DL-T 5175-2003 火力发电厂热工控制系统设计技术规定.pdf.pdf
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1、DL/ T5 1 7 5一2 0 0 3 月 U青 本规定 是 D L 5 0 0 0 -2 0 0 0 火力发电厂设计技术规程热工 自 动化部分的补充和具体化, 在热工控制系统设 计时应执行 火 力发电厂设计技术规程以及现行的有关国家标 准和行业标准, 并满足本规定的要求。 本规定 修订N D G J 1 6 -1 9 8 9 的相关部分。 本规定实 施之日 起替 代N G G J 1 6 -1 9 8 9 的 相关部分。 本规定附录A为 规范性附 录。 本规定由电 力行业电力规划设计标准化技术委员会提出并归 口 , 本规定负责 起草单位:国家电力公司东北电 力设计院。 本规定起草人:魏守鑫
2、、王树昌、 施用防。 本规定委托国家电 力公司东北电 力设计院负责 解释。 DL / T 5 1 7 5一2 0 0 3 范围 本规定给出了火力发电厂热工控制系统在模拟量控制、开关 量控制及设备选择等方面应遵循的设计方法和设计原则。 本规定适用于 机组容量为1 2 5 M W-6 0 0 M W新建或扩建的 凝 汽式发电厂机组、高温高压及以上参数供热机组的热电厂的热工 控制系统设计。安装上述机组的发电厂改建工程的设计可参照使 用。涉外工程应考虑供货方或订货方所在国的情况,也可参照使 用 。 DL 1 T 5 1 7 5一2 0 M 2 规范性引 用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本
3、标准的条款。 凡是注日 期的引 用文件, 其随后所有的修改单 ( 不包括勘误的内 容) 或修订版均不适用于本标准。然而,鼓 励根据本标准达成协 议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的 使用文件,其最新版本适用于本标准。 D L 5 0 0 0 一 火力发电 厂设计技术规程 D UT 7 0 1 一火力发电 厂热工自 动化术语 DL / T 5 1 7 5一2 0 0 3 3 总则 3 . 0 . 1 为了在火力发电 厂 ( 以下简称发电 厂)热工自 动化设计中 体现国家的经济政策和技术政策,统一和明确建设标准,保证发 电厂热工自 动化系统技术先进、经济合理,使D L 5 0
4、0 0 正确实施, 特制订本规定。 3 . 0 . 2 热工控制系统的设计是 发电厂热工自 动化设计的一个重要 组成部分,必须针对机组特点进行设计,应选用技术先进、质量 可靠的设备和元件。新产品、新技术应经过试验获得成功后方可 在设计中采用。从国外进口的产品也应是技术先进并有成功应用 经验的产品。 3 . 0 . 3 发电 厂热工控制系统设计应积极采用经过审定的标准设 计、典型设计、通用设计和参考设计。 3 . 0 . 4 本规定是D L 5 0 0 1 热工自 动化部分的补充和具体化, 在热 工控制系统设计时应执行 D L 5 0 0 1 】以及现行的有关国家标准和行 业标准,并满足本规定的
5、要求。 DL / T 5 1 7 5一 2 0 0 3 4 一 般 规 定 4 . 0 . 1 热工控制系统的设计应根据工程特点、 机组容量、工艺系 统、主辅机可控性及自 动化水平确定。 4 . 0 . 2 热工控制系统应遵循在 确保设备及人身安全的前提下保证 机组得到较好的可用性、经济性的原则设计。 4 . 0 . 3 集中控制的机组应有较高的热工自 动化水平, 应按照在少 量就地操作和巡回检查配合下在单元控制室内实现机组的启动、 运行工况监视和调整、停机和事故处理的自动化水平进行设计。 控制室应以 操作员站为监视控制中心,对于单元机组应实现 炉、机、电统一的单元集中控制。 4 . 0 .
