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热工自动装置的分类

时间:2017-03-17 19:59来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
热工自动装置又称为热工自动控制设备、热工控制仪表,是实现热工过程自动化的重要技术工具,是保证单元机组安全经济运行不可缺少的设备。随着机组容量的增大和科技水平的提高,热工自动装置在整个火电厂具有的中枢神经作用越来越明显。 一个热工自动控制系统

热工自动装置又称为热工自动控制设备、热工控制仪表,是实现热工过程自动化的重要技术工具,是保证单元机组安全经济运行不可缺少的设备。随着机组容量的增大和科技水平的提高,热工自动装置在整个火电厂具有的中枢神经作用越来越明显。

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一个热工自动控制系统的控制品质,除取决于控制系统的设计是否合理外,还取决于对控制对象特性的熟悉及热工自动装置性能的掌握。因此,作为热工自动化工作人员,不但要熟悉控制对象的特性,还要掌握各种热工自动装置的分类,才能正确选择和使用各种自动装置。热工自动装置可按能源形式、结构形式、输出信号类型和布置的位置等分类。
1、热工自动装置按能源形式分类
热工自动装置按使用的能源形式可分为气动、电动、液动、混合式等。
①气动自动装置
气动自动装置以压缩空气为能源,具有结构简单,动作可靠、平稳,输出推力大,维修方便,防火,防爆且价格低廉等优点。目前,成套使用气动自动装置的火电厂很少,但气动基地式自动装置和气动执行器仍被广泛采用。

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②电动自动装置
电动自动装置以电能为能源,具有信息传送速度快、动作迅速、便于远距离信息传输和控制的优点。但其结构及工作原理复杂,技术难度高。由于其传输、放大、变换处理较容易,又便于实现远距离监视和操作,且易于与计算机等现代化技术工具联用,组成不同管理层次和控制水平的综合自动化系统,因而这类仪表的应用广泛。
③液动自动装置
液动自动装置是以高压液体为能源,具有结构简单、工作可靠的特点,多用于功率较大的场合。目前火电厂汽轮机数字电液控制系统(DEH)采用液动执行机构。液动自动装置的缺点是动作缓慢、体积大、笨重,不适于快速控制、远距离控制和集中控制。

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④混合式自动装置
混合式自动装置同时使用两种或两种以上的能源进行工作,既具有电动自动装置快速和远传等特点,又具有气动或液动自动装置的特点。

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2、热工自动装置按结构形式分类
热工自动装置按结构形式可分为基地式自动装置、单元组合式自动装置、组件组装式综合自动装置、可编程调节器和PLCDCS系统及现场总线控制系统。
①基地式仪表
基地式仪表以指示、记录仪表为主体,附加控制机构而组成,即将测量、显示、控制和执行等部件组合成一个整体,安装在一个表壳里。它不仅能对某变量进行指示和记录,还具有控制功能。一台基地式仪表能完成一个简单控制系统的测量、指示、记录、控制和执行等全部任务,具有结构简单、使用方便、可靠和经济等优点。基地式仪表在地理位置上分散于生产现场,自成体系,是一种实现自治式的彻底分散控制。其优点是危险分散,一台基地式仪表故障只影响一个控制点其缺点是只能实现简单的控制,不便于集中操作管理。基地式仪表多适用于单参数、单回路的简单控制系统。目前,在火电厂中,仍使用KF气动基地式仪表控制高、低压加热器水位等热工参数。

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②单元组合式自动装置
在自动控制系统中,根据单元组合式控制仪表所担负的功能分解成不同的单元,每一单元均为一种仪表,不同单元之间的连接采用统一的传输信号。将这些单元进行不同的组合,可构成多种多样、复杂程度各异的自动检测和控制系统。因此在自动控制系统中,每一单元仪表损坏时,只需更换被损坏单元,其他单元照常使用。这种控制仪表又称为积木式仪表,具有组成与改组系统方便、灵活和通用等特点,适合大、中规模生产过程自动化的要求。但是,由单元组合式控制仪表形成的系统控制策略采用硬接线,更改十分不方便。另外,控制单元的I/O点有限,很难实现给水全程和单元机组协调等复杂控制。单元组合式控制仪表主要有QDZ、DDZ-3(集成运算放大器)、DDZ-S(微机芯片)型。

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③组件组装式自动装置
组件组装式控制仪表的特点是,将整套仪表的控制和运算功能与显示操作功能分开。组件组装式控制仪表在结构上分为控制柜和操作台两大部分。控制柜中以插接方式密集安装了多块具有独立功能的组件,这是组件组装式控制仪表的显著特征。显示操作台是人机联系部分,集中安装了与监视、操作有关的台装仪表。运行人员利用屏幕显示、操作装置实现对生产过程的集中显示和操作。在我国,组件组装式控制仪表系列主要有自行研制的TF-900型和MZ-3型,及引进生产的SPEC-200型。这类仪表在20世纪80年代的200MW和300MW机组中有所应用,但由于分散控制系统(DCS)的出现,这类控制仪表已经被淘汰。
④可编程调节器和可编程控制器
可编程调节器也称单回路控制器,如KMM、V187可编程调节器,在20世纪80年代的200MW机组和老电厂热工控制系统的更新改造中得到定范围的使用。可编程调节器的外形结构、面板布置保留了模拟式仪表的一些特征,但其运算、控制功能更为丰富,通过组态可完成各种运算处理和复杂控制。PLC以开关量控制为主,也可实现对模拟量的控制,并具备反馈控制功能和数据处理能力。它具有多种功能模块,配接方便。可编程调节器和可编程控制器均有通信接口,可与计算机配合使用,以构成不同规模的分级控制系统。显然,这类控制器用于生产过程,使危险更加分散。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
⑤分散控制系统
分散控制系统(俗称DCS)是一种以微处理器和微型计算机为核心,在控制技术(control)、计算机技术(computer)、通信技术(communication)、屏幕显示技术(CRT)等技术迅速发展的基础上研制成的二种计算机自动装置。它的设计思想是分散控制、集中管理,也称为集散(型)控制系统或分布式控制系统。采用分散控制系统的单元机组,以CRT和键盘为监视、控制中心,仅配以少量的必要仪表和自动装置以及报警光字牌作后备监控,实现炉、机、电统一的单元集中控制,大大缩小了盘面尺寸。
⑥现场总线控制系统
现场总线控制系统(fieldbus control system,FCS)是20世纪90年代发展起来的新一代工业控制系统,是计算机网络技术、通信技术、控制技术和现
仪器仪表技术的最新发展成果,是将诸多现场仪表通过现场总线互连及与控制室人机界面组成系统,一个全分散、全数字、全开放和可互操作的新一代生产过程控制系统。因为FCS将控制功能重新送回现场,所以每台现场仪表都是二台基地式控制仪表,并且通过现场总线与其他现场仪表和控制室人机界面进行双向数字通信。现场总线控制系统的出现、宣告了新一代控制系统体系结构的诞生。它的广泛应用大幅度地降低了控制系统的投资,显著地提高了控制质量,极大地丰富了信息系统的内容,明显地改善了系统的集成性、开放性、分散性 和互操作性。因此,现场总线控制系统已经成为当今世界范围内自动控制技术的热点,被誉为跨世纪的自动控制系统。

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