1、沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春绪 论电厂三大控制技术：电厂三大控制技术：lPLCPLClDCSDCSlFCSFCS大型火电机组控制系统功能构成示意图沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春第一章 热工保护与顺序控制的基础知识l第一节第一节 分散控制系统分散控制系统DCSDCSl第二节第二节 可编程序控制器可编程序控制器PLCl第三节第三节 热工保护与顺序控制的基本概念热工保护与顺序控制的基本概念l第四节第四节 开关量控制的基础部件开关量控制的基础部件l第五节第五节 开关量信号的可靠性开关量信号的可靠性沈阳
2、工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春l热工保护与顺序控制系统的工作过程中，信息的传递和变换都热工保护与顺序控制系统的工作过程中，信息的传递和变换都是以是以开关量信号开关量信号进行的。进行的。模拟量信号模拟量信号：在时间和幅值上是连续的，可用连续的数学函在时间和幅值上是连续的，可用连续的数学函数表示，多来自传感器或变送器的输出信号，如主蒸汽温度、数表示，多来自传感器或变送器的输出信号，如主蒸汽温度、主蒸汽压力主蒸汽压力开关量信号开关量信号：只有有限个对立状态的逻辑变量，如磨煤机的只有有限个对立状态的逻辑变量，如磨煤机的启停、燃烧器的投入与切除、触点的闭合或
3、断开状态启停、燃烧器的投入与切除、触点的闭合或断开状态 l热工保护与顺序控制均属于开关量控制范畴，因而有些书藉称热工保护与顺序控制均属于开关量控制范畴，因而有些书藉称为为热工开关量控制系统热工开关量控制系统。第三节 热工保护与顺序控制的基本概念沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春主要内容：l一、热工保护、连锁和开关量控制一、热工保护、连锁和开关量控制l二、热工保护的设计准则二、热工保护的设计准则l三、热工保护系统三、热工保护系统l四、顺序控制的设计准则（自学）四、顺序控制的设计准则（自学）l五、顺序控制的项目内容（自学）五、顺序控制的项目内容（自学）
4、沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春1 1、热工保护、热工保护 当机组在启停和运行过程中发生危及设备和人身安全当机组在启停和运行过程中发生危及设备和人身安全的故障时，自动采取某些措施，防止事故产生和避免事故的故障时，自动采取某些措施，防止事故产生和避免事故扩大，从而保证机组的正常启停和安全运行。扩大，从而保证机组的正常启停和安全运行。机组异常报警自动启动或切除某些设备或系统停止机组(或某一部分)运行一、热工保护、连锁和开关量控制沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春2、连锁、连锁 在一个装置或许多装置的组合当
5、中，一个装置中的在一个装置或许多装置的组合当中，一个装置中的某个部件或该组合中的某个装置动作时，将引起另一个某个部件或该组合中的某个装置动作时，将引起另一个部件或该组合的另一个装置的动作。部件或该组合的另一个装置的动作。例如：大型辅机与相关的冷却系统、润滑系统、密封系统之间的连锁控制。例如：引风机因故障全部跳闸时，引起送风机、排粉机、给煤机、磨煤机等相继依次跳闸。 沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春l3、顺序控制（开关量控制）、顺序控制（开关量控制） 将机组的部分操作按热力系统或辅机划分成局部控制将机组的部分操作按热力系统或辅机划分成局部控制系统，
6、按照事先规定的顺序进行自动操作的一门控制技术。系统，按照事先规定的顺序进行自动操作的一门控制技术。机炉辅助系统机炉辅助系统化学水处理系统化学水处理系统输煤系统输煤系统吹灰系统吹灰系统脱硫系统脱硫系统脱销系统脱销系统沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春例：化学水处理系统l化学水处理系统的任务是向热力系统供给合格的补充水。化学水处理系统的任务是向热力系统供给合格的补充水。它包括：它包括：原水净化处理系统；制备锅炉所需质量的补给水系统；汽轮机凝结水的净化处理系统；废水处理系统化学废水化学废水煤厂排水煤厂排水锅炉清洗废水锅炉清洗废水沈阳工程热工保护 第一章
