基于APS技术的火电机组给水系统功能组设计毕业设计论文.docx
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基于APS技术的火电机组给水系统功能组设计毕业设计论文
毕业设计（论文）
题目：
基于APS技术的火电机组给水系统功能组设计
毕业设计（论文）任务书
城南学院自动化（热工过程）专业25831102班
题目基于APS技术的火电机组给水系统功能组设计
任务起止日期：
2014年12月24日～2015年6月5日
学生姓名***学号201183250210
指导教师
教研室主任2014年12月1日审查
院长2014年12月15日批准
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
一、毕业设计（论文）任务
课题内容
1、熟悉火电机组中单元机组和辅助设备的运行及DCS的结构和工作原理；
2、熟悉火电厂开关量控制系统的原理、设计及组态方法；
3、研究火电机组电动给水泵、汽动给水泵等给水系统设备基于APS技术的自动启停顺序控制和连锁保护功能；
4、完成系统硬件配置与选型设计；
5、完成系统控制功能软件组态设计；
6、撰写毕业设计论文；
课题任务要求
1、硬件设计包括系统总体结构设计；现场传感器、执行机构，逻辑控制装置等设备的选型；
2、软件设计完成系统控制逻辑设计，主要包括各种许可条件判别、系统启停控制、试验等；根据所选设计方案完成逻辑图、流程图、组态图的设计；
3、设计必须符合“长沙理工大学毕业设计（论文）管理规定”的要求；
4、设计论文根据“长沙理工大学毕业设计（论文）撰写规范”整理；
5、设计文件（包括说明书）严禁雇人代做、抄袭。
课题完成后应提交的资料（或图表、设计图纸）
1、毕业设计任务书
2、外文资料原文及译文
3、开题报告
4、毕业设计论文
5、相关的逻辑图、流程图、组态图
主要参考文献与外文翻译文件
[1]潘凤萍．火力发电机组自启停控制技术及应用[M]．科学出版社，2011
[2]万晖．开关量控制技术及应用[M]．中国电力出版社，2009
[3]何衍庆，陈积玉，俞金寿．XDPS分散控制系统[M]．化学工业出版社，2004
[4]文锋，李长云．现代发电厂概论[M]．中国电力出版社，2014
[5]热工自动化设计手册编写组.热工自动化设计手册[M].电力工业出版社，2009
[6]韦根原．大型火电机组顺序控制与热工保护[M]．中国电力出版社，2008
[7]牛卫东．单元机组集控运行[M]．中国电力出版社，2013
[8]王常力.分布式控制系统（DCS）设计与应用实例[M].电子工业出版社。
2004
[9]梁伟栋,郭浩.MCGS组态软件设计及其应用[J].广东自动化与信息工程。
2005
[10]Modeling,identification,andcontrolofcoal-firedthermalpowerplants
同组设计者
注：
1.此任务书由指导教师填写。
如不够填写，可另加页。
2.此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。
3.此任务书可从教务处网页表格下载区下载
二、毕业设计（论文）工作进度计划表
序号
毕业设计（论文）工作任务
工作进度日程安排
周次
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
开题报告、翻译
-
-
-
2
系统总体设计
-
-
3
硬件选型
-
-
4
软件组态
-
-
-
-
-
5
撰写设计论文
-
-
6
答辩
-
7
8
9
10
注：
1.此表由指导教师填写；
2.此表每个学生人手一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据；
3.进度安排请用“一”在相应位置画出。
三、学生完成毕业设计（论文）阶段任务情况检查表
时间
第一阶段
第二阶段
第三阶段
内容
组织纪律
完成任务情况
组织纪律
完成任务情况
组织纪律
完成任务情况
检
查
记
录
教师
签字
签字日期
签字日期
签字日期
注：
1.此表应由指导教师认真填写。
阶段分布由各学院自行决定。
2.“组织纪律”一档应按《长沙理工大学学生学籍管理实施办法》精神，根据学生具体执行情况，如实填写。
3.“完成任务情况”一档应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写。
包括优点，存在的问题与建议
4.对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出忠告并督促其完成。
四、学生毕业设计（论文）装袋要求：
1.毕业设计（论文）按以下排列顺序印刷与装订成一本（撰写规范见教务处网页）。
（1）封面
（2）扉页
（3）毕业设计（论文）任务书（4）中文摘要
（5）英文摘要（6）目录
（7）正文（8）参考文献
（9）致谢（10）附录（公式的推演、图表、程序等）