6、4 控制回路应按照保护、连锁控制优先的原则设计,以保证 机组设备和人身的安全。 设计控制回 路时, 应遵循下列规定: 1 控制系统应满足安全可靠、 运行操作灵活和便于维护的要 求。 2 模拟量控制、顺序控制、保护连锁控制及单独操作在共同 作用同一个对象时,控制指令优先级应为保护连锁控制最高、单 独操作次之、 模拟量控制和顺序控制最 低的 顺序。 3 模拟量控制、顺序控制、保护连锁控制操作在共用同 一个 开关量信号时,开关量信号首先送入优先级最高的保护回路,即 几个回路共用的开关量信号接入具体回路的优先级或分配次序, 也应是保护连锁控制最高、模拟量控制和顺序控制最低。 4 控制回路在共用同一个模
7、拟量信号时,模拟量信号应首先 送入模拟量控制回路。 4 . 0 . 5 模拟量控制宜采用能直接反映过程质量要求的参数作为被 调量。当这种参数在测量上有困难或测量迟延过大时,可选择与 上述参数有单值对应关系的间接参数作为被调量。 DL/ T5 1 7 5一2 D 0 3 4 . 0 . 6 模拟量控制项目 及策略应根据机组特点、工艺过程对控制 质量的要求和对象的动态特性确定,应立足于简单、可靠、适用, 并能适应启、停及中间负荷情况下机组安全、经济运行的需要。 4 . 0 . 7 采用分散控制系统控制的单元机组,可按照控制系统分层 分散的设计原则设计。 模拟量控制可分为下列三级: 1 协调控制级:
8、 2 子回路控制级; 3 执行级。 开关量控制也可分为下列三级: 1 功能组级; 2 子功能组级; 3 驱动级。 4 . 0 . 8 控制站的配置可以按功能划分,也可按工艺系统功能区划 分。策划配置时应考虑项 目的工程管理和电厂的运行组织方式, 并兼顾分散控制系统的结构特点。控制站的划分应满足现场运行 的要求。 4 . 0 . 9 分配控制任务应以 一个部件 ( 控制器、输入/ 输出 模件) 故障时对系统功能影响最小为原则。按工艺系统功能区配置控制 器时,一局部工艺系统控制项目的全部控制任务宜集中在同一个 控制器内完成。 按功能配置控制站时,如一个模拟量控制回 路的 前馈信息来自另一个控制器时
9、,不应在系统传输过程中造成延迟。 4 . 0 . 1 0 控制器模件和输入2 输出模件 ( 1 / O模件)的冗余应根据 不同厂商的分散控制系统结构特点和被控对象的重要性来确定。 1 对于 控制器模件通过内部总线带多个 U O模件的情况,完 成数据采集、模拟量控制、开关量控制和锅炉炉膛安全监控任务 的控制器模件均应冗余配置 ( 对于取消硬后备 “ 手动/ 自动”操作 手段的模拟量控制系统、锅炉炉膛安全监控系统的重要信号应由 不同输入模件输入)。 DL 1 T 5 1 7 5一2 0 0 3 2 对于控制器模件本身带有控制输出 和相 应的信号输入接口 又通过总线与其他输入模件通讯的情况,完成模拟
10、量控制、锅炉 炉膛安全监控任务的控制器模件以 及完成重要信号输入任务的 模 件应冗余配置。 4 . 0 . 1 1 机柜内 的模件应允许带电 插拔而不影响其他模件正常工 作。 模件的种 类和 规格应尽可能标准化。 4 . 0 . 1 2 在配置冗余控制器的情况下,当工作控制器故障时,系 统应能自动切换到冗余控制器工作,并在操作员站上报誉。处于 后备的 控制器应能 根据工作 控制 器的状态不断更新自 身的 信息。 4 . 0 . 1 3 冗余控制器的切换时间和数据更新周期,应保证系统不 因控制器切换而发生控制扰动或延迟。 DL / T 5 1 7 5一“2 0 0 3 5 模 拟 量 控 制 5