7、开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春l天然水中含有很多杂质，必须经过一系列处理，除去对锅天然水中含有很多杂质，必须经过一系列处理，除去对锅炉安全有害的杂质，才能作为锅炉补给水。当原水经澄清、炉安全有害的杂质，才能作为锅炉补给水。当原水经澄清、过滤、除去机械杂质后，还要进行软化和除盐，除去溶解过滤、除去机械杂质后，还要进行软化和除盐，除去溶解在水中的钙、镁、钠等盐类。在水中的钙、镁、钠等盐类。l由于化学水处理除盐的运行和再生比较频繁，再生过程中由于化学水处理除盐的运行和再生比较频繁，再生过程中的阀门、水泵和风机的操作量很大，因而的阀门、水泵和风机的操作量很大，因而一般都采用顺序
8、一般都采用顺序控制。控制。l顺序控制器现在一般都顺序控制器现在一般都采用可编程序控制器（采用可编程序控制器（PLC）。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 二、热工保护的设计准则l误动作：误动作：系统不应该动作而动作；系统不应该动作而动作；l拒动作：拒动作：系统应该动作而不动作。系统应该动作而不动作。l“二取一二取一” ：串联法串联法 如汽轮机轴向位移保护。如汽轮机轴向位移保护。并联法并联法 如汽轮机进水保护、主蒸汽压力高保护。如汽轮机进水保护、主蒸汽压力高保护。l“三取二三取二”：采用三个检测元件测量。当其中两个或两个采用三个检测元件测量。当其中两
9、个或两个以上检测元件触点闭合时，信号单元就有输出；以上检测元件触点闭合时，信号单元就有输出； 既减小误动既减小误动 作率又减小拒动作率；作率又减小拒动作率； 如炉膛火焰监视系统如炉膛火焰监视系统测点测点测点沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 三、热工保护系统三、热工保护系统l1 1）锅炉保护系统）锅炉保护系统炉膛安全保护FSS：锅炉汽压保护、水位保护、直流锅炉断水保护、再热器保护、主燃料跳闸保护、机组快速甩负荷保护等l2 2）汽轮机保护系统）汽轮机保护系统汽轮机紧急跳闸系统ETS：轴向位移保护、缸胀和差胀保护、超速保护、振动保护、主轴弯曲保护、轴承
10、温度高和油压低监视保护、凝汽器真空低监视保护、给水加热器保护、汽轮机进水保护等l3 3）机组保护系统（炉、机、电大联锁保护）机组保护系统（炉、机、电大联锁保护）沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春l炉机电大联锁保护炉机电大联锁保护大型单元机组的特点是炉、机、电在生产中组成一个有机整体，其中某个环节出现故障时，必然会不同程度地影响整个机组的正常运行，因此需要综合考虑故障情况下炉、机、电三者之间的关系。炉机电大联锁保护动画演示沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春四、自动报警系统的应用 l监视机组运行过程中的各种
11、工况监视机组运行过程中的各种工况参数和设备参数和设备状态；状态；l发生参数越限或设备故障时，以发生参数越限或设备故障时，以声光形式声光形式发出报警信号。发出报警信号。u自动报警系 统的组成 沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春第一章 热工保护与顺序控制的基础知识l第一节第一节 分散控制系统分散控制系统DCSDCSl第二节第二节 可编程序控制器可编程序控制器PLCl第三节第三节 热工保护与顺序控制的基本概念热工保护与顺序控制的基本概念l第四节第四节 开关量变送器的基础部件开关量变送器的基础部件l第五节第五节 开关量信号的可靠性开关量信号的可靠性沈阳工程
12、热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春第四节 开关量控制的基础部件l开关量控制应完成的功能:P28 根据输入的开关量信号，按预定工艺要求进行逻辑运算，将结果通过输出部件、驱动执行机构完成操作任务。l基础部件主要包括：一、开关量变送器二、常用控制电器三、执行机构沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春一、开关量变送器能够把被测物理量转换成开关形式的电信号进行输出的设备。l（一）开关特性（一）开关特性l（二）开关量变送器的种类（二）开关量变送器的种类1.压力开关2.差压开关3.流量开关4.液位开关5.温度开关6.行程开关沈阳
