火力发电厂设计技术规程(热控部分)(DL 5000-2000)

火力发电厂设计技术规程(热控部分)(DL 5000-2000) P61 备案号:J44,2000 中华人民共和国电力行业 P DL 5000,2000 火力发电厂设计技术规程 Technical code for designing fossil Fuel power plant 2000-11-03发布 2001-01-01实施 中华人民共和国国家经济贸易委员会 发布 12 热工 自 动 化 ------------------------------------------------- 1 12(1 一般规定 -------------------------------------------------- 1 12(2 热工自动化水平 ----------------------------------------- 1 12(3 控制方式及控制室--------------------------------------- 2 12(4 热工检测 -------------------------------------------------- 3 12(5 热工报警 -------------------------------------------------- 4 12(6 热工保护 -------------------------------------------------- 5 12(7 热工开关量控制和联锁 --------------------------------- 9 12(8 热工模拟量控制 ---------------------------------------- 10 12(9 机组分散控制系统-------------------------------------- 11 12(10 厂级监控和管理信息系统 --------------------------- 13 12(12 热工用电缆、管路和就地设备布置 ---------------- 14 12(13 仿真机 --------------------------------------------- 15 I 12 热工 自 动 化 12(1 一般规定 12(1(1 设计发电厂的热工自动化系统和设备时，必须按照“安全可靠、经济适用、符合国情”的原则，针对机组特点进行，以满足机组安全、经济运行和启停的要求。 12(1(2 设计发电厂的热工自动化系统和设备时，应选用技术先进、质量可靠的设备和元件。 对于新产品和新技术，应在取得成功的应用经验后方可在设计中采用。 从国外进口的产品，包括成套引进的热工自动化系统，也应是技术先进并有成熟经验的系统和产品。 12(2 热工自动化水平 12(2(1 发电厂的热工自动化水平，应通过控制方式、热工自动化系统的配置与功能、运行组织、控制室布置及主辅设备可控性等多个方面综合体现。 12(2(2 发电厂的热工自动化水平，应根据机组在电网中的地位、机组的容量和特点以及预期的电厂运行管理水平等因素确定。 12(2(3 集中控制的机组应有较高的热工自动化水平，应能在就地人员的巡回检查和少量操作的配合下，在单元控制室内实现机组启停、运行工况监视和调整以及事故处理等。 12(2(4 机组主要热工自动化系统宜采用分散控制系统，其功能宜包括数据采集和处理功能、模拟量控制功能、顺序控制功能和锅炉炉 1 膛安全监控功能。对于50MW,200MW机组，其功能可适当简化。 对于300W及以上机组，当响应速度允许并有成功的应用经验时，也可将汽轮机保护纳入分散控制系统。 12(2(5 随主辅设备本体成套供应及装设的检测仪和执行设备，应满足机组运行、热工自动化系统的功能及接口技术等的要求。 12(3 控制方式及控制室 12(3(1 新建的容量为125MW及以上的机组和扩建的容量为200MW及以上的机组应在炉、机、电单元控制室集中控制;扩建的容量为125MW的单元制机组，视具体情况可采用炉、机。