自控仪表设计说明李坑初设.docx

1、自控仪表设计说明李坑初设第八章 自控仪表设计说明8.1 概述本工程主要工艺设备为3台日处理量为750t/d的炉排炉垃圾焚烧炉，3台蒸发量为63t/h、过热器出口温度为400、压力为4.00MPa的余热锅炉，2台25MW的凝汽式汽轮机，3套烟气处理系统。8.1.1 设计依据以锅炉厂、汽机厂等设备供应商提供的PI图和工艺条件为依据，参照执行下列规范和标准进行设计。1)生活垃圾焚烧处理工程技术规范CJJ90-2002，2)生活垃圾焚烧污染控制标准GB18485-2001，3)小型火力发电厂设计规范GB50049-94热工自动化部分，4)火力发电厂热工自动化设计技术规定NDGJ16-89，5)火力发电

2、厂电子计算机监视系统设计技术规定NDGJ91-89，6)自动化仪表安装工程质量检验评定标准GBJ131-907)自动化仪表工程施工及验收规范GB50093-2002.8)火力发电厂设计技术规定DL5000-2000，8.1.2 热工自动化的设计原则1) 保证工艺设备对热工自动化控制系统的要求，确保工艺设备能够安全、可靠的运行。2) 在保证经济合理性的前提下，遵照先进、适用的原则，尽量选用先进技术。3) 由于垃圾焚烧发电厂的环境条件较差，尽量采用质量可靠的设备，并适宜地提高自动化水平。4) 本设计包括热工检测、热工报警、热工保护、热工控制等部分，尽量采用标准设计、典型设计和通用设计。8.1.3

3、垃圾焚烧发电厂对热工自动化的控制要求1）每天处理一定的垃圾量，并要求充分燃烧。2）通过燃烧控制使余热锅炉蒸发量稳定在额定值上。3）充分利用余热发电，提高经济效益。4）确保炉膛的温度850，促进二恶英的分解。5）通过烟气处理，控制烟气排放参数在国家标准规定值以下。6）控制排放废物符合国家标准。8.1.4 垃圾焚烧发电厂机组运行特点8.1.4.1垃圾焚烧炉的燃烧控制方式在正常运行阶段，按余热锅炉的蒸发量控制垃圾的投入量、炉排运动及一、二次燃烧空气量：这种控制方式可使余热锅炉得到充分利用，一般都采用这种控制方式。8.1.4.2 垃圾发电厂汽机的运行模式1）正常情况时：在只燃烧垃圾的情况下，必须有一台

4、机运行在前压调节的模式下，另一台机可以运行在恒功率或变功率的模式下。这样才能保证机炉系统稳定运行。2）汽机检修时：当汽机故障检修时，一般焚烧炉应继续运行，产生的多余蒸汽应经旁路冷凝系统冷凝后，回收凝结水重复使用，即停机不停炉。3）汽机处于盘车与升速状态时：锅炉产生的蒸汽，除了全厂辅助用汽和汽机用汽外，多余的蒸汽应经消音器后向空排放。4）当外电网发生故障时：此时汽机带厂用电运行在转速控制方式下，如果时间较长，必须停部分炉或减负荷运行。8.1.5 热工控制系统的主要构成1）以DCS为核心的监控系统（称主控系统）；2）焚烧炉综合燃烧控制系统（DCS系统远程控制站，安装在焚烧炉前）；3）启动燃烧器控制

5、系统（随设备供货）；4）辅助燃烧器控制系统（随设备供货，在就地盘与主控制系统上监控。）；5）烟气处理系统（独立的监控系统，包括布袋除尘器监控系统，随设备成套供货与主控系统通讯。）；6）汽机前压控制系统（随设备供货）；7）汽机紧急跳闸系统（由主控系统完成）；8）汽机安全监视系统（在主控系统内监控）；9）就地监视仪表和控制设备；10）辅助设备控制系统（如化学水及废水处理系统，这些控制系统随设备供货，与主控系统通讯。）；11）尾气在线监测系统（与主控系统、烟气监控系统硬连线。）；12）地衡管理系统（与主控系统通讯）；13）垃圾吊车管理系统（在垃圾吊车控制室和中控室监控，与主控系统通讯）；14）锅炉吹