11、 . 1 模拟a控制功能 5 . 1 . 1 模拟量控制系统应满足机组正常运行的 控制要求, 并应考 虑在机组事故及异常工况下与相关的连锁保护协同控制的措施。 在主辅设备可控性较好的 情况下,可考虑部分模拟量控制回路实 现全程控制。 1 2 5 MW及以 上机组宜考虑给水 全程控制。采用全程控制时, 应选用控制性能满足相应要求的锅炉给水控制阀门。 5 . 1 . 2 3 0 0 M W及以 上机组的 模拟量控制系统应满足机组启动、 停止及正常运行的控制要求, 并应考虑在机组事故及异常工况下 与相关的连锁保护协同 控制的 措施。 5 . 1 . 3 1 2 5 M W及以上机组应配置汽轮机电调系
12、统。 汽轮机电 调 系统应至少具有调节汽轮机功率和频率、自动升速、停机等功能。 当电网 要求机组热工控制系统 接收电网调度指令时,在汽轮机控 制系统与协调控制系统有可靠 接口的条件下,3 0 0 M W及以 上单元 机组还宜配置 汽轮机热应力监 视功能。 5 . 1 . 4 机、 炉协调控制系统应能 协调控制锅炉和汽轮机,满足机 组快速响应负荷命令、平稳控制汽轮机及锅炉的要求,并具有下 列几种可选的控制方式: 机、炉协调控制; 汽轮机跟踪控制; 锅炉跟踪控制; 手动控制。 5 . 1 . 5 单元机组模拟量控制系统应能 满足滑压运行的要求, 在不 投油最低燃煤负荷到1 0 0 % M C R负
13、 荷变动范围内应保证被控参数 7 DL / T 5 1 7 5一“+ 0 0 满足机组有关验收标准的要求。 5 . 1 . 6 机、炉协调控制系统中的各控制方式之间的切换,应设切 换逻辑及具备双向无扰切换功能。 受控对象或控制项目应设置手动/ 自动操作手段及相应的状态 显示,并具备双向无扰切换功能。 5 . 1 . 7 当采用分散控制系统时, 应在操作员站上实现软手动1 自 动 操作功能。 5 . 1 . 8 协调控制系统应与汽轮机电调系统相协调。根据机组负荷 指令协调控制系统向汽轮机电调系统发出汽轮机功率或汽轮机调 门 开度指令。 汽轮机电 调系统内 应具有直接响应系统频率变化的 特性。当某
14、种原因限制了汽轮机控制阀的调节时,协调控制系统 应能自动转换至合适的运行方式,以保证工艺参数不偏离正常范 围。 5 . 1 . 9 锅炉控制系统应由若干子系统组成,在锅炉运行的全负荷 范围内使这些子系统协调运行。子系统的控制策略宜具有前馈特 征,使锅炉能灵敏、安全、快速、稳定的运行。 5 . 1 . 1 0 炉膛负压控制通过控制引风机叶片 ( 或入口挡板)的开 度维持炉膛压力为设定值。3 0 0 MW 及以上机组宜采用风量指令作 为超前变化的前馈信号,使炉膛负压波动最小。炉膛负压控制宜 设方向闭锁, 在炉膛压力低时,应闭 锁引风机叶片 ( 或 入口 挡板) 开度进一步增大;在炉膛压力高时,应闭
15、锁引风机叶片 ( 或入口 挡板) 开度 进一 步 减小。 在发生 总燃料 跳闸 ( MM 1 4 风量大于3 0 % 时,应能根据负压超弛信号使引风机叶片开度 ( 或入口挡板) 快 速减小,直至恢复正常的负压控制。 5 . 1 . 1 1 送风控制通过控制送风机叶片 ( 或入口挡板)的开度控 制风量达到最佳燃烧工况。3 0 0 MW 及以上机组送风控制宜设置方 向闭 锁,当炉膛压力高时,应闭锁送风机叶片 ( 或入口 挡板) 开 度进一步增大:炉膛压力低时, 应闭锁送风机叶片 ( 或入口 挡板) 开度进一步减小。当总风量低于吹扫额定值时,应发出报警信号。 DL I T 5 1 7 5 一2 0