13、工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春（一）开关特性（一）开关特性 当输入的物理量在某一范围内变化时，当输入的物理量在某一范围内变化时，输出的开关量状态发生改变：输出的开关量状态发生改变：l(1)(1)当输入当输入P P1 1时，输出时，输出“1-21-2通通”；l(2)(2)当输入当输入P P1 1P P 时，输出时，输出“1-31-3通通”；l(3)(3)当当P P1 1输入输入P P1 1P P 时，输出可时，输出可 以是以是“1-21-2通通”也可以是也可以是“1-31-3通通”。如果输入是增方向通过如果输入是增方向通过P P1 1 时，则输出时，
14、则输出“1-21-2通通”；若输入是减方向通过若输入是减方向通过P P1 1P P 时，则输出时，则输出“1-31-3通通”。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春1 1、常用术语、常用术语使输出变量改变的任一输入变量值； 输入变量（物理量）增大时，使输出输入变量（物理量）增大时，使输出变量变量( (开关量开关量) )改变的输入变量值，如图中的改变的输入变量值，如图中的P P1 1P P ； 输入变量（物理量）减小时，使输出输入变量（物理量）减小时，使输出变量变量( (开关量开关量) )改变的输入变量值。如图中的改变的输入变量值。如图中的P P1 1；
15、 上切换值与下 切换值之差。 如图中P 沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 2 2、主要技术要求、主要技术要求 1 1）动作的稳定性和可靠性）动作的稳定性和可靠性 2 2）切换差的选择）切换差的选择切换差分为可调与不可调两种切换差分为可调与不可调两种切换差不是越小越好，而应根据使用要求来确定；切换差不是越小越好，而应根据使用要求来确定；沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春（二）开关量变送器的种类l1.1.压力开关压力开关l2.2.差压开关差压开关l3.3.流量开关流量开关l4.4.液位开关液位开关l5.5
16、.温度开关温度开关l6.6.行程开关行程开关 开关量变送器的主要任务是将被测物理量转换成开关形式电信号，主要有：沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 1、压力开关l1）工作原理将将被测压力转换成为开关信号；被测压力转换成为开关信号；2）压力开关特点l抗干扰能力强；l抗振性能高；l传感器内部有过载保护装置l触点容量大、寿命长。介质压力或差压介质压力或差压P P作用力作用力F1F1弹簧力弹簧力F2F2F1 F2F1 F2接通接通7-87-8；F1F2F1F2接通接通7-97-9；沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔
17、长春3 3）产品型号）产品型号l通过更换不同传感器及不同开关部件，即可组成十多种型号、数百种规格的产品。4 4）高温介质冷却）高温介质冷却 l压力开关的被测介质温度一般不超过l00l使用铜质螺旋管作为散热器。上海远东仪表厂的产品型号上海远东仪表厂的产品型号沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春5 5）例：空气压缩机）例：空气压缩机l初始状态： 储气罐压力为0， 压力控制器“1-2”通；l工作状态：按下启动按钮HK接触器J励磁电机M运转压缩机工作储气罐压力升高；压力升至0.8MPa时，“1-3通” J失电M停压缩机停；储气罐空气输出压力下降；降至0.7M
18、Pa时，“1-2通”M运转压缩机工作压力升高储气罐的空气压力保持0.7-0.8MPa范围内，电动机间歇工作沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春6 6）切换差的选择）切换差的选择l切换差过小，易造成电动机频繁启停，同时造成接触器损坏。l不能以切换差大小作为评价控制器的性能指标。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春（二）开关量变送器的种类l1.1.压力开关压力开关l2.2.差压开关差压开关l3.3.流量开关流量开关l4.4.液位开关液位开关l5.5.温度开关温度开关l6.6.行程开关行程开关 开关量变送器的主要
19、任务是将被测物理量转换成开关形式电信号，主要有：沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春2.差压开关也称差压控制器或差压继电器l工作原理：介质的差压信号介质的差压信号 敏感元件的位移信号敏感元件的位移信号 微动开关的开微动开关的开关信号；关信号；敏感元件采用膜片或波纹管；敏感元件采用膜片或波纹管；P1PP P2 2沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春3.流量开关也称流量控制器或流量继电器也称流量控制器或流量继电器l工作原理：流量信号工作原理：流量信号差压信号差压信号开关信号开关信号l实例应用：实例应用：管道的滤
