第五章火电机组顺序控制与热工保护第一节火电机组顺序控制系统一、火电机组顺序控制系统的功能和控制方式（一）火电机组顺序控制的功能顺序控制（Sequence Control）是指将生产过程中的工况和被控设备的状态，按照预先拟定的规则，自动地依次进行一系列操作，以实现设备和系统的工作目的。

顺序控制仅与设备的启、停、开、关有关。

在顺序控制系统中，检测、运算和控制所用的信息全部是“有”“无”，或“开”“关”这两种状态表示。

这种具有两种状态的信息称之为开关量信息，因此顺序控制属于开关量控制范畴。

顺序控制系统（简称SCS）在大型火电单元机组中的主要功能是对机组热力系统及其辅机设备的启、停和开、关进行自动控制。

顺序控制技术在火电厂应用的长期发展过程中逐渐形成了按工艺流程划分顺控范围、按功能分级设计顺控系统的原则。

将同锅炉、汽轮机和发电机密切相关的所有辅机、阀门、挡板等设备的顺控称为火电厂顺序控制系统，它相当于把热力系统和辅机运行规程用顺序控制系统来实现。

主要包括燃烧器管理系统（BMS）、锅炉顺序控制系统（BSCS）、汽轮机顺序控制系统（TSCS）和公用顺序控制系统；将相对独立的全厂辅助系统（车间）的控制对象，按相对完整的工艺流程划出各顺控系统，称为电厂辅助系统顺控，主要包括化学水处理系统、输煤系统、锅炉定期排污、锅炉吹灰、凝汽器胶球清洗、锅炉除灰等顺控系统。

随着机组容量的增大和参数的提高，辅机数量和热力系统的复杂程度大大增加，一台600MW机组约有辅机、电动/气动门、电动/气动执行器300余台套，而机组的顺序控制系统有2000~3000多个输入信号、1000多个输出信号、800多个操作项目。

对如此众多而且相互间具有复杂联系的热力系统和辅机设备，仅靠运行人员进行手工操作是难以胜任的，必须采用安全可靠的自动控制装置，对热力系统和辅机实现顺序控制。

采用顺控后，运行人员只需启动一个或几个操作按钮，就能完成一个热力系统或辅助设备甚至整个机组的启、停任务，不仅能减轻了运行人员的劳动强度，更为重要的是在顺序控制系统设计中，各个设备的动作都设置了严密的安全连锁条件，无论自动顺序操作，还是单台设备手动只要设备动作条件不满足，设备将被闭锁，从而避免了操作人员的误操作，保证了设备的安全。

实现顺序控制功能的设备，目前在电厂中使用较多的是继电器型、PLC型和DCS型。

继电器型由于是由一个个继电器组成的装置，所以接线较复杂，适用于简单、独立的小规模顺序控制，其可靠性较低，控制逻辑修改困难，维护工作量大，目前在电厂顺序控制中只作为辅助手段。

可编程控制器（PLC）具有可靠性高、逻辑修改方便、维护工作量小等优点，还可以与计算机控制系统进行实时通信，大小规模的顺序控制系统都可以使用。

目前在电厂中的输煤、除灰、化学水处理等顺序控制子系统一般均采用这种形式。

在电厂采用分散控制系统（DCS）时，顺序控制系统的功能可以直接包含在DCS中。

现代DCS不仅具备PLC 的所有功能，而且可以更方便地与数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）等有机结合起来，实现数据共享。

（二）火电机组顺序控制系统的控制方式顺序控制技术在火电厂应用的长期实践中逐渐形成了以基础设备为中心构成设备级控制和保护回路、以辅机和局部流程为中心组织设备级构成功能组、以工艺流程为中心组织功能组构成机组级的分级控制原则。

