热工控制系统概述.ppt

热工控制系统和设备

第一章计算机控制技术

第一节热工控制系统概述火力发电是一个经化学能-热能-势能-动能-机械能-电能的多层次能量转换的过程。其中涉及的热力设备众多，热力系统庞大，生产过程复杂，并且多数生产设备长期处于高温、高压、高速、易燃、易爆等恶劣条件或某种极限状态下运行，所以对其生产过程进行有效的控制是电力安全经济生产的一项基本任务。热工控制系统主要由测量装置、执行机构(执行装置)和控制系统三大部分组成。其中测量装置和执行机构在原理和结构上没有新的变化，只是引入了智能化、网络通信接口、微处理器等，已可以实现计算机远程设定甚至控制，并逐步向现场总线控制方向发展，其核心已逐步由计算机控制系统所取代。一、热工测量1．温度测量火电厂热工测量控制系统中的温度测量传感器，采用热电偶热电阻，少数地方采用其他热敏元件如金属膜(双金属膜)水银温包等作为温度测量的一次元件。300MW以上的机组一般是热电偶热电阻信号直接进入电子室，由分散控制系统(DCS)系统中专门的信号调整模件将其转换成适用于控制系统的信号。热电偶的冷端补偿，依据控制系统的不同而采用各种不同的方法，现在通常采用的方法有：使用冷端补偿器、使用恒温箱，以及用热电阻测量接线盒中的温度然后在软件中进行修正。2．压力(真空)测量传感器为应变原理的膜片、弹簧管，变送器为位移检测原理或电阻电容检测原理，4～20mA输出，二次仪表多数为数字显示仪表。3．流量测量流量测量以采用标准节流件，依据差压原理测量为主，少数地方采用齿轮流量计或涡轮流量计，如燃油流量的测量。大机组中的主蒸汽流量测量许多地方不用节流件，利用汽轮机调节级的压力通用公式计算得出。用节流件测量主蒸汽流量时一般都有压力温度补偿。二次仪表数字化、智能化，在分散控制系统(DCS)中实现密度补偿就更为方便。齿轮流量计，是容积式流量计的一种，用于精密的连续或间断的测量管道中液体的流量或瞬时流量．它特别适合于重油、聚乙烯醇、树脂等粘度较高介质的流量测量。齿轮流量计流量信号的显示，有就地显示和远传显示两种。就地显示将齿轮的转动通过一系列的减速及调整转速比机构之后，直接与仪表面板上的指示针相连，并经过机械式计数器进行总量的显示；远传显示主要是通过减速后的齿轮带动永久磁铁旋转，使得弹簧继电器的触点以与永久磁铁相同的旋转频率同步地闭合或断开，从而发出一个个电脉冲远传给另一显示仪表。托克托电厂将原有的部分超声波燃油流量计改造为高准的科氏力质量流量计，实现燃油流量的准确测量，目前并连续几年零缺陷，保证燃油计量的准确性。4．液位(料位)测量液位测量以差压原理经压力补偿测量为主，电接点、工业电视并用。云膜或轻液双色水位计仍在使用，也有使用浮子及电磁原理的液位开关的。料位测量以称重式或电容式传感器配4～20mA变送器测量为主，也有使用浮子式或超声波原理的。在2003年，托克托电厂#1机组投产后就进行了凝汽器水位计改造，将原电容差压测量方式改变为雷达液位计测量方式，彻底解决了凝汽器和低加的液位测量问题，提高凝汽器水位调节系统的调节品质。目前全部8台机组的大小机凝汽器液位测量全部采用雷达液位计。磁性翻板液位计结构原理：液位计根据浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。当被测容器中的液位升降时，液位计主导管中的浮子也随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到现场指示器，驱动红、白翻柱翻转180°，当液位上升时，翻柱由白色转为红色，当液位下降时，翻柱由红色转为白色，指示器的红、白界位处为容器内介质液位的实际高度，从而实现液位的指示.超声波料位计工作原理：音波发射头能发射一束强烈音波脉冲，当此音波到达物料表面时会有反射波传回发射头，此反射波经由发射头转换成电气信号，然后被送到超音波控制器，由控制器计算音波反射传送时间，再转换成料位或距离，其换算之公式为：D=（334.1*0.6t）*TD代表距离，t代表温度，T代表传送时间雷达液位计的测量原理雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：D=CT/2式中:D—雷达液位计到液面的距离;C—光速;T—电磁波运行时间雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。5．其他热工测量如氧化锆烟气含氧量测量、电导率测量、二相流的测量、火焰检测等，除电导率测量比较简单外，这些测量多数还处于研究开发阶段，或者说还没有完全定型和成熟。电厂送粉系统煤粉浓度和速度的在线测量技术研究锅炉燃烧过程中,