二次回路毕业设计Word格式文档下载.docx

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Thisthesisisaimedat2x300mwthermalpowerplantboilermotorcircuitdesign.Powerplant,thegreaterthecapacityofmoreimportantitsinfluenceinthepositioninsystem.Thisdesignmainlyaimedatthemotorcontrolcircuitandsignalcircuitdesigntwoparts.Inpowerplant,themainelectricalwiringshouldbeconsideredinthedesignofthepowerplantofthenature,scale,andinthesystemstatusandotherfactors.Inthefactoryusingboilersystemmotorcontrolsignalcircuitdesign.So6kvfactorymotorprotection,control,measurementandsignalcircuitdesignisbasedonaquadraticsystem.Thedevelopmentofthesecondarylooptechnologyfromsimplein-placetodecentralizedcontrolbycomputerasthecoreconstituteacomprehensivecontrol.

Keywords:

boilersystem,motor,secondaryloop.

引言

毕业设计（论文）课题的意义、及电力系统发展趋势

本次毕业设计主要是为发电厂锅炉系统电动机涉及到的各项技术数据给予准确的预算，能够对电气部分初步设计有明确的认识，其目的是综合运用在校期间所学到的专业理论知识，全方面分析在毕业设计当中遇到的问题，针对具体题目的分析，使理论与实践相结合，巩固和发展所学理论知识，从而提高自己合理运用理论知识，培养专业素质独立分析问题、解决问题的能力，从而达到：

能够独立分析设计任务书中给定的基本条件；

熟练掌握电动机二次回路接线方式的确定及要求（包括磨煤机，一次风机）；

熟练掌握短路电流的计算方法；

熟练掌握控制回路和信息回路的选择方法；

熟练掌握继电保护及自动装置的设计方法；

熟练掌握过电压保护的设计方法。

发电厂及锅炉系统

火力发电通过锅炉的燃烧把储存在煤或油中的化学能转换成蒸汽的热力势能；

汽轮机将蒸汽的热力能转变成旋转的机械能，汽轮机带动发电机，将机械能转换成电能，最后将电能通过电网输送给用户。

整个电能的生产过程是一系列的能量转换与平衡的过程，电网中所有的机组的发电量要与电网上的负荷随时保持平衡，由于电站无法储存它所发出的电能，因此单元机组也应该满足输出能量与输入能量及其中间储能的动态平衡关系。