6、灰控制系统（随设备供货，与主控系统通讯）；15）压缩空气控制系统（随设备供货，重要参数与主控系统硬接线相连）。8.2 主控系统以DCS为核心构成的控制系统完成对3台垃圾焚烧炉和余热锅炉、2台汽机发电机组及其辅助系统的监控。DCS控制系统由过程控制站、操作站、通讯网络、现场仪表等构成。见DCS控制系统配置图。8.2.1现场控制站8.2.1.1现场控制站功能控制站实现对工艺过程的数据采集（DAS）、闭环控制（MCS）、顺序控制（SCS）及连锁保护等功能。8.2.1.2 现场控制站的组成（硬件）控制站由冗余控制器、输入、输出、通讯等单元构成。控制站采用双机热备结构，通讯系统为双缆冗余，部分重要输入、

7、输出考虑冗余，参与保护的参数实现三取二确保安全、可靠。8.2.1.3 现场控制站的划分为每台焚烧炉各设一个现场控制站（3个），每台锅炉各设一个现场控制站（3个），每台汽机各设一个现场控制站（2个），公用部分设一个现场控制站（1个），共设9个现场控制站。这样的系统可以使事故分散，更有利于焚烧炉与锅炉的单独安全运行。8.2.2 操作站8.2.2.1 操作站的构成（硬件）由工业级控制机与人机接口（21英寸盘装CRT或液晶显示器，键盘，鼠标等）、操作台、打字机、彩色硬拷机等构成。8.2.2.2 操作站的划分为便于操作,设6个操作站，即每台焚烧炉和锅炉各设一个（3个）、每台汽机各设一个（2个）、公用设一

8、个（1个），显示器均安装在操作台上。另外设一个工程师站和值长站。任一操作站的故障，经过授权后均能在其它操作站上操作。随设备配来的2个电气操作站，2个DEH操作站，1个垃圾吊操作站。这些操作站为独立于DCS系统之外的操作站，操作站之间不能互操作。操作台和DCS系统操作站操作台放置在一起。8.2.2.3 焚烧炉现场监控的人机接口为便于焚烧炉的启、停炉，便于现场操作，在现场燃烧控制柜(DCS远程控制站）上设置触摸屏操作员面板,做为人机接口。8.2.3 通讯网络结构系统采用三层网络结构。8.2.3.1 现场I/O网络现场I/O网络为最底层网络，网络通讯速率不低于10Mbps，通讯介质为同轴电缆或双绞线

9、。8.2.3.2 工业控制级网络工业控制级网络采用双缆冗余工业以太网，通讯速率为100Mbps，通讯介质为光缆或电缆。8.2.3.3 信息层网络信息层网络采用以太网网络结构。信息层网络通讯速率为100Mbps，通讯介质采用光缆或电缆。8.2.4 打印机两台打印机，一台用于报警、工艺过程参数及其文件打印，另一台用于报表打印。8.2.5 紧急操作按钮为了在系统故障时，能进行紧急停炉、停机的操作，设有少量紧急操作按钮。8.2.6 监控系统可靠性措施8.2.6.1 控制站具有分散性8.2.6.2 冗余配置1）控制站采用双机热备结构2）通讯总线双缆冗余3）重要的I/O通道冗余4）仪表电源采用双电源供电5

10、）操作站为多站配置，其中任一操作站故障其它站均能实现此站功能。8.2.6.3 主控系统备用容量和主要性能指标1）过程管理部分：平均故障间隔时间（MTBF）30000小时，可用率99.8%。2）过程控制部分：MTBF100000小时，可用率99.8%。3）系统显示精度：0.1%FS（FS：满量程）4）控制输出：0.25%FS5）控制器的工作周期：模拟量0.25秒，开关量0.1秒6）CPU负荷率：50%（控制器）和40%（操作员站），均指最忙时。7）存储器占有容量50%（内存）8）I/O点裕量：15%（每块I/O板平均值）9）I/O插件槽裕量：15%10）通讯总线负荷率：30%11）事件顺序记录分