20、网堵塞信号管道的滤网堵塞信号火电厂的断煤信号火电厂的断煤信号管道内水或油的断流信号管道内水或油的断流信号火电厂大部分水和蒸汽的断流信号火电厂大部分水和蒸汽的断流信号沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春断煤开关断煤开关l安装位置：给煤机l组 成：可以绕轴摆动的挡板、连在轴端的压板、微动开关l工作原理：存在煤流存在煤流挡板、压板推起挡板、压板推起微动开关断开微动开关断开煤断流煤断流挡板、压板下压挡板、压板下压微动开关触动微动开关触动沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春4、液位开关也称液位控制器或液位继电器l浮子
21、式利用随液位变化的浮子来触发开关。l电接触式利用液体的导电性来测量液位。l电容式通过两电极间的电容量的变化来测量液位。l超声波式超声波的传播时间与声波的发出到物体表面 的距离成正比沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 5.温度开关温度测量范围不同，选用温度开关的结构形式也不同l1）固体膨胀式温度开关（0-100）TT膨胀位移信号膨胀位移信号开关信号开关信号l2）气体膨胀式温度开关（100-250） TT压力信号压力信号开关信号开关信号l3）热电阻（热电偶）温度计（250-）TT电流（压）信号电流（压）信号开关信号开关信号沈阳工程热工保护 第一章 开关
22、量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春6. 6. 行程开关（行程开关（限位开关）限位开关）l工作原理：机械行程信号微动开关的触点信号7 7、火焰监测器、火焰监测器l用于监测锅炉燃烧器的火焰状况l工作原理：火焰信号（强度和频率） 开关量信号l用以向运行人员显示或向自动装置提供燃烧器火焰是否存在与否的信号。8 8、接近开关（无触点开关）、接近开关（无触点开关）l工作原理：金属体接近开关的感应区域，开关就能 发出电子指令。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春l1 1、上切换值、下切换值和切换差，切换差的选取；、上切换值、下切换值和切换差，切换差
23、的选取；l2 2、几种开关量变送器的工作原理；、几种开关量变送器的工作原理；作业：作业：指出图指出图1-81-8中开关量变送器的上切换值、下切中开关量变送器的上切换值、下切换值和切换差，分析该图的工作原理，并说明切换差换值和切换差，分析该图的工作原理，并说明切换差的选择原则；的选择原则；本节重点及难点沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春第四节 开关量控制的基础部件一、开关量变送器一、开关量变送器l压力开关、差压开关、流量开关、液位开关、温度开关、行程开关二、常用控制电器二、常用控制电器三、执行机构三、执行机构沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的
24、基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 属于低压电器（即在交流1000V或直流1200V以下的起控 制、保护和开关作用的电气设备）l（一）手动电器依靠人工直接操作；按钮开关 、组合开关、控制开关l（二）自动电器依靠控制对象的参数变化或外来信号的变化自动进行切换。继电器、接触器l（三）常用控制电器符号 二、常用控制电器沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春1、按钮开关l启动按钮：具有常开触点；l停止按钮：具有常闭触点；l复合按钮：同时具有常开与常闭触点；2、组合开关l用动触片作为刀刃，以转动的方法改变动、静触片之间的通断l用于引入电源、控制小容量的电动机
25、或启动不频繁的电动机3、控制开关（万能转换开关）l具有多种操作位置，能够换接多个电路；l一般用来控制厂用电动机的启停，电动门的开大或 关小，联锁回路的接通和断开等。（一）手动电器（一）手动电器沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春（二）自动电器l特点：执行元件的动作是由电器的感应元件控制的；特点：执行元件的动作是由电器的感应元件控制的；l使用：用小功率信号控制感受元件，使其操作执行元件去使用：用小功率信号控制感受元件，使其操作执行元件去控制大功率的主电路的切换，实现对被控对