通常情况下燃料在炉膛内燃烧产生热量将锅炉内的水加热成一定的压力，温度的蒸汽，蒸汽通过管道送入汽轮机。

释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏汽。

乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却，从新凝结成水，此水成为凝结水。

凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环。

在循环过程中难免有汽水的泄露，即汽水损失，因此要适量地向循环系统内补给一些水，以保证循环的正常进行。

本设计是根据毕业设计要求，针对600MW发电机组2台的电厂的二次回路设计。

本次设计主要是二次回路设计，并作出阐述和说明。

设计包括锅炉系统电动机控制和信号回路设计，锅炉系统电动机控制和信号回路的选择，分析说明各回路基本要求，并分析基本过程以及锅炉系统电动机连锁回路设计。

并具体设计控制回路，信号回路，连锁回路及磨煤机油泵控制回路四张回路图。

设计说明书，包括断路器控制和型号回路及元件的选择。

对作出的图纸设计和分析提出设计原则，相关回路动作过程分析设计图纸一套四张。

可为以后的设计作出参考，同时能够比较直观的反映设计回路的整体布局。

第一章引论

1.1火力发电厂的生产过程

火力发电厂的主要生产系统包括汽水系统，燃烧系统和电气系统组成火力发电厂的基本生产过程这里介绍的是汽轮机发电的基本生产过程。

火力发电厂的燃料主要有煤、石油（主要是重油、天然气）。

我国的火电厂以燃煤为主，过去曾建过一批燃油电厂，目前的政策是尽量压缩烧油电厂，新建电厂全部烧煤。

火力发电厂由三大主要设备——锅炉、汽轮机、发电机及相应辅助设备组成，它们通过管道或线路相连构成生产主系统，即燃烧系统、汽水系统和电气系统。

其生产过程简介如下。

如图1.1.1所示，包括锅炉的燃烧部分和输煤、除灰和烟气排放系统等。

锅炉系统燃烧系统如图1.1.1

1.1.1汽水系统

火力发电厂的汽水系统由锅炉，汽轮机，凝汽机和给水泵等组成，它包括汽水循环，化学水处理和冷却水处理等。

水在锅炉内被加热成蒸汽，经过进一步加热后变成过热蒸汽，在通过主蒸汽道进入汽轮机。

由于汽轮机不断膨胀，高数流动的蒸汽冲动汽轮机的叶片转动从而带动发电机发电。

1.1.2燃烧系统

燃烧系统由锅炉的燃烧部分，输煤部分，和除尘部分组成。

锅炉的燃料—煤，由皮带机输送到煤仓间的煤斗内，经给煤机进入磨煤机磨成粉末，经过空气预热器预热过的空气一起喷入炉内燃烧。

1.1.3电气系统

发电厂发出的电，除电厂消耗外，一般经过变压器升高电压后通过高压配电设备额输电线路向外送出。

电厂厂用电由常用变压器降低电压通过常用配电装置和电缆供厂内各种辅机设备，将在以后的章节和明灯用电。

发电厂的整个过程除上述的基本过程以外，还有供水系统，化学水处理系统，输煤系统和热工自动化等各种辅助系统和设备。

1.2锅炉系统的概念

锅炉是生产蒸汽的设备，燃料在炉膛内燃烧产生热量将锅炉内的水加热成一定的压力，温度的蒸汽，蒸汽通过管道送入汽轮机。

高、底压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置，除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。

以上分析虽然较为繁杂，但从能量转换的角度看却很简单，即燃料的化学能→蒸汽的热势能→机械能→电能。

在锅炉总燃料的化学能转变为蒸汽的热能；

在汽轮机中，蒸汽的热能转变为轮子旋转的机械能；

在发电机中机械能转变为电能。

炉、机、电是火电厂中的主要设备，亦称三大主机。

与三大主机相辅工作的设备成为辅助设备或称辅机。

主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统。

火电厂的主要系统有燃烧系统、汽水系统、电气系统等锅炉系统有锅炉的汽水系统，燃烧系统，锅炉附件和锅炉辅机组成，其中动力装置都有电动机带动。

此次设计的锅炉所带电动机都为300MW电动机，有控制和信息二次回路控制，如图1.2.1所示。

1.2.1锅炉系统流程图

锅炉系统流程图1.2.1

1.3锅炉电动机设备分类

锅炉二次回路控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计通过自动控制装置、电动机及二次回路和锅炉节能等几项技术紧密结合的产物,工业锅炉采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势:

（1）直观而集中的显示锅炉各运行参数,能显示液位、压力、温度状态。

（2）在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位、压力、温度的上限、下限。

（3）提高锅炉的热效率,采用计算机控制后热效率可以比以前提高百分之5到百分之10,据统计,120吨的锅炉,全年平均负荷为百分之70左右,以平均热效率提高百分之5计算,全年节约800吨。

（4）锅炉系统中包含鼓风机、引风机和给水泵等大功率电动机,由于锅炉本身特性和选型的因素,这些风机大部分不会满负荷输出的,原有的方式采用阀门和挡板控制流量,浪费非常严重。

通过对鼓风机、引风机和给水泵进行微机控制可以平均节电达到百分之30到百分之40左右。

（5）作为锅炉控制系统装置,其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行,减少劳动人员的劳动强度。

采用计算机控制的锅炉系统有十分周到的安全机制,可以置多点的声光报警和自动连锁停炉,杜绝人为疏忽造成的重大事故锅炉系统中包含磨煤机，鼓风机、引风机和给水泵等大功率电动机。

1.3.1磨煤机

磨煤机在制粉系统中起到重要作用，磨煤机可以分为低速，中速及高速磨煤机。

钢球磨煤机属于低速，此次设计磨煤机型号为YKK800-11-16，额定功率900KkW，额定电压6kV，额定电流245A，额定频率50HZ，绕组接法Y，功率因数0.87，转速989r/min，绝缘等级F级，温升80C。

