玉环电厂工程初步设计热控部分说明书大学论文.docx
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玉环电厂工程初步设计热控部分说明书大学论文
1概述1
1.1设计依据及电厂规模1
1.2主要设备规范及主要热力系统和燃烧系统1
1.3热工自动化设计范围3
2热工自动化水平和控制室（楼）布置4
2.1热工自动化水平4
2.2机组控制系统总体设计方案4
2.3控制室（楼）布置5
2.4控制系统总体结构7
2.5控制系统的可靠性10
3热工自动化功能10
3.1数据采集系统（DAS）10
3.2调节控制系统（MCS）11
3.3顺序控制系统（SCS）15
3.4炉膛安全监控系统（FSSS）17
3.5汽机数字电液调速系统（DEH）17
3.6汽机紧急跳闸系统（ETS）18
3.7汽机本体监测仪表（TSI）19
3.8汽机旁路控制系统（BPC）19
3.9给水泵汽轮机电液控制系统（MEH）及紧急跳闸系统（METS）20
3.10汽机振动监测和故障诊断系统（TDM）20
3.11锅炉炉管泄漏监测系统21
3.12锅炉吹灰控制系统21
3.13飞灰含碳量测量装置21
3.14保护及报警信号系统21
4闭环控制优化软件22
5厂级信息系统22
5.1厂级监控信息系统（SIS）22
5.2厂级管理信息系统（MIS）23
6闭路工业电视监视系统24
7辅助车间（系统）的控制系统及设备选型25
8热工自动化设备选型与设计26
9电源与气源27
9.1电源27
9.2气源27
10热工自动化试验室27
10.1热工自动化试验室面积27
10.2热工试验设备要求27
1概述
1.1设计依据及电厂规模
1.1.1设计依据
（1）华能玉环电厂筹建处2004年2月6日“关于华能玉环电厂初步设计的委托书”
（2）华能国际电力股份有限公司/华东电力设计院设计合同（暂缺）
（3）电力规划设计总院电规总土水[2003]1号《华能玉环电厂工程可行性研究预审查会议纪要》
（4）电力规划设计总院电规总土水[2003]69号《华能玉环电厂工程可行性研究审查会议纪要》
（5）《华能玉环电厂工程可行性研究收口报告》
（6）华能国际电力股份有限公司2003年11月28日《华能玉环电厂工程预初步设计评审会议纪要》
（7）电力规划设计总院2004年3月4日《华能玉环电厂工程初步设计主要设计原则和主要辅机选型原则讨论会纪要》
（8）电力规划设计总院电规总土水[2004]5号《华能玉环电厂工程厂区总体规划及总平面布置专题报告评审意见》
（9）华能玉环电厂三大主机技术协议
（10）华能玉环电厂工程三大主机第一次设计联络会会议纪要
1.1.2电厂规模
华能玉环电厂规划容量为4台1000MW超超临界机组，本期建设2台1000MW超超临界机组，并保留进一步扩建的可能。
1.2主要设备规范及主要热力系统和燃烧系统
1.2.1主要设备规范
三大主机及辅机均采用国产设备，主机设备主要规范如下：
（1）锅炉
锅炉为哈尔滨锅炉厂有限公司生产的超超临界参数变压运行直管水冷壁直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用八角双切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Π型锅炉、露天布置燃煤锅炉。
锅炉容量和主要参数：
过热蒸汽：
最大连续蒸发量（B-MCR）2950t/h
额定蒸发量（BRL）2742t/h
额定蒸汽压力（过热器出口）26.25MPa（a）
额定蒸汽压力（汽机入口）25.00MPa（a）
额定蒸汽温度605℃
再热蒸汽：
蒸汽流量（B-MCR/BRL）2457/2279t/h
进口/出口蒸汽压力（B-MCR）5.27/5.07MPa（a）