16、0 3 5 . 1 . 1 2 采用氧量校正的送风控制系统的 氧量定值应能跟随负荷 变化进行校正。 5 . 1 . 1 3 3 0 0 1 W 及以 上的 机组, 过热蒸 汽温度控制宜采 用串级调 节,并将经过校正的锅炉总风量信号或能够表征锅炉烟气量变化 及负荷变化的信号作为温度控制的前馈,在规定的锅炉运行参数 范围内 ,控制第一级和第二级过热器的出口 温度。 5 . 1 . 1 4 3 0 0 M W 及以 上机组的燃烧控制系统宜设燃料 / 空气交叉 限制功能,并具有根据燃料种类及低位发热量的变化,对单位负 荷所需空气量及燃料量进行校正的功能。 5 . 1 . 1 5 模拟量控制系统平行控制
17、两个及以上被控对象时,该控 制系统应有被控对象的负荷分配和负 荷自 动转移匹配 功能。 5 . 1 . 1 6 在出现保护信号时,控制系统应及时响应,中断自动和 手动控制,按保护系统的指令实施控制, 保证工艺系统处于安全 状态。 5 . 1 . 1 7 模拟量控制系统中,宜设下列报警: 1控制系统设备的故障: 2 主要参数变 送器的故障; 3 测量值与设定值的偏差大; 4 系统输出与执行器位置的偏差大; 5 手动 / 自 动操作在连锁保护信号作用时的自 动切换; 6 控制系统电源和气源故障。 5 . 1 . 1 8 模拟量控制系统的下列一次测量信号应有补偿: 1 汽包水位应有汽包压力补偿: 2
18、 给水流量应有给水温度补偿; 3 送风量应有空气温度补偿; 4 主蒸 汽流量 应有主蒸汽压力、温度补偿。 5 . 1 . 1 9 电动备用调速给水泵的给水调节机构 ( 在制造厂允许时) 应跟踪运行泵的给水调节机构。 5 . 1 . 2 0 模拟量控制系统设计时,应通过技术经济分析,积极采 9 DL / T 5 1 7 5一2 0 0 3 用经成功应用考验的各种优化控制算法和系统。 5 . 2 模拟量控制项目 5 . 2 . 1 确定机组的自 动控制项目, 应根据自 动化水平的要求、机 组的可控性以及主、辅设备的控制特点等统一考虑。 5 . 2 . 2 1 2 5 M W及以 上机组应设 给水、
19、燃料、送风、 炉膛负压、 过热蒸汽温度、 再热蒸汽温度及汽轮机控制。 3 0 0 M W及以上机组 还应设置辅助风挡板控制。采用汽轮机驱动的给水泵,应设给水 泵汽机转速控制。 5 . 2 . 3 在汽轮机采用电调装置的单元机组上,应设机、炉协调控 制系统,协调控制系统的型式选择要考虑到汽机控制系统是否具 有可靠的接口 。协调控制系统的功能应根据机组容量确定。 各类机组的协调控制功能见表5 . 2 .3 - 1 0 表5 .2 .3 - 1 协调控制功能 功能 1 2 5 MW 2 0 O M W 3 0 O MW6 0 0 Mw 手动 护 自 动方式切换J ? 协调控制方式 J JJ 炉跟机控