26、象的远距离自控制大功率的主电路的切换，实现对被控对象的远距离自动控制。动控制。l种类：继电器、接触器、电磁铁等。种类：继电器、接触器、电磁铁等。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春促使继电器动作的力矩（吸引舌片 ）电流电流II磁通磁通电磁力电磁力FF电磁力矩电磁力矩M Md d阻碍继电器动作的机械反抗力矩弹簧拉力矩弹簧拉力矩M Mt t 、摩擦力矩、摩擦力矩M Mm m继电器启动的条件：MdMt+Mm满足这个条件的最小电流值称为继电器的满足这个条件的最小电流值称为继电器的启动电流启动电流继电器复原的条件： Md+ Mm Mt满足这个条件的最大电流值称
27、为继电器的满足这个条件的最大电流值称为继电器的返回电流返回电流 当加入继电器的电流大于其启动电流后，继电器就能动作。在继电器动作之后，必须减小电流至小于其返回电流后，继电器才能返回。 1 1、电磁式继电器、电磁式继电器沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春1 1、电磁式继电器、电磁式继电器l按控制电流不同分为交流和直流两类按控制电流不同分为交流和直流两类l按用途不同分为按用途不同分为(1)电流继电器(2)电压继电器(3)中间继电器(4)时间继电器沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春(1)电流继电器l主要反映电
28、流的变化，分为主要反映电流的变化，分为过电流继电器：在正常电流时衔铁是被断开的，当电流高于允许值时，衔铁被吸引，触点闭合。欠电流继电器：在正常电流时衔铁是被吸合的，当电流低于允许值时，衔铁被释放，触点断开。l常用于电动机过载保护常用于电动机过载保护如电动门紧闭后，电动机过电流，过电流继电器动作，停止电动机转动，防止电动机因过载而烧坏。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春(2)电压继电器l主要反映电压变化，分为过电压继电器、欠电压继电器l动作过程：同电流继电器；l电流继电器和电压继电器称为主继电器(或一次继电器)。(3)中间继电器l本质是电压继电器，有
29、很多的触点数和较大的触点容量；l适用于需要同时闭合或断开几条独立的回路或要求较大触点容量的场合(4)时间继电器l特点是输入信号延迟一段时间(可人为调整的) 后再起作用，即继电器触点动作发出的信号比输入信号要晚一段时间沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春l可以频繁接通和切断直流电动机等 各种用电设备的主电路。1）主要结构：如图；2）工作原理： 利用电磁吸引使电路接通和断开按下按钮线圈通电产生电磁吸力吸引上铁芯向下运动动静触片吸合电动机电路接通电动机启动；松开按钮线圈失电电磁吸力消失弹簧使上铁芯复原动静触片断开电动机电路切断电动机停止运转； 2、接触器沈
30、阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春3 3）接触器控制电动机的实际电线路）接触器控制电动机的实际电线路两个电路：主电路（主回路）：三相电源ABC开关HK、熔断器RD 和接触器的触点C 电动机D是电动机的工作电路流经的电流较大，在线路图中用较粗的线条表示。控制电路（或控制回路）：按钮QA 接触器线圈C用来控制主电路的接通或断开的；流过的电流较小，在线路中用细线表示。接触器接触器的线圈的线圈和触点和触点沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春动作过程：l开关HK闭合；l按下按钮QA：C相电源按钮QA 接触器线圈C B
31、相电源线圈C通电触点C闭合主电路接通 电动机转动l松开按钮QA：线圈C断电主触点C断开电动机停转应用：l点动控制：按下按钮电动机才会运转、手松开按钮电动机停转。l需要经常启动和停车的生产机械上，如各种绕线车。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 属于低压电器（即在交流1000V或直流1200V以下的起控制、保护和开关作用的电气设备）（一）手动电器l依靠人工直接操作；l按钮开关 、组合开关、控制开关（二）自动电器l依靠控制对象的参数变化或外来信号的变化自动进行切换；l继电器预先调好某个定值，当超过或低于这个定值时动作 l接触器利用电磁吸引使电路接通和断