进口/出口蒸汽压力（BRL）5.04/4.95MPa（a）
进口/出口蒸汽温度（B-MCR）359/603℃
进口/出口蒸汽温度（BRL）354/603℃
给水温度（B-MCR）298℃
给水温度（BRL）295℃
（2）汽机
（3）汽机由上海汽轮机有限公司生产，型式为：
超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、八级回热抽汽。
最大连续功率（TMCR）下参数：
功率1000MW
额定主汽门前压力MPa（a）25.0
额定主汽门前温度℃600
额定再热汽阀前温度℃600
加热器（包括除氧器）级数8
给水温度（TRL工况）℃294.4
工作转速r/min3000
（4）发电机
基本技术数据
额定容量1056MVA
额定功率950MW
最大连续输出出力（TMCR）1000MW
额定电压27kV
额定功率因数0.9（滞后）
频率50Hz
额定转速3000r/min
1.2.2主要热力系统和燃烧系统
锅炉运行方式：
带基本负荷并参与调峰。
锅炉采用无分隔墙的八角反向双火焰切圆燃烧方式。
每台锅炉共设有48只直流燃烧器，在热态运行中一、二次风均可上下摆动，摆动角度能达到设计值，最大摆角为±30°。
燃烧器共分6层，每层设8只燃烧器，每层燃烧器由同一台磨煤机供给煤粉。
在燃烧器上部设有过燃风喷嘴，用于降低NOx的生成量及降低机械未完全燃烧损失和防止燃烧器区域受热面的高温腐蚀。
锅炉采用二级点火方式：
高能电火花点火器－主油枪－煤粉燃烧器。
油燃烧器的总输入热量按30%B-MCR计算。
制粉系统型式：
采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台炉配6台中速磨煤机，燃烧设计煤种时，5台运行，1台备用。
空气予热器型式：
三分仓、回转式
给水系统采用单元制。
系统配2×3台50%容量的双列高压加热器。
每列高加分别设给水大旁路。
系统设置两台50%容量的汽动给水泵，一台25%BMCR容量、带液力耦合器的调速电动启动/备用给水泵。
汽轮机旁路系统：
暂定30%容量高低压二级串联旁路。
汽轮机具有八级非调整抽汽，一、二、三级抽汽供三台高压加热器；四级抽汽供除氧器、给水泵驱动汽轮机和辅助蒸汽系统。
五、六、七、八级抽汽分别向5号、6号、7号、8号低压加热器供汽。
给水、主蒸汽、再热蒸汽系统、循环水系统均为单元制。
1.3热工自动化设计范围
1.3.1主厂房内锅炉、汽机及其辅机系统的仪表和控制，包括空压机、暖通、凝结水精处理、化学加药、汽水分析等的仪表和控制
1.3.2燃油泵房仪表和控制
1.3.3化学补给水处理仪表和控制
1.3.4废水处理仪表和控制
1.3.5反渗透系统仪表和控制
海水淡化系统仪表和控制
制氯/加氯系统仪表和控制
储氢系统仪表和控制
循环水泵房仪表和控制
净水处理仪表和控制
1.3.6雨水泵房仪表和控制
1.3.7生活污水处理站仪表和控制
1.3.8脱硫系统仪表和控制
1.3.9厂级监控信息系统（SIS）和厂级信息管理系统（MIS）
2热工自动化水平和控制室（楼）布置
2.1热工自动化水平
玉环电厂在电力系统中主要承担基本负荷，同时也能够满足电网调峰、调频的要求。
自动控制系统设计能实现全程自动调节。
2.1.1机组的自动控制系统功能完善，可靠性高，具有最大的可用性和可扩展性，便于操作和维护，能满足机组安全经济运行的要求。
采用先进的微处理器为基础的分散控制系统（DCS），实现对单元机组主辅机及系统的检测、控制、报警、联锁保护、诊断、机组启/停、正常运行操作、事故处理和操作指导等功能。
以操作员站和大屏幕显示器作为机组的主要监视和控制手段，设置少量必要的紧急事故停止和启动按钮，以便在DCS出现故障时，确保机组安全停运。