电或炉、机集中控制。 母管制电厂宜车间或机炉集中控制，也可采用就地控制。 12(3(2 单元制或扩大单元制除氧给水系统应在单元控制室或炉、机集中控制室内控制。 12(3(3 供应城市采暖和工业用汽的热电厂热网系统可按需要在机组控制室内控制或设置单独的热网控制室。 12(3(4 对300MW及以上机组，循环水泵宜在单元控制室内控制。当采用单元制供水系统时，循环水泵控制宜纳入相应单元机组分散控制系统;当采用扩大单元制供水系统时，循环水泵控制宜纳入两台机组的公用分散控制系统网络。当泵房远在厂区之外时，也可在车间控制。 相邻的辅助生产车间或性质相近的辅助工艺系统宜合并控制系统及控制点，辅助车间控制点不宜超过三个(输煤、除灰、化水)，其余车间均可按无人值班设计。 12(3(5 空冷机组的空冷系统宜在单元控制室控制。 2 12(4 热工检测 12(4(1 热工检测应包括下列: 1 工艺系统的运行参数; 2 辅机的运行状态; 3 电动、气动和液动阀门的启闭状态和调节阀门的开度; 4 仪表和控制用电源、气源、水源及其他必要条件的供给状态和运行参数; 5 必要的环境参数。 12(4(2 炉、机、电集中控制的分散控制系统还应包括主要电气系统和设备的参数和状态的监测。 12(4(3 410t,h及以上容量的锅炉宜设置监视炉膛火焰的工业电视。单机容量为200MW及以上的汽轮发电机组宜多机合配一套振动监测和故障诊断系统，轴振动信号从汽轮机监测仪表系统接入。 300MW及以上容量机组的锅炉宜多炉合设一套炉管泄漏监测系统。 12(4(4 单机容量为300MW及以上的机组(锅炉和汽轮机的金属温度，发电机的线圈、铁芯温度等监视信号应采用独立的远程I,O经数据通信接口送入分散控制系统;当经济技术合理时，也可直接由分散控制系统的远程I,O完成。 12(4(5 测量油、水、蒸汽等的一次仪表不应引人控制室。可燃气体参数的测量仪表应有相应等级的防爆措施，其一次仪表严禁引入任何控制室。 12(4(6 发电厂内不宜使用含有对人体有害物质的仪器和仪表设备，严禁使用含汞仪表。 3 12(4(7 发电厂应装设供运行人员现场检查和就地操作所必需的就地热工检测仪表。 12(5 热工报警 12(5(1 热工报警可由常规报警和域数据采集系统中的报警功能组成。热工报警应包括下列内容: 1 工艺系统热工参数偏离正常运行范围; 2 热工保护动作及主要辅助设备故障; 3 热工监控系统故障; 4 热工电源、气源故障; 5 主要电气设备故障; 6 辅助系统故障。 12(5(2 当设置常规报警系统时，其输入信号不宜取自分散控制系统的输出。 分散控制系统的所有模拟量输入、数字量输入、模拟量输出、数字量输出及中间变量和计算值都可作为数据采集系统的报警源。 12(5(3 控制室内的常规报警系统应具有自动闪光、重复音响和人工确认等功能，并具有试灯、试音、复归等功能。 12(5(4 分散控制系统功能范围内的全部报警项目应能在阴极射线管上显示和在打印机上打印，在机组启停过程中应抑制虚假报警信号。 4 12(6 热工保护 12(6(1 热工保护应符合下列要求: 热工保护系统的设计应有防止误动和拒动的措施，保护系统1 电源中断或恢复不会发出误动作指令。 2 热工保护系统应遵守下列“独立性”原则: 1)炉、机跳闸保护系统的逻辑控制器应单独冗余设置; 2)保护系统应有独立的I,O通道，并有电隔离措施; 3)冗余的I,O信号应通过不同的I,O模件引入; 4)触发机组跳闸保护信号的开关量仪表和变送器应单独设 置，当确有困难而需与其他系统合用时，其信号应首先进 入保护系统; 5)机组跳闸命令不应通过通信总线传送。 3 300MW及以上容量机组跳闸保护回路在机组运行中宜能在不解列保护功能和不影响机组正常运行情况下进行动作试验。 4 在控制台上必须设置总燃料跳闸、停止汽轮机和解列发电机的跳闸按钮，跳闸按钮应直接接至停炉、停机的驱动回路。 5 停炉、停机保护动作原因应设事件顺序记录。单元机组还应有事故追忆功能。 