（11）附件1：
开题报告（文献综述）（12）附件2：
译文及原文影印件
2.需单独装订的图纸（设计类）按顺序装订成一本。
3.修改稿（经、管、文法类专业）按顺序装订成一本。
4.《毕业设计（论文）成绩评定册》一份。
5．论文电子文档[由各学院收集保存]。
学生送交全部文件日期
学生（签名）
指导教师验收（签名）___________________
基于APS技术的火电机组给水系统功能组设计
摘要
21世界经济高速发展，在国家十二五的推动下，工业得到了飞速的发展。
随着工业与经济的发展，对很多电厂提出了新的要求，给水系统有压力高、工质流量大等特点。
基于APS给水控制系统是全程自动控制，全程自动给水的安全系统。
这套全程给水自动控制将实现从锅炉上水到满负荷以及降负荷过程全程自动化，无须人工干预、还将实现给水泵之间的自动并/切泵功能、主给水调节阀和旁路给水调节阀的切换全程自动化。
本设计将从300MW火电机组出发，设计一套基于APS技术的火电机组给水系统功能组。
首先进行系统的总体设计，然后进行硬件选型，再通过新华XDPS组态软件对给水系统功能组进行组态，其中包括：
除氧器压力温度保护、高温加热器启停条件及流程、电动给水泵启停条件及流程、汽动给水泵启停条件及流程等。
实现给水系统全程自动化。
关键词：
给水系统;APS技术；组态；给水泵；全程自动化
POWERPLANTWATERSUPPLYSYSTEMFUNCTIONDESIGNBASEDONAPSTECHNOLOGY
Abstract
The21stworldeconomyhighspeeddevelopment,inthenationaltwelfthfive-year,drivenbytheobtainedtherapiddevelopmentofindustry.Withthedevelopmentofindustryandeconomy,putsforwardnewrequirementsformanypowerplants,watersupplysystemhasthecharacteristicsofhighpressure,workingmediumflow.BasedontheAPSfeedwatercontrolsystemisfullyautomaticcontrol,fullautomaticwatersupplysecuritysystem.Thewholewaterofboilerwatertorealizeautomaticcontroltothefullloadandfullloaddownprocessautomation,withouthumanintervention,willalsobeimplementedbetweenthefeedwaterpumpautomaticallyandcut/function,mainfeedpumpcontrolvalveandbypassswitchfullautomationoffeedwaterregulator.
Thisdesignwillbebasedon300mwthermalpowerunit,designasetofwatersupplysystemforthermalpowerunitbasedonthetechnologyofAPSfunctiongroups.Firstcarriesontheoveralldesignofthesystem,thenthehardwareselection,throughxinhuaXDPSconfigurationsoftwareforwatersupplysystemfunctionalgroupconfiguration,including:
deaeratorpressuretemperatureprotection,hightemperatureheaterstart-stopconditionandprocess,electricfeedwaterpumpstart-upconditionandprocess,thesteamfeedpumpstart-upconditionandprocess,etc.Torealizetheautomaticfeedwatersystemfully.
Keywords:
APStechnology; configuration; feedpump;fullautomation;watersupplysystem
1绪论
1.1课题的研究背景
在我国，电力系统关乎我国的国民经济以及民生。
我国是煤炭消费大国，火力发电厂在我国仍为主力发电厂。
在2014年全国共发电54638亿千瓦时。
其中火电发电量42049亿千瓦时，火电厂占总发电量的76.9%[1]。
如今电力行业正在飞速的发展，国内的火电机组的自动化水平也在迅速的提高，国内外的发电机组的参数和装机容量也在迅速的提高。
随便我国国民经济的提高，用电量也得到了巨大的提升，工业对电力的依赖也变的更高。