在单元控制室内可进行所有自动控制、远方手操和运行监视。
机组运行人员在少量就地人员的配合下可在单元控制室内实现整套机组的启停操作和事故处理。
本期工程顺控设计按机组级、功能组级、子组级、执行级，对主要辅机及相关系统中的设备进行顺序操作。
2.2机组控制系统总体设计方案
2.2.1采用DCS实现单元机组炉、机、电集控，控制室布置机组操作员站、网控操作员站、值长站、机组辅助盘、大屏幕显示器等设备。
2.2.2单元机组的发变组、高、低压厂用电源及电气公用设备监控纳入DCS（升压站不在此范围），电气设备的操作全部采用软手操（详见电气部分说明）。
2.2.3两台机组的分散控制系统之间设置一公用网络，分别与两台机组的DCS通过网关联接；公用厂用电源系统、空压机、燃油泵房等公用系统接入DCS公用网络；公用网上不设操作员站，在两台机组DCS中均可对接入公用网的系统进行监视和控制，同时具有相互闭锁功能。
2.2.4循泵房、燃油泵房采用DCS远程I/O站，在单元控制室监控；另外，其它信号相对集中的场合（如汽机、发电机、锅炉本体检测部分、电气开关室等）也采用远程I/O站。
2.2.5全厂辅助生产系统（如化学补给水、净水、化学加药、废水、煤、灰等）均采用程序控制，水、灰联网组成辅助生产系统控制网后在机组集控室控制，煤和脱硫集中在输煤/脱硫综合控制楼中集中控制。
2.2.6设置电厂管理信息系统（MIS）。
2.2.7设置厂级监控信息系统（SIS），对各方面功能要求进行全面规划，留有必要接口和扩充条件。
2.3控制室（楼）布置
2.3.1控制楼布置
华能玉环电厂规划容量为4台1000MW超超临界机组，4台机组连续建设，全厂四台机组集中在一个控制室监控。
集控楼有三个布置方案：
方案一为靠近主厂房固定端1轴布置，与主厂房脱开3米；方案二为#2、#3机组之间紧贴A排布置；方案三为紧贴主厂房固定端布置。
2.3.1.1机组集控室布置方案一（具体参见图：
F302101C-K-02）
将集控楼与生产办公楼合建为一栋建筑，布置在靠近主厂房固定端1轴，与主厂房脱开3米，采用钢筋混凝土结构。
集控室布置于同汽机房运转层同一标高17.00米层，通过天桥与汽机厂房相连接。
在集控室以下分别布置MIS、SIS室、网控设备室、暖通机房、电缆夹层、热工试验室、值班室层及生产检修间、办公室等。
本方案集控室面积将在491M2左右。
集控室靠海侧布置#1、#3机组DCS操作员站，靠汽机房侧布置#2、#4机组DCS操作员站。
机组操作员站按弧形布置，#1、#3和#2、#4操作员站中间和两端分别布置全厂网控、辅助生产系统（水、灰）操作员站、暖通控制系统监控终端以及消防报警柜，单元机组操作员站后部设置同心圆弧形幕墙，正对单元机组、网控和辅助生产系统操作员站分别居中布置2台84英寸大屏幕显示器，圆心位置放置一值长台，台上设有MIS、SIS人机接口终端。
幕墙后适当位置安放单元机组打印机台。
#2、#4机组之间留有足够宽敞的通道，可直接通向汽机运转平台。
2.3.1.2机组集控室布置方案二（具体参见图：
F302101C-K-03）
集控楼采用钢结构，设置于#2、#3机中间，集控室布置于17.00米汽机房运转层，控制室的一半伸入主厂房内，另一半突出主厂房外。
伸入部分为集控室，突出主厂房外的另一半布置热工值班室、会议室、厕所、楼梯间等。
在运转层下12.00米层，布置电气配电装置室、网控设备室等；在8.6米层布置空调机房、消防设备间、电缆夹层等。
本方案集控室面积在405M2左右。
集控室A排内伸入主厂房部分将按大弧形分别布置#1、#2、#3、#4机组DCS操作员站和全厂网控、辅助生产系统（水、灰）操作员站，单元机组操作员站后排设置同心大弧形幕墙，对应布置4台机组的大屏幕显示器，幕墙后适当位置安放单元机组打印机台。