32、开；（三）常用控制电器符号l热工控制设备和电气设备常用一些规定的符号来表示。 二、常用控制电器沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春第一章 热工保护与顺序控制的基础知识l第一节第一节 分散控制系统分散控制系统DCSDCSl第二节第二节 可编程序控制器可编程序控制器PLCl第三节第三节 热工保护与顺序控制的基本概念热工保护与顺序控制的基本概念l第四节第四节 开关量控制的基础部件开关量控制的基础部件
33、l第五节第五节 开关量信号的可靠性开关量信号的可靠性沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 开关量控制的基础部件一、开关量变送器一、开关量变送器l能够把被测物理量转换成开关形式的电信号进行输出的设备。能够把被测物理量转换成开关形式的电信号进行输出的设备。l压力开关、差压开关、流量开关、液位开关、温度开关、行程开压力开关、差压开关、流量开关、液位开关、温度开关、行程开关等；关等；二、常用控制电器二、常用控制电器l手动电器：按钮、组合开关、控制开关；手动电器：按钮、组合开关、控制开关；l自动电器：自动电器：接触器接触器利用电磁吸引使电路接通和断开；利用电磁
34、吸引使电路接通和断开； 继电器继电器当流过线圈的电流大于或小于某一值时，触点被吸合或断开当流过线圈的电流大于或小于某一值时，触点被吸合或断开 三、执行机构三、执行机构l电动执行机构、气动执行机构、液动执行机构；电动执行机构、气动执行机构、液动执行机构；沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春四种驱动动力能源方式：四种驱动动力能源方式：l电:适用于分散和远距离控制，是火电厂使用最广泛的一种。 不适应于需要高速和高推力的某些场合和工作环境恶劣 的场合。l气:压缩空气能实现高速和高推力的要求，并能适应恶劣的 工作环境，但需要高质量的压缩空气，受到距离的限制。l
35、液体：压力水、压力油能实现高速和高推力，但需要专用 的辅助装置，因此在火电厂中应用较少。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春（一）电动执行机构（一）电动执行机构 火力发电厂中的大量旋转机械设备，绝大多火力发电厂中的大量旋转机械设备，绝大多数都采用电动执行机构。数都采用电动执行机构。l1、电动门控制、电动门控制l2、电动机控制、电动机控制沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春1、电动门控制 电动门是由阀门本体和阀门电动装置配套组合而成，用于开闭式阀门的自动控制、远方操作和就地控制。l1）开闭式阀门）开闭式阀门l
36、2）电动门的组成及功能）电动门的组成及功能l3）技术要求）技术要求l4）接线实例）接线实例沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春1）火电厂使用的开闭式阀门概况l闸阀：闸板沿着与流体流向垂直的方向作直线运动； 常用于火电厂D100mm的管道。l截止阀：塞形的阀瓣上下作直线运动； 常用于火电厂D100mm的管道。l蝶阀：圆盘形的蝶板围绕阀座内的轴左右左右旋转开启和 关闭阀门，全开到全关的角度90，可用于 大口径阀门，不适于高温高压介质。l球阀：有孔的球体以阀体中心线为轴做旋转运动； 全开到全关的角度为90，可实现完全密封 和快速启闭，适于高压介质，不适于高
37、温介质。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 2）电动门的主要组成部分及功能电源电源控制电路控制电路电动机电动机主传动机构主传动机构转矩转矩- -推力转换推力转换二次减速器二次减速器直线开闭阀门直线开闭阀门旋转开闭阀门旋转开闭阀门阀位阀位测量机构测量机构手手- -电动电动切换机构切换机构手轮手轮操作盘操作盘自动自动装置装置行程行程控制机构控制机构转矩限制机构转矩限制机构电动阀门典型结构图电动阀门典型结构图就地阀位就地阀位指示表指示表2 2、三相异步电动机：、三相异步电动机：l阀门动作的动力来源阀门动作的动力来源3 3、主传动机构：、主传动机构：l电动