6 热工保护系统输出的操作指令应优先于其他任何指令，即执行“保护优先”的原则。 7 保护回路中不应设置供运行人员切、投保护的任何操作设备。 12(6(2 对机组保护功能不纳入分散控制系统的机组，其功能可采 5 用可编程控制器或继电器实现。当采用可编程控制器时，宜与分散控 制系统有通信接口，将监视信息送入分散控制系统。 12(6(3 单元制机组发生下列情况之一时，应有停止机组运行的保 护: 1 锅炉事故停炉; 2 汽轮机事故停机; 3 发电机主保护动作; 4 单元机组未设置快速切负荷(FCB)功能时，无论何种原因 引起的发电机解列。 12(6(4 锅炉应设有下列保护: 1 锅炉给水系统应有下列热工保护: 1)汽包锅炉的汽包水位保护; 2)直流锅炉的给水流量过低保护。 锅炉蒸汽系统应有下列热工保护: 2 1)主蒸汽压力高(超压)保护; )再热蒸汽压力高(超压)保护; 2 3)再热蒸汽温度高喷水保护。 3 锅炉炉膛安全保护应包括下列功能: 1)锅炉吹扫; 2)油系统检漏试验; 3)灭火保护; 6 4)炉膛压力保护。。 4 在运行中锅炉发生下列情况之一时，应发出总燃料跳闸指令， 实现紧急停炉保护: 1)手动停炉指令; 2)全炉膛火焰丧失; 3)炉膛压力过高,过低; 4)汽包水位过高,过低; 5)全部送风机跳闸; 6)全部引风机跳闸; 7)煤粉燃烧器投运时，全部一次风机跳闸; 8)燃料全部中断; 9)总风量过低; 10)锅炉炉膛安全监控系统失电; 11)根据锅炉特点要求的其他停炉保护条件，如不允许干烧 的再热器超温和强迫循环炉的全部炉水循环泵跳闸等。 12(6(5 汽轮机应设有下列保护: 1 在运行中汽轮发电机组发生下列情况之一时应实现紧急 停机保护: 1)汽轮机超速; 2)凝汽器真空过低; 3)润滑油压力过低; 7 4)轴承振动大; 5)轴向位移大; 6)发电机冷却系统故障; 7)手动停机; 8)汽轮机数字电液控制系统失电; 9)汽轮机、发电机等制造厂提供的其他保护项目。 2 汽轮机还应有下列热工保护: 1)抽汽防逆流保护; 2)低压缸排汽防超温保护; 3)汽轮机防进水保护; 4)汽轮机真空低保护等。 (6(6 发电厂的热力系统还应有下列热工保护: 12 1 除氧器水位和压力保护; 2 高、低压加热器水位保护; 3 汽轮机旁路系统的减温水压力低和出口温度高保护; 4 空冷机组的有关保护。 12(6(7 发电厂重要辅机(如给水泵、送风机、吸风机等)的热工保护应按发电厂热力系统和燃烧系统的运行要求，井参照辅机制造厂的技术要求进行设计。 8 12(7 热工开关量控制和联锁 12(7(1 开关量控制的功能应能满足机组启动、停止及正常运行工况的控制要求，并能实现机组在事故和异常工况下的控制操作，保证机组安全。开关量控制应完成以下功能: 1 实现主,辅机转机、阀门、挡板的顺序控制、控制操作及 试验操作; 2 大型辅机与其相关的冷却系统、润滑系统、密封系统的 联锁控制; 3 在发生局部设备故障跳闸时，联锁启动备用设备; 4 实现状态报警、联动及单台转机的保护。 12(7(2 对需要经常进行有规律性操作的辅助工艺系统，宜采用顺序控制。电厂的顺序控制系统应包括单元机组主、辅机的顺序控制系统和电厂辅助系统的顺序控制系统;机组的顺序控制应以子功能组为主，即实现一个辅助工艺系统内相关设备的顺序控制。 12(7(3 锅炉辅机应有下列联锁项目: 1 锅炉的吸风机、回转式空气预热器和送风机在启停及事故跳闸时的顺序联锁; 2 锅炉的吸风机、回转式空气预热器和送风机之间的跳闸顺序及三者与烟、风道中有关挡板的启闭联锁; 3 送风机全部停运时，燃烧系统和制粉系统停止运行的联锁; 4 制粉系统中给煤机、磨煤机、一次风机或排粉机的启停及事故跳闸时的顺序联锁; 5 排粉机送粉系统的排粉机与给粉机之间的联锁; 9 6 烟气再循环风机启停与出口风门和冷风门的联锁; 7 大型辅机与其润滑油系统、冷却和密封系统的联锁，以及这些系统中工作泵事故跳闸时备用泵的自启动联锁。 