并在集控室的两个转角处分别布置暖通控制系统监控终端和消防报警柜，圆心位置放置一值长台，台上设有MIS、SIS人机接口终端。
集控室外侧留有相当宽敞的通道，可直接通向汽机运转平台。
2.3.1.3机组集控室布置方案三（具体参见图：
F302101C-K-04）
该方案也是将集控楼与生产办公楼合二为一建设，在主厂房固定端方外扩建6米、10米2档，屋顶标高为23.5米，采用钢结构。
靠海侧外型设计成弧线布置，集控室布置于比汽机房运转层（17.00米）高1.5米处。
在集控室以下分别布置MIS、SIS室、网控设备室层、电缆夹层、热工试验室、值班室层及生产检修间、有关办公室等。
本方案集控室面积在487M2左右。
集控室靠海侧部分按大弧形分别布置#1、#2、#3、#4机组DCS操作员站和全厂网控、辅助生产系统（水、灰）操作员站，单元机组操作员站后排设置同心大弧形幕墙，对应布置4台机组的大屏幕显示器，幕墙后适当位置安放单元机组打印机台。
并在集控室的两个转角处分别布置暖通控制系统监控终端和消防报警柜，圆心位置放置一值长台，台上设有MIS、SIS人机接口终端。
集控室外侧留有相当宽敞的通道，可通过主厂房1轴处的疏散楼梯通向汽机运转平台。
机组集控室布置方案的比较具体参见集控室布置方案专题报告F302101C-Q13
2.3.2机组集控室
在机组集控室内设有机组主控制台、网控/辅助生产系统控制台、值长台、大屏幕（84”,每台机组、网控、辅助生产系统各配置2套）、报警/记录打印机、彩色图形打印机和消防报警盘。
每台机组主控制台上共设6台20〞液晶彩显（LCD）DCS操作员站（5台在集控室，1台在工程师室）、台上布置机组安全停机和重要辅机紧急启/停所需按钮；网控控制台上布置网控20〞液晶彩显（LCD）操作员站2台，辅助生产系统控制台上布置20〞液晶彩显（LCD）操作员站3台。
在机组主控台前方的幕墙上布置大屏幕和炉膛TV（2套）以及时钟、发电机功率等少量重要常规指示仪表。
大屏幕上方设置闭路电视监视器，用于监视主厂房及厂区重要设备的运行状况。
4台机组设置一值长台，上设20〞液晶彩显（LCD）MIS和SIS终端各一套。
2.3.3电控楼布置
本工程两台机组另设立一个电控楼，位于#1和#2锅炉之间。
由于电气设计就是否设置发电机出口断路器考虑两个方案，导致电控楼中布置的电气设备数量有较大变化，因此电控楼布置也考虑两个方案：
方案一，电控楼分5层：
0米层为电气电缆层，4.5米层为电气厂变、直流/UPS配电室、电气继电保护室；9.0米层为空调机房；14.0米层为热控电缆夹层；17.0米层布置电子设备室、工程师室。
方案二，电控楼分7层，0米层为电气电缆层A，3米层为电气厂变和直流蓄电池室，7.5米层为电气电缆层B，10.5米层为电气厂变和直流/UPS配电室、电气继电保护室，15.0米层为热控电缆夹层，18.0米层布置电子设备室、工程师室，22.5米层为空调机房。
2.3.4电子设备室
每台机组设一间电子设备室，设在电控楼17.0米层（方案一）或18.0米层（方案二）。
分散控制系统的所有控制机柜（除远程I/O机柜外）、端子柜、中间继电器柜，随主机设备成套供货的仪表盘和控制机柜，以及热工交/直流电源分配盘等均布置在电子设备室内。
两台机组的电子设备室彼此隔开，所有机柜的电缆均从底部进线。
电子设备室布置参见图F302101C-K-05，F302101C-K-06。
电缆夹层布置参见图F302101C-K-07，F302101C-K-08。
2.3.5
2.3.6工程师室
每台机组设一间工程师室，与电控楼电子设备室同层。
每台机组配2台工程师站和1台操作员站，包括一套带光盘读写器的历史数据记录和检索装置，另配激光打印机、彩色图形打印机各一台。
