熱工儀表知識(shí):熱工自動(dòng)裝置的分類

2017/3/17 17:56:32 人評(píng)論次瀏覽分類：過(guò)程控制文章地址：http://m.rjxysw.com/tech/1299.html

熱工自動(dòng)裝置又稱為熱工自動(dòng)控制設(shè)備、熱工控制儀表，是實(shí)現(xiàn)熱工過(guò)程自動(dòng)化的重要技術(shù)工具，是保證單元機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不可缺少的設(shè)備。隨著機(jī)組容量的增大和科技水平的提高，熱工自動(dòng)裝置在整個(gè)火電廠具有的中樞神經(jīng)作用越來(lái)越明顯。

一個(gè)熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)，除取決于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理外，還取決于對(duì)控制對(duì)象特性的熟悉及熱工自動(dòng)裝置性能的掌握。因此，作為熱工自動(dòng)化工作人員，不但要熟悉控制對(duì)象的特性，還要掌握各種熱工自動(dòng)裝置的分類，才能正確選擇和使用各種自動(dòng)裝置。熱工自動(dòng)裝置可按能源形式、結(jié)構(gòu)形式、輸出信號(hào)類型和布置的位置等分類。

1、熱工自動(dòng)裝置按能源形式分類
熱工自動(dòng)裝置按使用的能源形式可分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、混合式等。
①氣動(dòng)自動(dòng)裝置
氣動(dòng)自動(dòng)裝置以壓縮空氣為能源，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠、平穩(wěn)，輸出推力大，維修方便，防火，防爆且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。目前，成套使用氣動(dòng)自動(dòng)裝置的火電廠很少，但氣動(dòng)基地式自動(dòng)裝置和氣動(dòng)執(zhí)行器仍被廣泛采用。

②電動(dòng)自動(dòng)裝置
電動(dòng)自動(dòng)裝置以電能為能源，具有信息傳送速度快、動(dòng)作迅速、便于遠(yuǎn)距離信息傳輸和控制的優(yōu)點(diǎn)。但其結(jié)構(gòu)及工作原理復(fù)雜，技術(shù)難度高。由于其傳輸、放大、變換處理較容易，又便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)視和操作，且易于與計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化技術(shù)工具聯(lián)用，組成不同管理層次和控制水平的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，因而這類儀表的應(yīng)用廣泛。

③液動(dòng)自動(dòng)裝置
液動(dòng)自動(dòng)裝置是以高壓液體為能源，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠的特點(diǎn)，多用于功率較大的場(chǎng)合。目前火電廠汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）采用液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。液動(dòng)自動(dòng)裝置的缺點(diǎn)是動(dòng)作緩慢、體積大、笨重，不適于快速控制、遠(yuǎn)距離控制和集中控制。

④混合式自動(dòng)裝置
混合式自動(dòng)裝置同時(shí)使用兩種或兩種以上的能源進(jìn)行工作，既具有電動(dòng)自動(dòng)裝置快速和遠(yuǎn)傳等特點(diǎn)，又具有氣動(dòng)或液動(dòng)自動(dòng)裝置的特點(diǎn)。

2、熱工自動(dòng)裝置按結(jié)構(gòu)形式分類
熱工自動(dòng)裝置按結(jié)構(gòu)形式可分為基地式自動(dòng)裝置、單元組合式自動(dòng)裝置、組件組裝式綜合自動(dòng)裝置、可編程調(diào)節(jié)器和PLC、DCS系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。
①基地式儀表
基地式儀表以指示、記錄儀表為主體，附加控制機(jī)構(gòu)而組成，即將測(cè)量、顯示、控制和執(zhí)行等部件組合成一個(gè)整體，安裝在一個(gè)表殼里。它不僅能對(duì)某變量進(jìn)行指示和記錄，還具有控制功能。一臺(tái)基地式儀表能完成一個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的測(cè)量、指示、記錄、控制和執(zhí)行等全部任務(wù)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、可靠和經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。基地式儀表在地理位置上分散于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，自成體系，是一種實(shí)現(xiàn)自治式的徹底分散控制。其優(yōu)點(diǎn)是危險(xiǎn)分散，一臺(tái)基地式儀表故障只影響一個(gè)控制點(diǎn)其缺點(diǎn)是只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的控制，不便于集中操作管理。基地式儀表多適用于單參數(shù)、單回路的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)。目前，在火電廠中，仍使用KF氣動(dòng)基地式儀表控制高、低壓加熱器水位等熱工參數(shù)。