12(7(4 汽轮机辅机应有下列联锁: 1 润滑油系统中的交流润滑油泵、直流润滑油泵、顶轴油泵和盘车装置与润滑油压之间的联锁; 2 给水泵、凝结水泵、凝结水升压泵、真空泵、循环水泵、疏水泵以及其他各类水泵与其相应系统的压力之间的联锁; 3 工作泵事故跳闸时备用泵自启动的联锁; 4 各类泵与其进出口电动阀门间的联锁。 12(7.5 当机组顺序控制功能不纳入分散控制系统时，其功能应采用可编程控制器实现。可编程控制器应与分散控制系统有通信接口。辅助工艺系统的开关量控制可由可编程控制器实现。 12(7(6 顺序控制设计应遵守保护、联锁操作优先的原则。在顺序控制过程中出现保护、联锁指令时，应将控制进程中断，并使工艺系统按照保护、联锁指令执行。 顺序控制在自动运行期间发生任何故障或运行人员中断时，应使正在进行的程序中断，并使工艺系统处于安全状态。 顺序控制系统应有防误操作的措施。 12(8 热工模拟量控制 12(8(1 各种容量机组都应有较完善的热工模拟量控制系统，单元制机组宜采用机、炉协调控制，并能参与一、二次调频，其功能应根据机组容量大小合理选定。300MW及以上容量机组的协调控制系统运行方式宜包括机炉协调、机跟踪、炉跟踪和手动运行方式。 10 各模拟量控制系统的控制回路都应按实用可靠的原则进行设计，并尽可能适应机组在启动过程及不同负荷阶段中机组安全经济运行的需要，还应考虑在机组事故及异常工况下有与相关的联锁保护协同控制的措施。 母管制机组宜采用蒸汽母管给定压力校正的锅炉给定负荷控制系统。 12(8(2 125MW及以上机组应配置汽轮机电调系统。300MW及以上汽轮机电调系统中至少应具有转速控制、负荷控制、自动启停及应力监视等功能。 12(8(3 机、炉控制系统中的各控制方式之间，应设切换逻辑及具备双向无扰切换功能。 12.8.4 重要热工模拟量控制项目的变造器宜双重(或三重)化设置。 12(9 机组分散控制系统 12(9(1 汽轮机数字电液控制系统及给水泵汽轮机数字电液控制系统应由汽轮机厂负责，其选型应坚持成熟、可靠的原则。当汽轮机数字电液控制系统与分散控制系统选型不一致时应设通信接口，实现与分散控制系统交换信息。 12(9(2 单元机组的发电机,变压器组和厂用电源系统的顺序控制纳入分散控制系统时，发电机励磁系统自动电压调整器、自动准同期装置、继电保护、故障录波及厂用电源自动切换功能应由专用装置实现。 12(9(3 当中纳入单元值班员控制的公用系统(例如公用厂用电源系统、循环水泵房、空压机站等)较多时，二台机组宜设置公用网络。将这些系统纳入公用分散控制系统网络，并经过通信接口分别与二台机组分散控制系统相联。上述公用系统应能在二套分散控制系 11 统中进行监视和控制，并应确保任何时候仅有一台机组能发出有效操作指令。在没有成功应用经验和未经充分论证的情况下，应避免因公用厂用电源系统将二台机组的分散控制系统网络直接耦合。 12(9(4 当机组采用分散控制系统包括四功能时，宜只配以极少量确保停机安全的操作设备，一套单元机组按由单元值班员统一集中控制的原则设计。 后备监控设备应按下列规定配置: 1 当分散控制系统发生全局性或重大故障时(例如分散控制系统电源消失、通信中断、全部操作员站失去功能，重要控制站失去控制和保护功能等)，为确保机组紧急安全停机，应设置下列独立于分散控制系统的后备操作手段: 1)汽轮机跳闸; 2)总燃料跳闸; 3)发电机,变压器组跳闸; 4)锅炉安全门(机械式可不装); 5)汽包事故放水门; 6)汽轮机真空破坏门; 7)直流润滑油泵; 8)交流润滑油泵; 9)电机灭磁开关; 10)柴油机启动。 2 单元机组顺序控制系统以及锅炉和汽轮机的模拟量控制系统可不配置后备操作器。 12 3 除分散控制系统达不到精度或时间分辨力的电度表和事故录波仪等外，不宜再装设其他指示和记录仪表。 4 机炉不宜配置常规光字牌报警装置，必要时可按下列原则为每单元机组设置不超过20个光字牌报警窗口: 1)最主要参数偏离正常值; 2)单元机组主要保护跳闸; 3)重要控制装置电源故障。 