当DEH采用独立于机组DCS的控制系统时，每台机组DEH系统配备1台工程师站及2台打印机，布置在工程师室内。
工程师室内还设有1台汽机振动监测故障诊断系统（TDM）人机接口站。
2.4控制系统总体结构
2.4.1分散控制系统构成
本工程采用的分散控制系统将通过招标确定。
分散控制系统（DCS）由分散处理站、人机接口装置和通讯系统等构成，系统易于组态、使用和扩展。
系统具有完备的自诊断功能，能诊断至模块级。
系统的软硬件在功能上尽可能地分散，系统内任一组件发生故障，不会影响整个系统的功能。
处理器模件采取1：
1冗余配置，以增强控制系统的可靠性。
分散控制系统的主要子系统包括：
♦数据采集系统（DAS）
♦调节控制系统（MCS）
♦顺序控制系统（SCS）
♦锅炉安全监控系统（FSSS）
分散控制系统各子系统之间的重要保护信号采用硬接线直接通过I/O通道传递。
监视和控制系统的信息，在充分考虑了测量元件和I/O通道的冗余措施后，可信息共享。
机组保护联锁及控制逻辑均在分散控制系统的处理站中实现。
机组DCS系统配置参见图F302101C-K-09。
2.4.2分散控制系统的性能
分散控制系统的处理器芯片为32位，CPU负荷率<50%，内存备用容量50%；I/O点以及卡件槽及接线端子裕量为15%；电源裕量60%；通讯总线负荷率<40%。
所有模拟量信号至少每秒扫描和更新4次，所有开关量信号至少每秒扫描和更新10次，事故顺序（SOE）输入信号的分辨率为1ms。
模拟量输入模件每只A/D转换器连接点数不超过8点；模拟量输出模件每点专用一只D/A转换器。
整个系统的输入输出精度不低于全量程的0.1%。
所有I/O卡具有500V的共模电压抑制（继电器输出为350V）;系统有120dB以上的共模抑制比和60dB以上的差模抑制比。
分散控制系统的可用率为99.9%。
每台机组配置6台CRT操作员站和2台工程师站，分辨率为1280×1024像素。
每个CRT工作站具有独立的控制器组件，且通过冗余通讯组件和电缆连接在通讯总线上。
CRT画面刷新周期为1秒；CRT画面对键盘操作指令响应时间不大于1秒。
2.4.3后备操作配置
后备操作设备配置的基本设计原则是：
当分散控制系统通讯故障或操作员站全部故障时，确保紧急安全停机。
本期工程机组集控室的机组主控台上布置独立于DCS的硬接线紧急停机和设备保护的紧急启/停按钮：
♦停锅炉（MFT双按钮）
♦停汽机
♦发变组紧急跳闸
♦锅炉安全门开/关/自动
♦
♦真空破坏门开/关
♦直流润滑油泵开
♦交流润滑油泵开
♦发电机灭磁开关合闸
♦柴油发电机紧急启动
2.4.4成套仪表和控制装置
由汽机/给水泵汽机制造厂成套供货的仪表和控制装置有：
♦汽机数字电液控制系统（DEH）
♦汽机紧急跳闸系统（ETS）
♦汽机本体监测仪表系统（TSI）
♦给水泵汽轮机电液控制系统（MEH）
♦给水泵汽机紧急跳闸系统（METS）
♦给水泵汽机本体监测仪表系统（MTSI）
♦汽机振动监测故障诊断系统（TDM）
由锅炉制造厂成套供货的仪表和控制装置有：
♦锅炉吹灰控制系统
♦空预器漏风控制系统
♦空预器红外火灾报警装置
♦锅炉炉管泄漏检测装置
♦锅炉电磁泄放安全阀（PCV）控制装置
♦炉膛火焰监视工业电视
由发电机制造厂成套供货的仪表和控制装置有：
♦发电机氢、油、水仪表监测系统
其它成套供货的仪表和控制装置有：
♦汽机旁路控制系统（BPC）
♦炉膛火焰检测系统
♦飞灰含碳量在线检测装置
♦闭路电视监视系统
送风机、引风机、一次风机、空预器、磨煤机、电动给水泵等辅机的油站，拟采用设备制造厂提供所有一次仪表，其控制由机组DCS实现的方案，以减少控制回路的中间环节。
2.5控制系统的可靠性
为了保证机组安全可靠地运行，控制系统的设计遵循了下列原则：
（1）单个故障不会导致整个控制系统不能正常工作或保护系统失效；