这种控制原则在实践中被验证具有很多优点，己被广泛采用作为顺序控制的设计原则。

1、机组级机组级顺控也称机组自启停系统（APS），为火电机组最高一级的控制。

它能在最少人工干预下完成整套机组的启动和停止。

机组级并不等于机组启停全部自动控制，它允许必要的人工干预，即在执行过程中设置最少量的程序断点，由运行人员确认后，程序继续执行。

它给功能组自动控制方式提供了控制信号。

因此，机组级控制也叫功能组自动方式控制，而功能组接受运行人员指令为功能组手动方式也叫功能组控制。

APS是一个单元机组高度自动化的控制系统，它是基于单元机组整机自动启停控制思想，建立在单元机组自动控制系统（MCS）、汽轮机电液调节系统（DEH）、锅炉燃烧器管理系统（BMS）、锅炉给水泵汽轮机调节系统（MEH）和锅炉、汽轮机及相应辅机顺序控制系统（SCS）等系统之上的机组启停管理系统，是机组启停调度、信息管理与指令控制中心。

APS根据机组启停曲线、按规定好的程序发出各个系统、子系统、设备的启停指令，从而实现单元机组的自动启动或停止，其功能相当于一个智能运行班组，在机组启停阶段承担着运行值长、司炉、司机及司电的协同工作与运行操作任务。

2、功能组级功能组级是一种以一个工艺流程为主，包含有关设备在内的顺序控制。

功能组控制的特点是把工艺上互相联系，并且具有连续不断的顺序性控制特征的设备群作为一个整体来控制，是将相关联的一些设备相对集中地进行启动或停止的顺序控制。

当运行人员发出功能组启动指令后，同一功能组的相关设备将按照预先规定的操作顺序自动启动。

例如，某台引风机功能组级顺控包括了引风机及其相对应的冷却风机、风机油站和电动机油站、烟风道挡板等设备，并按预先设计好的程序，在启动或停止时，自动完成整个启停过程；又如电动泵功能组级顺控，包括电动泵、辅助润滑油泵，电动泵出口门、入口门和电动泵再循环截止门等的控制。

功能组中允许再设置功能子组。

这样一个功能组包含有若干个功能子组和设备级设备。

目前，大型的火力发电机组在辅机等设备的控制范围上大体相当。

600MW机组顺序控制系统的设计一般采用机组自启停控制系统（APS），基本上都包含如下功能组：（1）主汽轮机盘车；（2）主汽轮机液力油；（3）凝汽器真空泵；（4）汽轮机轴封汽；（5）汽轮机疏水到凝汽器扩容器；（6）汽轮机疏水到大气扩容器；（7）发电机冷却器密封油；（8）发电机定子冷却水；（9）锅炉预清洗；（10）锅炉启动充水；（11）过热器排汽；（12）省煤器和水冷壁排汽；（13）电动给水泵；（14）给水泵汽轮机BFPTA辅助油泵；（15）BFPTA液力泵；（16）BFPTA盘车；（17）汽动给水泵TDBFPA轴封汽；（18）BFPTB辅助油泵；（19）BFPTB液力泵；（20）BFPTB盘车；（21）TDBFPB轴封汽；（22）密封水收集箱泵；（23）闭式冷却水泵；（24）河水升压泵；（25）凝结补水泵；（26）凝结水泵；（27）重油泵；（28）轻油泵；（29）一次风机A；（30）一次风机B；（31）开式冷却水泵；（32）暖风器冷凝泵；（33）雨水排水泵；（34）锅炉烟风通道；（35）送风机A；（36）送风机B；（37）引风机A；（38）引风机B；（39）BEPTS疏水泵；（40）磨煤机。