11、辨率：1ms12）操作员站允许最大标签量至少应为系统过程I/O总数的200%8.2.6.4 重要保护防止误动作机组的重要保护和跳闸功能采用多个测量通道，跳闸回路采取二取二或三取二逻辑，确保动作安全可靠。8.2.6.5 自诊断功能控制系统I/O模件均有自诊断功能，以便在控制系统故障时，即能够直观、方便地将故障信息显示，使其故障位置能尽快确定。8.2.6.6 应急操作当主控系统发生全局性或重大故障时，为确保机组紧急安全停机，设置下列独立于主控系统的紧急事故操作手段：1）垃圾焚烧炉余热锅炉紧急跳闸2）开汽包紧急放水门3）汽机紧急跳闸4）直流润滑油泵投入5）交流润滑油泵投入6）开启真空破坏门7）紧急停

12、发电机8）关发电机灭磁开关8.3 自动化的功能8.3.1 主要监视系统8.3.1.1 数据采集系统（DAS）1）显示：包括回路操作显示，分组显示，棒状图显示，趋势显示，工艺流程图显示等等。2）报警管理：报警显示，可按报警时间，报警优先级，报警区域，报警类型来管理所有报警。报警包括工艺参数越限报警、控制设备故障报警、控制系统自诊断故障报警等。3）制表记录：包括定期记录，事故追忆记录，事故顺序（SOE）记录，跳闸一览记录等。4）历史数据存储和检索5）性能计算6）指导信息7）管理报告8.3.1.2 汽轮机安全监视仪表1）汽机超速2）轴振动3）轴位移4）油箱油位5）汽缸膨胀8.3.1.3 工业电视（弱

13、电工种设计）1）炉膛火焰监视2）汽包水位监视3）在吊车控制室设置加料斗垃圾物位监视4）垃圾坑和进料场的监视等8.3.2 模拟量控制系统（MCS）控制系统应满足焚烧炉、锅炉和汽机及其辅助系统安全可靠、稳定高效运行。在系统故障时，自动地将系统无扰动地从“自动”方式切换为“手动”方式，或从一种控制方式转换为另一种控制方式。8.3.2.1 焚烧炉燃烧控制系统1） 按蒸发量控制加料器与炉排的速度。2） 按垃圾低位热值和含水量控制加料器的行程。3） 一次燃烧空气温度控制。4） 一次燃烧空气压力控制；8.3.2.2 锅炉控制系统1）锅炉汽包水位三冲量串级调节系统；2）过热蒸汽温度串级调节系统；3）二级过热器

14、入、出口蒸汽温度串级调节系统；4）炉膛负压调节系统；8.3.2.3 烟气处理控制系统该部分设备成套招标，自成系统。1）布袋过滤器入口温度调节；2）排烟中HCl和SO2酸性气体含量与石灰加入量间的自动调节。8.3.2.4 汽机、除氧器控制系统1) 汽机前压、转速、功率调节系统：随汽机提供控制装置，操作人员可以通过操作面板对升速率、升负荷率、目标压力、目标功率、目标转速进行控制。2）热井水位自动调节系统3）除氧器液位自动调节系统4）除氧器温度自动调节系统5）低加水位自动调节系统6）汽封压力调节系统7）减温减压装置压力、温度调节系统等。8.3.3 程序、顺序控制系统（SCS）包括锅炉和汽机的辅助控制

15、系统：如启动燃烧器，辅助燃烧器，吹灰，灰与渣输送，石灰浆配制，布袋反吹，风机管理等系统。8.3.4 汽机联锁保护系统包括下列内容：1）润滑油压力过低2）汽机超速3）操作油压力过低4）汽机轴位移大5）冷凝器真空度过低6）发电机故障7）汽机.发电机轴承温度高8）汽机、发电机轴振动大8.3.5 开环控制系统一些进液的贮槽，当液位低于某值时要求开启进液泵，或打开进液阀门；当液位高于某值时，关闭进液泵或关闭进液阀。对于一些排液的贮槽，当液位高于某值时，开启排液泵或开启排液阀；当液位低于某值时，停排液泵或关闭排液阀。8.3.6 机组保护机组保护包括：机组跳闸保护和局部保护。8.3.6.1 机组跳闸保护在主控系统内完成。1）事故停炉保护：当锅炉部分的跳闸条件出现时（按锅炉供货商提供的要求设计）保护系统能自动切断进入焚烧系统的垃圾和其他燃料，即加料器和炉排停止运动，关闭所有燃烧器，关