38、机通过主传电动机通过主传动动机构减机构减速后带动阀门的启动件；速后带动阀门的启动件；1 1、控制电路：、控制电路：l用于接收操作命令，实现用于接收操作命令，实现阀门的开闭；阀门的开闭；l阀门开闭到位时，切断电阀门开闭到位时，切断电动机电源；动机电源；l电动机发生过载、断路或电动机发生过载、断路或断相等故障时，切断电源。断相等故障时，切断电源。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春电源电源控制电路控制电路电动机电动机主传动机构主传动机构转矩转矩- -推力转换推力转换二次减速器二次减速器直线开闭阀门直线开闭阀门旋转开闭阀门旋转开闭阀门阀位阀位测量机构测量机
39、构手手- -电动电动切换机构切换机构手轮手轮操作盘操作盘自动自动装置装置行程行程控制机构控制机构转矩限制机构转矩限制机构电动阀门典型结构图电动阀门典型结构图就地阀位就地阀位指示表指示表5 5、行程控制机构：、行程控制机构：l用来整定阀门的启闭位置，用来整定阀门的启闭位置，当阀门开度达到整定值时，当阀门开度达到整定值时，发出信号给控制电路切断电发出信号给控制电路切断电动机的电源。动机的电源。4 4、转矩、转矩- -推力转换：推力转换：l对于启闭件作直线运对于启闭件作直线运动的阀门（闸阀或截止动的阀门（闸阀或截止阀），主传机构输出的阀），主传机构输出的转矩通过阀杆螺母转换转矩通过阀杆螺母转换为推力
40、。为推力。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春电源电源控制电路控制电路电动机电动机主传动机构主传动机构转矩转矩- -推力转换推力转换二次减速器二次减速器直线开闭阀门直线开闭阀门旋转开闭阀门旋转开闭阀门阀位阀位测量机构测量机构手手- -电动电动切换机构切换机构手轮手轮操作盘操作盘自动自动装置装置行程行程控制机构控制机构转矩限制机构转矩限制机构电动阀门典型结构图电动阀门典型结构图就地阀位就地阀位指示表指示表7 7、转矩限制机构：、转矩限制机构：l用来限制阀门电动装置用来限制阀门电动装置的输出转矩，当阀门关严的输出转矩，当阀门关严时，发出信号给控制电路时，
41、发出信号给控制电路切断电动机的电源。切断电动机的电源。6 6、二次减速器：、二次减速器：l对于启闭件作旋转运动的对于启闭件作旋转运动的阀门（蝶阀和球阀），转阀门（蝶阀和球阀），转动角度仅有动角度仅有9090，必须经，必须经过二次减速器减速。过二次减速器减速。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春电源电源控制电路控制电路电动机电动机主传动机构主传动机构转矩转矩- -推力转换推力转换二次减速器二次减速器直线开闭阀门直线开闭阀门旋转开闭阀门旋转开闭阀门阀位阀位测量机构测量机构手手- -电动电动切换机构切换机构手轮手轮操作盘操作盘自动自动装置装置行程行程控制机
42、构控制机构转矩限制机构转矩限制机构电动阀门典型结构图电动阀门典型结构图就地阀位就地阀位指示表指示表8 8、阀位测量机构：、阀位测量机构：l提供阀门的开度信号，提供阀门的开度信号，可就地显示，也可远传。可就地显示，也可远传。9 9、手、手- -电动切换机构：电动切换机构：l实现实现M/AM/A切换，当电切换，当电动操作故障时，用操作动操作故障时，用操作手轮进行手动操作。手轮进行手动操作。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春l1、要求电动机具有高启停转矩和大的过载能力；l2、应能防止阀门停动的惰走现象（装设弹簧式电磁释放刹车）l3、应能保证阀门操作时要求
43、的行程；l4、应具有动作报护装置及阀门位置发送装置；l5、应具有手动操作的机构及就地阀位显示装置； l6、应具有合适的操作速度：小口径阀门的全行程时间为小口径阀门的全行程时间为30-40s30-40s；大口径的阀门的全行程时间为大口径的阀门的全行程时间为140-200s140-200s；l7、应能适应生产过程的环境条件；l8、应能脱离阀门安装等。 3）电动门控制的技术要求沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春4）电动门控制接线实例l电动门的位置状态以红、绿指示灯显示：电动门的位置状态以红、绿指示灯显示：阀门全开时红灯亮；阀门全关时绿灯亮；阀门在中间位置
44、时红绿灯都亮；电源中断时，指示灯熄灭。l电动门控制原理图电动门控制原理图1-15沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 电动门控制原理图分析1 1、三相电源、三相电源ABCABC2 2、电源开关、电源开关Q Q：开启三相电源：开启三相电源3 3、热继电器、热继电器KRKR：正常时：正常时关闭，电动机过载关闭，电动机过载断开断开4 4、停止按钮、停止按钮SB1SB1、SB2SB2：正常时：正常时关闭，手动紧急停止操作关闭，手动紧急停止操作断开断开5 5、行程开关、行程开关S1 S1 ：阀门全关和开门途中：阀门全关和开门途中闭合，阀门全开闭合，阀门全开断开