国民经济与电力需求密切相关。
目前，600MW、1200MW机组基本成为我国的火电厂主力机组，而对于大多数火电厂大型单元机组都采用了顺序控制来控制辅助设备中的主、辅机设备的启动、停止和事故处理，简称SCS（B/T）。
SCS的主要功能是自动控制大型火电单元机组热力系统的热力设备及各种辅机，这其中包括。
挡板的启、停；阀门的开、关；电动机。
热力辅机数量的复杂程序会随着机组的参数的提高和容量的提高而大大的增加。
一台600MW火电机组大约有电动/气动执行器、电动/气动门、各种辅修3、400台套。
比如长沙电厂600MW机组，SCS以分成40个功能组控制，按照工艺的分类特点。
阀门139只、主要挡板20台、共控制机。
炉辅机约有93台（没有包含BMS系统中的SCS部分）。
顺序控制系统有大量的输入/输出信号、一台300MW机组的顺序控制系统就有800多个输出信号、900多个操作项目，所以顺序控制系统涉及面比较广。
对于如此众多的信号和之间有着很杂影响的辅机设备和热力系统，单靠运行人员的手工操作当然无法胜任的，自动控制装置是大势所趋，所以引用了辅机和热力系统的顺序控制系统控制。
热工自动控制在随着时间的发展中，慢慢出现了可编程控制器（PLC）和集散控制竹编（DCS），这些系统为完善并实现热力系统的辅机顺序提供了大量的条件[2]。
火力发电厂辅助设备与辅机系统总共可以分为两个部分，一部分是对火电厂设备的连续生产提供了应有的允许，比如灰除渣系统，化学水处理，燃料运输及设备等等。
大部分位于电厂的厂房外面，有很多离电厂的厂房很远，这些辅助设备构成了一个系统。
另一个部分是直接从属于汽轮机和锅炉的热力系统。
他们的运行状态关乎发电机，汽轮机以及锅炉和辅助设备系统。
影响主要包括：
风烟，面粉，供水，汽轮机油，天然气，燃料，发电机油，给水和其他的设备。
这些设备都位于汽轮机和重要的锅炉上。
称之为辅助设备还有辅助系统。
给水系统负责把除氧器中的给水箱的水送入锅炉省煤器（通过经过高压加热器加热、给水泵升压），保持锅炉正常状态下进行输入输出的工质质量均衡。
给水系统为水过热减温器提供了保障，调整锅炉过热蒸汽温度。
水的供应从对火电厂机组的组顺序控制系统[3]。
给水系统启停功能设计水泵泵供应自来水再热减温水量，当再热器发生了事故喷水之后，防止再热器损坏。
水轮机惠普旁路系统，降低主蒸汽温度。
也为增加高压冷却水的补充水。
大型火电厂自动化现在大多数单位都达到了很高的水平，集散控制系统日常操作广泛应用于发电厂。
给水系统作为火电厂辅助系统的一部分，其安全运行线是机组的安全运行的重要保障，而且对电厂的经济效益。
在一个大型的火电厂中DCS系统在原电机组控制给水系统必不可少，DCS具有稳定可靠等优点，保证了机组的整个操作[4]。
1.2课题的研究内容以及难点
APS主要是机组启停系统，是信息管理和指挥控制中心，APS根据在曲线上。
根据该程序的规定颁发的良好的系统中，每个子系统，设备的启动和停止的指令，以实现一个单一的元件单元的自动启停。
各功能组，子组级别各功能组级别的APS上层管理控制最终的控制，控制终端设备。
APS管理和低层的控制逻辑，包含锅炉燃烧系统（BMS），和锅炉实现了机组协调控制系统（CCS），蒸汽涡轮机的电液控制系统（DEH），涡轮机和顺序控制系统（SCS）以及其它常规的控制系统[5]。
1.2.1国内燃煤机组应用APS的难点以及功能
难点主要包括：
（1）燃煤机组工艺复杂，要求高和多变的操作模式处理系统，自动控制系统设计要求高；
（2）设备的可用性，高可靠性的要求；
（3）从机组自动启动/停止控制需要考虑要求自动控制系统的仪表和控制设备纳入更多，从投资项目的角度新的控制单元经常有保留。
功能上包括：
（1）凝结水系统整体功能上水组；
（2）风/烟组全自动控制；
（3）锅炉点火自动控制；
（4）全程给水控制（旁通阀阀的开关，电动给水泵差压水位控制开关，泵和泵启/停）；
（5）燃油锅炉自动控制；
（6）旁路自动控制不同的启动方式；
（7）汽轮机ATC控制；
（8）磨粉过程的自动控制[6]。
1.2.2自启停技术概述（APS）
自起停控制单元APS（Autonmatic电厂设备启动和关闭）意义为自动启动和停机信息控制中心,APS发送每个设备/系统启动或关闭命令系统协调完成规定的程序:
MCS（模拟控制系统）,CCS（协调控制系统）,FSSS（锅炉炉膛安全监控系统）,汽轮机数字电液控制系统（电气）、SCS（锅炉汽轮机顺序控制系统）,给水水控制系统,燃烧器负荷可编程序控制系统和其他控制系统（如电气控制系统ECS,AVR自动电压调整器系统,等等）,最后开始发电机组自动启动或自动停止关闭[7]。
在APS的设计功能中,MCS,CCS,模拟量都要按电气系统设计APS协调单位完成。
APS启动过程中,MCS系统协调与模拟量自动完成燃烧器切换功能,以满足整个燃烧物质自动控制;同时水控制和全面SCS系统之间的协调,自动完成
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