功能组级控制系统设计时，必须对属于这一组的全部设备的操作顺序、相互关系、关联条件、异常情况时的处理和人工干预等情况做出准确的分析和划分。

（三）设备级控制设备级控制是顺控系统的基础级。

不通过功能组也能对属于同一功能组的若干设备分别进行操作，设备级控制是一种一对一的操作，即一个启/停操作指令对应一个驱动级，如操作一个截流阀。

这种单一性控制操作，也有人称其为组件控制。

一个工艺系统中包含了若干个这样的组件，对它们都可以进行操作。

可由计算机键盘、鼠标通过CRT监视进行操作或在BTG盘上设置遥控硬手操。

二、顺序控制系统设备级控制（一）设备级控制的作用和功能设备级控制是对生产过程中的基础设备实施的一对一操作，具有如下控制功能：（1）手动/自动控制。

自动方式下，设备级控制可以接受功能组的启停指令；手动方式下，运行人员在操作员站或BTG盘上发出启停指令。

（2）保护功能。

当具备启动或停止运行条件时应自动启动或停止设备的运行。

（二）实例说明以凝汽器真空泵A的控制为例。

当满足下列条件之一时，则自动启动真空泵A：（1）功能组启动命令。

（2）真空泵B自动跳闸。

（3）真空泵B运行30s后，凝汽器真空度仍低。

当满足下列条件之一时，则自动停止真空泵A：（1）功能组停止命令。

（2）真空泵A电动机定子温度大于155℃，或电动机轴承温度大于100℃。

（3）真空泵A补给水温度高。

（4）真空泵A分离器水位低。

设备级控制可以在继电器控制逻辑、可编程控制器或DCS等控制装置中实现。

大型火电机组中设备级控制通常在可编程序控制器或DCS等控制装置中实现。

这些功能丰富的控制装置甚至提供了可用于设备级控制的模块，如典型马达控制模块、典型电动阀门控制模块等/极大地方便了顺序控制系统的设计。

在对设备级控制有不同功能要求的场合，则需要重新设计设备级控制逻辑。

编制设备级控制逻辑的语言通常使用功能模块图和梯形图。

三、顺序控制系统功能组控制（一）功能组控制的作用和控制方式完整的功能组一般具有如下三种控制方式：（1）功能组启停的自动/手动切换。

自动（AUTO）时，功能组可接受自动启动功能组和自动停止功能组信号；手动时，按启动键（START）和停止（STOP）键可以启动和停止功能组。

在机组级控制时要求所有的功能组处于自动方式。

（2）中止（Halt）、解除（Release）和超驰（Ovro）操作。

中止操作时，控制程序暂停执行；解除操作时，功能组继续进行启停操作。

超驰操作时，停止本功能组的启/停过程。

（3）有两台以上冗余设备时，选择某一台设备作为启动操作的“首台设备”，并有自动/手动切换开关。

当第一台设备启动完成后，便会自动选择第二台设备作为备用设备为启动作好准备。

功能组处于各种状态时应有相应的指示。

（二）燃煤系统功能组燃煤控制逻辑完成各制粉系统的投入、切除操作，并在正常运行时密切监视各煤层的重要参数，必要时切断进入炉膛的煤粉，以保证炉膛安全。

本期工程采用中速磨煤机冷一次风正压直吹式制粉系统。

煤粉细度R90 = 35%，每台锅炉配7台中速磨煤机，BMCR工况下6台运行1台备用。

每台磨煤机的煤粉管道连接到锅炉同一层燃烧器，7台磨煤机带7层燃烧器，根据锅炉负荷的变化可以停用任何一台磨煤机和对应的一层燃烧器。

当煤层的点火能量建立起来之后，操作员就可以进行煤层投入的操作。

煤点火的允许条件适用于所有煤层。

如果煤点火的条件不满足，则任何煤层均不允许点火。

煤燃烧器投入以层为单位进行，这是由于每台磨煤机出口的四个挡板是联开联关的。

下面以A磨煤机组为例。

以下条件全部满足，认为A煤层投运：●A给煤机运行达1分钟●A1-A5中至少4只燃烧器有火焰检测以下条件全部满足，认为A1煤燃烧器投运：●A给煤机与A磨煤机运行达1分钟●A1有火焰检测其它4只燃烧器类同。

1 、煤层顺序控制（1）A制粉系统的自动启动步序：第一步：启动A磨煤机润滑油系统，启动液压油系统，提升磨辊，启动启动分离器油泵；第二步：开A磨煤机密封风门，开给煤机密封风门；第三步：开A磨煤机出口挡板第四步：开A磨煤机冷、热一次风门第五步：置A磨煤机冷、热一次风门自动第六步：启动磨煤机旋转分离器第七步：启动A磨煤机第八步：置A给煤机给煤量最小第九步：启动A给煤机第十步：开A给煤机入口门（2）A制粉系统的自动停止步序:第一步：置A给煤机转速最低第二步：关闭A给煤机入口门第三步：停A给煤机第四步：关A磨煤机热一次风门第五步：停A磨煤机旋转分离器第六步：停A磨煤机第七步：关A磨煤机冷一次风门2 、A磨煤机润滑油泵（1）手动启动：运行人员通过CRT上的“启动”按钮，可以启动A磨煤机润滑油泵。