45、断开 S2 S2 ：阀门全开和关门途中：阀门全开和关门途中闭合，阀门全关闭合，阀门全关断开断开6 6、开阀转矩保护开关、开阀转矩保护开关S3S3、关阀转矩保护开关关阀转矩保护开关S3S3：正常时：正常时关闭，关闭， 阀门卡住阀门卡住断开断开7 7、 DCSDCS闭锁开关闭锁开关：条件满足：条件满足闭合，未满足闭合，未满足断开断开( (禁止启停操作禁止启停操作) )沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春当阀门由关闭状态当阀门由关闭状态开启状态开启状态l关闭状态：S1闭合，S3闭合，DCS闭锁闭合；l中途：按下开阀启动按钮SB3 开阀接触器KM1线圈带电
46、KM1常闭触点断开（切断KM2电路）， 同时KM1常开触点闭合电动机启动阀门开启；l开启状态：阀门全开后，S1断开KM1失电，常开触点断开 电动机停；沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春当阀门由开启状态当阀门由开启状态关闭状态关闭状态l开启状态： S2闭合，S4闭合，DCS闭锁闭合；l中途：按下关阀启动按钮SB4 关阀接触器KM2线圈带电 KM2常闭触点断开（切断KM1电路） 同时KM2常开触点闭合电动机启动阀门关闭；l关闭状态：阀门全关后，S2断开KM2失电，常开触点断开 电动机停；沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院
47、动力系 崔长春红绿指示灯红绿指示灯l当阀门全关时，S1、S3闭合KM3线圈带电，常开触点闭合 绿灯HG亮l当阀门全开时，S2、S4闭合KM4线圈带电，常开触点闭合 红灯HR亮纳入纳入DCS系统系统lKM7（DCS开）代替SB3 开启阀门lKM8（DCS关）代替SB3 关闭阀门沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春设备维修或电气回路检查检修时：设备维修或电气回路检查检修时：lSB5 近控开， SB6 近控关中断阀门操作时：中断阀门操作时：lSB1、SB2 停止按钮保护连锁保护连锁l系统保护回路信号（参数越限）切断控制电路沈阳工程热工保护 第一章 开关量控
48、制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春 开关量控制的基础部件一、开关量变送器一、开关量变送器l能够把被测物理量转换成开关形式的电信号进行输出的设备。能够把被测物理量转换成开关形式的电信号进行输出的设备。l压力开关、差压开关、流量开关、液位开关、温度开关、行程开压力开关、差压开关、流量开关、液位开关、温度开关、行程开关等；关等；二、常用控制电器二、常用控制电器l手动电器：按钮、组合开关、控制开关；手动电器：按钮、组合开关、控制开关；l自动电器：自动电器：接触器接触器利用电磁吸引使电路接通和断开；利用电磁吸引使电路接通和断开；继电器继电器当流过线圈的电流大于或小于某一值时，触点被吸合或断开
49、；当流过线圈的电流大于或小于某一值时，触点被吸合或断开； 三、执行机构三、执行机构l电动执行机构、气动执行机构、液动执行机构；电动执行机构、气动执行机构、液动执行机构；沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春（一）电动执行机构（一）电动执行机构l1 1、电动门控制、电动门控制由阀门本体和阀门电动装置配套组合而成，用于开闭式阀门的自动控制、远方操作和就地控制。l2 2、电动机控制、电动机控制 通过电动机的合闸和开闸，控制转动机械的投入或切除。1）高压厂用电动机2）低压厂用电动机沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春
50、1 1）高压厂用电动机）高压厂用电动机l功率较大，使用电源电压为6000V(或3000V)l控制电动机的电器主要为油断路器。合闸线圈带电触点闭合电动机启动；跳闸线圈带电触点弹开电动机停止；l驱动的转动机械主要有磨煤机、送风机、引风机、给水泵等。2 2）低压厂用电动机）低压厂用电动机l功率较小，使用电源电压为380Vl控制电动机的电器通常为接触器和自动空气开关。l驱动的转动机械有凝结水泵、润滑油泵、点火风机等。沈阳工程热工保护 第一章 开关量控制系统的基础知识 沈阳工程学院 动力系 崔长春实例分析：高压厂用电动机控制原理图实例分析：高压厂用电动机控制原理图1-161-16l合闸按钮合闸按钮HAH