200MW及以下机组采用的分散控制系统功能范围低于四功能时，其未纳入的控制系统应按需要设置监控设备。 12(9(5 分散控制系统应按分层的原则设计，辅机和阀门(挡板)的驱动级的硬件和软件宜独立于上一级而工作，并将确保辅机本身安全启停的允许条件和保护信号直接引入驱动级控制模件。 辅机的热工保护、联锁信号及其逻辑可与顺序控制逻辑一起纳入分散控制系统(或可编程逻辑控制器)内。 12(10 厂级监控和管理信息系统 12(10(1 当电厂规划容量为1200MW及以上，单机容量为300MW及以上时可设置厂级实时监控系统。厂级实时监控系统应与单元机组分散控制系统及公用辅助系统的控制系统设有完好的通信接口。 12(10(2 125MW及以上单元机组的机炉协调控制系统应设与电网自动发电控制的接口，远动终端宜与机炉协调控制系统采用硬接线方式联结。当设有厂级监控系统时，电网调度自动化系统还应与厂级监控系统相联结，并与机组分散控制系统通信，交换调度命令和信息。 12(10(3 调度端应向电厂传送发电功率设定值、投入或切除机组负荷远方控制模式命令和电网自动发电控制退出控制等信号。 13 电厂应向调度端传送机组当前和最大、最小出力值，机组控制模式(远方或当地)，机组故障减负荷，退出一次调频和允许远方控制等信号。 12(10(4 电厂管理信息系统的配置应由各独立发电公司根据实际需要及技术发展的可行性总体规划后分步实施。其最终功能主要包括商业运营管理、设备及检修管理、运行管理、燃料管理。关键指标查询、安全与环保管理、财物管理、人力资源管理、办公自动化等。 12(11 热工电源 12(11(1 热工控制柜(盘)进线电源的电压等级不得超过220V。进入控制装置柜(盘)的交、直流电源除停电一段时间不影响安全外(应各有两路(互为备用。工作电源故障需及时切换至另一路电源时，应设自动切投装置。 12(11(2 每组热工交流动力电源配电箱应有两路输入电源，分别引自厂用低压母线的不同段。在有事故保安电源的发电厂中，其中一路输人电源应引自厂用事故保安电源段。 12(11(3 分散控制系统、汽轮机电液控制系统、机组保护回路、火检装置及火检冷却风机控制等的供电电源，一路应采用交流不间断电源，一路来自厂用保安段电源。 (11(4 交流不停电电源可每台机组集中设置，也可分散设置。 12 12(12 热工用电缆、管路和就地设备布置 12(12(1 热工测量、控制、动力回路的电缆和电线的线芯材质应为铜芯;测量、控制用的补偿电缆或补偿导线的线芯材质应与相连的热电偶丝相同或热电特性相匹配。 有抗干扰要求的仪表和计算机线路。应采用相应屏蔽类型的屏蔽电缆。 14 对某些热工仪表和控制设备，当制造厂对连接电缆、导线的规范有特别要求时，应按设备制造厂的要求进行设计。 12(12(2 热工用电缆宜敷设在电缆桥架内。桥架通道应避免遭受机械性外力、过热、腐蚀及易燃易爆物等的危害，并应根据防火要求实施阻隔。 12(12(3 取源部件应设置在能真实反映被测介质参数的工艺设备(管道)上。一次导压管及一次阀门的材质应按被测介质可能达到的最高压力、温度选择，并考虑焊接工艺要求。二次导管。二次阀门、排污阀、试验阀及管道附件的材质应满足可能达到的最高压力和排污时的最高温度要求。 12(12(4 热工用电气设备外壳、不要求浮空的盘台、金属桥架、铠装电缆的铠装层等应设保护接地，保护接地应牢固可靠，不应串连接地，保护接地的电阻值应符合现行电气保护接地规定。 计算机系统宜与全厂接地网共地，不宜设专用独立接地网。各计算机系统内不同性质的接地，如电源地,逻辑地、机柜浮空后接地等应分别有稳定可靠的总接地板(箱)，当计算机厂家有特殊要求时按其要由设计。计算机信号电缆屏蔽层必须接地， 12(12(5 现场布置的热工设备应根据需要采取必要的防护、防冻和防爆措施。 12(13 培训仿真机 12(13(1 600MW及以上容量机组的培训仿真机，应由各独立发电公司根据地区协作的原则研究是否设置。 12(13(2 培训仿真机宜按全范围、全过程进行仿真，次要辅助系统可适当简化。 15