积极采9 DL/T 5175 2003 用经成功应用考验的各种优化控制算法和系统。5.2 模拟量控制项目5.2.1 确定机组的自动控制项目,应根据自动化水平的要求、机组的可控性以及主、辅设备的控制特点等统一考虑。5.2.2 125MW及以上机组应设给水、燃料、送风、炉膛负压、过热蒸汽温度、再热蒸汽温度及汽轮机控制。300MW及以上机组还应设置辅助风挡板控制。采用汽轮机驱动的给水泵,应设给水泵汽机转速控制。5.2.3 在汽轮机采用电调装置的单元机组上,应设机、炉协调控制系统,协调控制系统的型式选择要考虑到汽机控制系统是否具有可靠的接口。协调控制系统的功能应根据机组容量确定。各类机组的
17、协调控制功能见表5.2.3-lo表5.2.31 协调控制功能功能125MW 200MW 到JO岛W“到OMW手动f自动方式切换.J .J .J .J 协调控制方式.J .J .J .J 妒跟机控制方式.J .J .J .J 机跟炉控制方式.J .J .J .J 辅机故障减负荷(RB).J .J .J 禁止增负荷(BI).J .J 禁止碱负荷(BO).J .J 迫升功能(RU).J .J 迫降功能(RD).J .J 5.2.4 采用一次风机送粉的制粉系统及中储式热风送粉系统宜设一次风总风压控制。5.2.5 钢球磨煤机仓储式制粉系统宜设磨煤机负荷控制、磨煤机出口温度、磨煤机入口负压控制。10 DL
18、/T 5175 - 2003 中速磨煤机直吹式制粉系统宜设磨煤机出口温度控制、磨煤机风量控制。风扇磨煤机直吹式制粉系统宜设磨煤机出口温度控制、磨煤机风量控制。5.2.6 采用回转式空气预热器的锅炉机组,可设置空气预热器冷端温度控制:若一次风机、送风机入口已装设了暖风器,也可不设空气预热器冷端温度控制。5.2.7 汽轮发电机应设下列模拟量控制l 凝汽器水位(不采用低水位运行时):2加热器水位:3轴封供汽压力34氢油密封压差(发电机氢冷系统):5 商、低压旁路的蒸汽压力及温度:6 200MW及以上机组汽轮机润滑油温度:7汽轮机的EH泊温度(采用EH泊控制时)。5.2.8 除氧器应设水位和压力控制。
19、滑压运行除氧器应控制备用汽源保证除氧器最低压力和压力下降速度在规定范围内:定压运行除氧器应设恒定除氧器压力控制系统。5.2.9 蒸发器应设一、二次侧水位控制。5.2.10 减压减温器宜设压力和温度控制。5.2.11 热网水系统应设补给水压力控制,也可设出口水温度控制。5.2.12 对生水加热的预处理系统,可设生水温度控制。5.2.13 闭式工业水系统,可设高位水箱水位、差压管水位、冷却水温度、供水母管与回水母管压差的控制。5.2.14 需要保持一定液位运行的容器,宜设液位控制。5.2.15 模拟量控制中主要参数的变送器应冗余配置。主要模拟量控制回路中变送器的配置见表5.2.15。11 DL/T
20、5175 - 2003 表5.2.15主要模拟控制变送器的配置序号测量项目名称三冗余二冗最单独设置备注给J(流量.J 2 汽包水位.J 3 蒸汽流量.J 4 过热蒸汽温度、J5 漏温器后垣度.J 6 且送风量J 7 烟气吉氧量J 8 汽包压力J 9 炉膛压力J 10 磨煤机出口温度J 不与保护告用时为2主11 磨煤机入口负压J 12 汽机前蒸汽压力J 13 再热藻汽温度、J14 一次风压力J 15 进油量J 16 除氧量压力、J17 除氧器在位J 18 弄路压力J 19 旁路温度J 20 汽轮机第一级压J 不用于计算主汽流量时力为1直5.3 模拟量远方操作5.3.1 控制对象可控性差、相关参数
21、在测量上有困难或测量迟延过大,对控制质量要求不严格时,可不设模拟量自动控制回路而12 DL/T5175 - 2003 仅采用模拟量远方操作。5.3.2 当机组采用分散控制系统DCS)时,对于凝汽器水位、加热器水位、轴封供汽压力和温度及润滑油温等控制宜纳入配S系统。当采用基地式调节器时,可不设模拟量远方操作手段。13 DL/T5175 - 2003 6开关量控制6.1 开关量控制功能6.1.1 开关量控制的功能应满足机组的启动、停止及正常运行工况的控制要求,并能实现机组在事故和异常工况下的控制操作,保证机组安全。6.1.2 开关量控制应完成以下功能z1 实现主辅机、阀门、挡板的顺序控制、单个操作
22、及试验操作:2 大型辅机与其相关的冷却系统、润滑系统、密封系统的连锁控制:3 在发生局部设备故障跳闸时,连锁启动备用设备:4实现状态报警、联动及单台辅机的保护。6.1.3 采用分散控制系统控制的机组,在顺序控制系统处于手动方式时,应能在T上以图形方式或文本方式为运行人员提供操作指导。操作指导应按照设定的顺序显示下一步应执行的操作步骤。6.2顺序控制6.2.1 需要经常进行有规律性操作的工艺系统宣采用顺序控制。6.2.2 控制顺序及方式由工艺特点及运行方式决定。控制顺序的编排应力求简单、实用、在满足工艺过程控制要求的情况下,应尽量考虑其通用性。6.2.3 顺序控制系统宜以子功能组为主。对于采用分
23、散控制系统实现顺序控制时,每一个子功能组项目及其相关设备的状态、启动许可条件、操作顺序和运行报警,均应在CRT上显示。6.2.4 300MW及以上机组的主要辅机、工艺子系统送风机、14 DL/T5175 - 2003 引风机、一次风机、锅炉给水泵等)均应采用顺序控制。6.2.5 下列辅助系统宜采用顺序控制2统:1 化学水除盐系统(按化学专业设计规定的具体要求设置):2容量为300MW及以上机组的凝汽椿胶球清洗或反冲洗系3凝结水精处理系统:4气力除灰及除渣系统:5 空调系统。6.2.6 采用顺序控制时,可根据被控对象的重要性考虑设置单个对象操作手段。当顺序控制系统设置上位机时,运行人员应以CRT
24、和键盘监控每一个被控对象。应考虑相应的措施,以防运行人员误操作。6.2.7 顺序控制设计应遵守保护、连锁操作优先的原则。在顺序控制过程中出现保护、连锁指令时,应将控制进程中断,并使工艺系统按照保护、连锁指令执行。6.2.8 顺序控制系统应设有工作状态显示及故障报警信号。复杂的顺序控制系统还应设步序显示。6.2.9 顺序控制在自动进行期间,发生任何故障或运行人员中断时,应使正在进行的程序中断,并使工艺系统处于安全状态。6.2.10 单台辅机子系统的顺序控制功能及其相应的连锁、保护功能应在同一控制器内实现。互为备用的辅机子系统的顺序控制用1/0信号应接入不同的1/0模件,以保证工艺子系统辅机设备安
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