（2）控制功能的成组组合做到一个功能块不能正常工作时，仅部分影响整个系统的控制性能，而这种性能的下降可通过运行人员的干预得到改善。
（3）控制系统在结构上体现了工艺设备的冗余配置，因而控制系统的单个故障不致引起运行设备的故障，同时也不会导致备用设备的失效。
（4）若控制系统发生故障，其控制对象处于安全位置。
（5）控制系统具有自检测功能以便在系统故障可能影响到生产过程前检查出来，并及时采取措施防止事故的扩大。
（6）保护和安全系统采取测量通道的冗余性和多样性，并能进行在线试验。
重要的调节参数采用三取中测量方式，重要的保护信号采用三取二测量方式，监视、控制和保护系统的电源均采取双路供电方式，并能自动切换。
3热工自动化功能
3.1数据采集系统（DAS）
数据采集系统是分散控制系统中的一部分，可以采集和处理机组运行管理所需的全部数据，进行监视、显示、计算、报警、记录和操作指导，以维持机组安全经济运行。
数据采集系统主要功能有：
（1）按照规定的扫描周期，完成工艺过程变量的采集和处理。
过程变量包括一次参数（如压力、温度、流量、液位等），二次参数（如平均值、差值、变化率、效率等）以及设备运行状态。
对过程变量的处理包括：
正确性判断、非线性校正、数字滤波、热电偶冷端补偿及开路检查、工程单位变换、开关量的有效性检查等等。
（2）报警监视。
可以对任一输入过程变量或计算值进行限值检查，按时间顺序以及优先级显示和打印报警。
（3）CRT显示。
在CRT上可显示系统流程图，控制和调节对象，趋势图，棒状图，报警页面，操作指导画面等等。
CRT画面不少于300幅。
（4）制表打印。
可按预定的时间间隔或预定事件自动启动打印，也可人工请求打印。
报表和记录内容包括：
定时报表，报警记录、设备运行状态记录、运行员操作记录、事故追忆记录、事故顺序记录（SOE）、历史数据记录、烟气监视记录（烟气分析包括NＯx、SO2、O2/CO和混浊度）等。
（5）机组性能计算。
包括机组热耗,机组效率,汽轮机效率,锅炉效率以及凝汽器、空预器、风机、汽动给水泵和驱动汽轮机效率，加热器效率，各段过热器和再热器效率。
在线性能计算能对优化机组控制和运行提供指导。
（6）历史数据存贮和检索。
为了便于对电厂设备及其性能进行长期监视，至少500点参数定期存入大容量存贮器中。
采用可读写光盘用于数据的长期保存。
3.2调节控制系统（MCS）
3.2.1DCS中调节控制系统包括下列主要调节回路：
♦机组协调控制
♦过热蒸汽温度控制
♦再热汽温度控制
♦炉膛压力控制
♦送风控制
♦氧量校正
♦给煤控制
♦燃油流量和压力控制
♦磨煤机风量控制
♦磨煤机出口温度控制
♦磨煤机出口分离器速度控制
♦二次风挡板控制
♦一次风压力控制
♦过燃风控制
♦锅炉启动旁路系统控制
♦给水控制
♦给水泵最小流量再循环控制
♦除氧器压力控制
♦除氧器水位控制
♦空预器冷端温度控制
♦高/低压加热器水位控制
♦凝汽器热井水位
♦汽机润滑油温度控制
♦发电机氢气温度控制
♦EHC油温度控制
♦轴封蒸汽母管压力控制
♦辅助蒸汽母管压力
调节控制能够对代表负荷或容量需求的前馈信号作出直接和迅速的响应，并通过闭环回路测量的反馈信号进行细调或校正。
控制系统包括联锁保护功能，当不满足有关条件时，控制系统不能投入“自动”；在“自动”状态下，如果失去必要条件或发生故障，控制系统会自动地无扰动地切换到“手动”状态。
运行人员能通过CRT及其键盘，改变控制设定值，切换手动/自动方式，手操被控对象和监视运行情况。
控制系统的设计做到在电源、气源或控制信号中断时，被控对象保持原位或回到安全位置。
关键参数的测量按冗余原则设计
3.2.1.1机组协调控制（CC
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