20、制方式 JJJJ 机跟炉控制方式 / JJJ 辅机故障减负荷 ( R B ) 一 、 JJ 禁止增负荷( B I) JJ 禁止减负荷 ( 日 D ) J 一 M 3 h ; b H “n ( R U ) JJ 迫降功能 ( R D) 一 J 5 . 2 . 4 采用一次风机送粉的制粉系统及中储式热风送粉系统宜设 一次风总风压控制。 5 . 2 . 5 钢球磨煤机仓储式制粉系统宜设磨煤机负荷控制、磨煤机 出口 温度、磨煤机入口 负压控制。 1 0 DL / T 5 1 7 5一2 0 0 3 中 速磨煤机直吹式制粉系统宜设磨煤机出口 温度控制、磨煤 机风量控制。 风扇磨煤机直吹式制粉系统宜设磨煤
21、机出口 温度控制、磨煤 机风量控制。 5 . 2 . 6 采用回转式空气预热器的锅炉机组,可设置空气预热器冷 端温度控制:若一次风机、送风机入口己 装设了暖风器,也可不 设空气预热器冷端温度控制。 5 . 2 . 7 汽轮发电 机应设下列 模拟量 控制: 1凝汽器水位 ( 不采用低水位运行时); 2 加热器水位: 3 轴封供汽压力; 4 氢/ 油密封压差 ( 发电 机氢冷系统) ; 5 高、低压旁路的蒸汽压力及温度; 6 2 0 0 M W及以 上机组汽轮机润滑油温度; 7 汽轮机的E H油 温度 ( 采用E H油控制时)。 5 . 2 . 8 除氧器应设水位和压力控制。滑压运行除氧器应控制备
22、用 汽源保证除氧器最低压力和压力下降速度在规定范围内;定压运 行除氧器应设恒定除氧器压力控制系统。 5 . 2 . 9 蒸发器应设一、 二次侧水位控制。 5 . 2 . 1 0 减压 减温器宜设压力和温度控制。 5 . 2 . 1 1 热网水系统应设补给水压力控制,也可设出口水温度控 1 2 对生 水加热的预处理系统,可设生水温度控制。 1 3闭式工业水系统,可设高位水箱水位、差压管水位、冷 on艺, 制乐乐 却水温度、供水母管与回水母管压差的控制。 5 . 2 . 1 4 需要 保持一定液位运行的容器, 宜设液位控制。 5 . 2 . 1 5 模拟量控制中 主要参数的变送器应冗余配置。 主要
23、模拟 量控制回路中变送器的配置见表 5 .2 . 1 5 0 DL / T 5 1 7 5一+2 0 0 3 表 5 . 2 . 1 5 主要模拟控制变送器的配孟 序号洲量项 目 名称三冗余二冗余单独设置备注 1 给 水 流量 J 2 汽包水位 J 3 燕汽流量J 4 过热燕汽温度 J 5 减温器后 温 度 J 6 总 送 风量J 7 烟 气含 氧 量J 8 汽包压力J 9 炉膛 压 力 J 1 0 磨煤机 出口温度J 不与保护合用时为 2支 1 1 磨煤机入 口负压 J 1 2 汽机前燕汽 压力 J 1 3 再热蒸汽温 度 J 五 4 一次风压力J 1 5 进油量J 1 6 除氧器压力J 1
24、 7 除氧器水位J 1 8 旁路压力 J 1 9 旁路温度 J 2 0 汽 轮 机 第一 级 压 力 J 不 用 于计算 主汽 流量 时 为 1 支 5 . 3 模拟量远方操作 5. 3 . 1 过大, 控制对象可控性差、相关参数在测量上有困难或测量迟延 对控制质量要求不严格时,可不设模拟量 自动控制回路而 1 2 DL / T 5 1 7 5一2 0 0 3 仅采用模拟量远方操作。 5 . 3 . 2 当机组采用分散控制系统 ( D C S )时,对于凝汽器水位、 加热器水位、轴封供汽压力和温度及润滑油温等控制宜纳入 】 :) C s 系统。当采用基地式调节器时,可不设模拟量远方操作手段。
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