下如图表1.3.1所示。

磨煤机主要由本体结构、减速机、盘车装置、润滑油站、液压站及密封风系统等部分组成。

（1）磨煤机本体结构有基础框架、底座和落渣门、机壳、磨盘支撑架、喷嘴环、磨盘、磨辊极其支撑架、辊胎、磨辊摆动活节、弹簧结构、碾磨力检查装置、分离器、消防灭火蒸汽系统、弹性联轴器等组成。

（2）减速机的作用是使驱动电动机的转速降低到磨煤机所需要的工作转速，并将电动机的输出转矩传递到磨煤机的传动盘。

减速机分部结构主要有下壳体、上壳体、主动级、中间级、从动级、轴与附件、米希尔推力轴承、从动轴法兰、轴承套筒等组成。

（3）润滑油站主要由油泵、电动机、冷油器、电加热器、过滤器、安全阀及油管道等组成，在磨煤机正常运行时，必须对润滑油油压、油温进行监视和控制。

（4）液压装置的主要作用是调节磨辊的碾磨力、启闭落渣闸门、插拔排渣门的门栓，并使落渣闸门与排渣门相互联锁，以确保磨煤机出石子煤的安全操作。

液压装置由1个单独安装的液压站、5个液压缸和2个行程换向阀以及连接油管等组成。

（5）盘车装置是辅助驱动装置，在磨煤机维修或更换磨损件后投入使用，以驱动解列后的的电动机和减速机。

盘车装置只允许在磨辊卸载，稀油站循环油温小于等于50摄氏度时投入运行，否则米希尔推力轴承将由于不能形成正常油膜而损坏。

另外，盘车装置不允许以点动方式启动运行。

型号YKK800-11-6

额定功率900KKW

额定电压6KV

额定电流245A

额定频率50HZ

绕组接法Y

功率因数0.87

转速989r/min

绝缘等级F级

温升80C

图表1.3.1

1.3.2一次风机

一次风机：

单独供给锅炉燃料制备和燃烧所需一次空气的风机。

按其在系统中的安装位置，设在空气预热器前的称“冷一次风机”；

设在空气预热器出口的称“热一次风机”。

提供一定压力、一定流量的一次风，将煤粉干燥并送入喷燃器，提供煤粉挥发份燃烧所需热量。

由电动机、叶轮、机壳、进气箱、集流器、基座、调节控制系统等组成。

此设计风机电机型号为Y80-3-4，额定功率为4000KW，额定电压为6KV，额定电流为438.9A，额定频率为50HZ，绕组接法为Y，功率因数为0.88，转速为1485r/min，绝缘等级为F级，温升为80C。

例如锅炉系统吸风机结构细节：

锅炉系统的吸风机一般采用动叶可调轴流式风机，主要由吸入烟风道、进气室、扩压器叶轮、主轴、动叶调节机构、传动组、自动控制等部分组成。

（1）吸入烟风道包括进气室和导流板，进气室入口端与系统连接，中间筒体内是主轴承箱座出口端呈圆锥状管段收集器，目的使气流进入进气箱及收集器内加速通过导流板并使气流转向。

（2）扩压器由外锥筒、圆柱形内筒及撑板后置导叶组成，全部为焊接结构。

扩压器前部是后置导叶，用钢板弯制焊接在内筒和外壳上，后置导叶有十多片。

（3）叶轮是吸风机主要部件之一，气体通过叶轮的旋转，才能获得能量，然后离开叶轮作螺旋线的轴向运动。

叶轮由动叶片、叶柄、推力轴承、调节盘、调节臂、滑块、导环、导销、支承轴颈等组成。

（4）动叶调节机构由传动轴拉叉、平衡锤、旋转密封、液压缸等组成，用来改变叶片的角度。

（5）传动组由主轴承箱、联轴箱组成。

主轴承箱主要由主轴、箱体、轴承座、轴承盖、轴承等组成。

联轴器为双绕性联轴器，允许风机轴与风机轴有较大的中心误差。

一次风系统运行特性分析：

每台锅炉配置2台动叶可调轴流式一次风机,设计主要参数为:

风量131m3/s,压15168kPa,动叶可调节范围10～55。

按空气密度ρ=1096kg/m3换算每台风机的质量流量为516t/h。

风机电机额定功率2750kW该系统的运行特点

（1）整个系统备用容量大,安全性高。

当机组负荷600MW工况时,一次风机动叶开度一般小于41,一次风机功率在1380kW左右,锅炉总一次风量约为600t/h。

与2台一次风机设计容量相比,风量备用容量约有30%～40%,电机功率备用容量近50%。

在实际运行中,当机组负荷在350～600MW范围变化时,一次风机动叶一般在40%～60%之间调节,电流变化范围为80～86A。

因此,二期锅炉一次风系统安全裕量系数偏大,影响运行的经济性,尤其在机组低负荷运行时更为突出。

（2）一次风系统风压高,系统阻力大。

在运行中,二期锅炉一次风系统空预器后的压力为1114kPa左右,比一期锅炉一次风压力高20%以上。

一次风压偏高的主要原因是由燃烧器结构、管道连接方式和磨煤机本体阻力特性所决定的。

型号Y80-3-4

额定功率4000KW

额定电流438.9A

功率因数0.88

转速1485r/min

图表1.3.2

第二章论述

2.1设计的内容

本次设计关于某发电厂，其位于大型煤矿附近，安装600MW发电机组2台，由330KV电压等级送入电网，发电机出口径高压厂用变压器向6KV厂用母线提供电压。

设计锅炉一次风机磨煤机和磨煤机油泵的控制和信息回路，采用DCS控制方式。

设计锅炉电动机系统的连锁回路发电机变压器组的主断路器采用一对一控制隔离开关采用远方/就地操作。

全厂共用的设备控制，设置在第一单元，并说明各回路的基本要求且分析动作过程。

（1）锅炉系统电动机控制和信号回路

（2）锅炉系统电动机控制和信号回路的选择

（3）分别说明各回路基本要求，并分析基本过程

（4）锅炉系统电动机连锁回路设计

（5）具体设计图纸4张

（锅炉系统电动机控制回路图）

（锅炉系统电动机信号回路图）

（锅炉系统电动机连锁回路图）

（磨煤机油泵控制回路图）

2.2设计的基本要求

设计说明书一册约10000-15000字

（1）断路器的控制和信号回路

（2）控制和信号回路的选择

图纸设计和分析

（1）设计原则

（2）相关回路的动作过程分析

（3）设计图纸一套4张

2.3锅炉系统电动机接入母线方式

接入方式下如图表2.3.1所示。

接线方式：

6KV—》-FU—》-QS—》-TA1—》-TA2—》M

如图2.3.1

2.4锅炉系统电动机控制要求

本厂发电机组为单元控制，采用220直流作为断路器控制和信号电源。

单元控制室的电器元件采用DCS控制方式

在单元控制室控制的设备和元件有：

发电机变压器组，高压厂用工作变压器，高压工作变压器，启动/备用变压器，低压厂用变压器；

发电机变压器组的主断路器采用一对一控制隔离开关采用远方/就地操作。

全厂共用的设备控制，设置在第一单元；

网络控制室控制的设备和元件有:

联络变压器，系统联络线路，母联断路器；

控制屏，控制设备，测量仪表和信号装置等布置在单元控制室内，同时与热力专业平台协调布置在一起。

电气部分的机电保护屏，自动装置屏，计算机控制设备均设置在靠近单元控制室的继电器室。

2.4.1DCS控制方式示意图

如图2.4.1

2.5系统辅助器件的选择

锅炉系统正常稳定的工作，除了风机，磨煤机等机组的工作，其他辅助器件的辅助也是必不可少的。

这要包括断路器及其控制信号回路，这里常用空气断路器。

锅炉房联系信号及其回路。

跳，合闸中的中间继电器及合闸接触器的选择。

控制回路中“防跳”继电器及其回路的选择。

另外控制电缆和信号电缆的选择也是必不可少的。

2.5.1断路器的控制和信号回路

断路器按控制地点分集中控制与就地控制两种。

集中控制是在控制室的控制屏上装设发出跳，合闸命令的控制开关及按钮，通过断路器的跳合闸线圈命令的控制开关或按钮，通过断路器的跳合闸线圈来驱动操动系统机构。

控制开关与操动机构系统之间通过控制电缆连接。

就地控制是将控制开关装设在断路器间隔的门面板或开关柜的正门面上，或将控制开关布置在靠近断路器的操作屏上，装在配电装置断路器对面墙上，视具体情况而定。

断路器的控制回路应满足下列要求：

（1）断路器操作机构中的合、跳闸线圈是按短时通电设计的，故在合、跳闸完成后应自动解除脉冲，切断合、跳闸回路，以防合、跳闸线圈长时间通电。

（2）合、跳闸电流脉冲一般应直接作用于断路器的合、跳闸线圈，但对电磁操作机构，合闸线圈电流很大（35～250A左右），须通过合闸接触器接通合闸线圈。

（3）无论断路器是否带有机械闭锁，都应具有防止多次合、跳闸的电气防跳措施。

（4）断路器既可利用控制开关进行手动跳闸与合闸，有可由继电保护合自动装置自动跳闸与合闸。

（5）应能监视控制电源及合、跳闸回路的完好性；

应对二次回路短路或过负载进行保护。

（6）应有反应断路器状态的位置信号合自动合、跳闸的不同的显示信号。

（7）对于采用气压、液压和弹簧操作机构的断路器，应有压力是否正常、弹簧是否拉紧到位的监视回路合闭锁回路。

（8）对于分相操作的断路器，应有监视三相位置是否一致的措施。

（9）接线应简单可靠，使用电缆芯数应尽量少。

真空接触器和真空断路器参数如下图表2.5.1所示。

型号3TL613AF1162-3

储能电机额定电压DC220V

额定电压7.2KV7.2KV

额定电流450A1250A

额定频率50-60HZ50-60HZ

额定开断电流63KA40KA

热稳定时间3S

分闸时间120MS60MS

合闸时间75MS

图表2.5.1

2.5.2空气断路器的控制信号回路

断路器的手动合闸回路为控制开关KK5-8触电经过断路器的常闭触点接通合闸接触器线圈HC；

其手动跳闸回路为控制开关KK6-7触点经过断路器的常开触点接通跳闸线圈TQ。

在跳合闸回路中的断路器辅助触点DL是保证跳合闸脉冲为短脉冲的。

在合闸操作前DL常闭触点是闭合的，合闸接触器HC线圈则有电流通过，其触点闭合，即将合闸线圈HQ回路接通，断路器随机合闸。

合闸过程一完成，与断路器传动轴一起联动的辅助触点DL即断开，自动的切除合闸接触器中的电流。

跳闸过程为KK6-7触点接通，经DL常开触点直接接通TQ线圈，使断路器跳闸，随即DL触点断开，保证跳闸线圈短脉冲。

此外，跳合闸回路中串有断路器的辅助触点DL，可由DL触点切断跳合闸回路的电弧电流，以免烧坏控制开关或和跳闸继电器的触点。

为此，要求DL触点必须有足够的切断容量，并需精短调整，既保证断路器的可靠跳合闸，又要比控制开关或跳合闸继电器的触点先断开。

断路器控制信号回路如图2.5.2所示

断路器控制信号回路图2.5.2

2.5.3锅炉联系信号

目前，发电厂一般不装设锅炉房联系信号，原因是锅炉的蒸汽，给水系统为母管制的太多，锅炉的运行主要与气机联系一，与主控室的联系不大。

当热力系统为单元制接线，锅炉与主控室联系较多，或者其他原因需要时可以设置锅炉联系信号，其接线图如图2.5.3所示。

锅炉房联系信号回路图2.5.3

锅炉房的联系信号一般设有:

（1）注意，

（2）负荷增加（3）负荷减少（4）符合不稳定等四个信号。

另外，为了检测全场总的负荷情况，锅炉房设有总的有功功率表。

2.5.4跳合回