②單元組合式自動(dòng)裝置
在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，根據(jù)單元組合式控制儀表所擔(dān)負(fù)的功能分解成不同的單元，每一單元均為一種儀表，不同單元之間的連接采用統(tǒng)一的傳輸信號(hào)。將這些單元進(jìn)行不同的組合，可構(gòu)成多種多樣、復(fù)雜程度各異的自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)。因此在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，每一單元儀表?yè)p壞時(shí)，只需更換被損壞單元，其他單元照常使用。這種控制儀表又稱為積木式儀表，具有組成與改組系統(tǒng)方便、靈活和通用等特點(diǎn)，適合大、中規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的要求。但是，由單元組合式控制儀表形成的系統(tǒng)控制策略采用硬接線，更改十分不方便。另外，控制單元的I/O點(diǎn)有限，很難實(shí)現(xiàn)給水全程和單元機(jī)組協(xié)調(diào)等復(fù)雜控制。單元組合式控制儀表主要有QDZ、DDZ-3(集成運(yùn)算放大器)、DDZ-S(微機(jī)芯片)型。

③組件組裝式自動(dòng)裝置
組件組裝式控制儀表的特點(diǎn)是，將整套儀表的控制和運(yùn)算功能與顯示操作功能分開(kāi)。組件組裝式控制儀表在結(jié)構(gòu)上分為控制柜和操作臺(tái)兩大部分。控制柜中以插接方式密集安裝了多塊具有獨(dú)立功能的組件，這是組件組裝式控制儀表的顯著特征。顯示操作臺(tái)是人機(jī)聯(lián)系部分，集中安裝了與監(jiān)視、操作有關(guān)的臺(tái)裝儀表。運(yùn)行人員利用屏幕顯示、操作裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的集中顯示和操作。在我國(guó)，組件組裝式控制儀表系列主要有自行研制的TF-900型和MZ-3型，及引進(jìn)生產(chǎn)的SPEC-200型。這類儀表在20世紀(jì)80年代的200MW和300MW機(jī)組中有所應(yīng)用，但由于分散控制系統(tǒng)(DCS)的出現(xiàn)，這類控制儀表已經(jīng)被淘汰。

④可編程調(diào)節(jié)器和可編程控制器
可編程調(diào)節(jié)器也稱單回路控制器，如KMM、V187可編程調(diào)節(jié)器，在20世紀(jì)80年代的200MW機(jī)組和老電廠熱工控制系統(tǒng)的更新改造中得到定范圍的使用。可編程調(diào)節(jié)器的外形結(jié)構(gòu)、面板布置保留了模擬式儀表的一些特征，但其運(yùn)算、控制功能更為豐富，通過(guò)組態(tài)可完成各種運(yùn)算處理和復(fù)雜控制。PLC以開(kāi)關(guān)量控制為主，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的控制，并具備反饋控制功能和數(shù)據(jù)處理能力。它具有多種功能模塊，配接方便。可編程調(diào)節(jié)器和可編程控制器均有通信接口，可與計(jì)算機(jī)配合使用，以構(gòu)成不同規(guī)模的分級(jí)控制系統(tǒng)。顯然，這類控制器用于生產(chǎn)過(guò)程，使危險(xiǎn)更加分散。

⑤分散控制系統(tǒng)
分散控制系統(tǒng)(俗稱DCS)是一種以微處理器和微型計(jì)算機(jī)為核心，在控制技術(shù)(control)、計(jì)算機(jī)技術(shù)(computer)、通信技術(shù)(communication)、屏幕顯示技術(shù)(CRT)等技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上研制成的二種計(jì)算機(jī)自動(dòng)裝置。它的設(shè)計(jì)思想是分散控制、集中管理，也稱為集散(型)控制系統(tǒng)或分布式控制系統(tǒng)。采用分散控制系統(tǒng)的單元機(jī)組，以CRT和鍵盤為監(jiān)視、控制中心，僅配以少量的必要儀表和自動(dòng)裝置以及報(bào)警光字牌作后備監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)爐、機(jī)、電統(tǒng)一的單元集中控制，大大縮小了盤面尺寸。

⑥現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)
現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(fieldbus control system，F(xiàn)CS)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的新一代工業(yè)控制系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和現(xiàn)
代儀器儀表技術(shù)的最新發(fā)展成果，是將諸多現(xiàn)場(chǎng)儀表通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線互連及與控制室人機(jī)界面組成系統(tǒng)，一個(gè)全分散、全數(shù)字、全開(kāi)放和可互操作的新一代生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)。因?yàn)镕CS將控制功能重新送回現(xiàn)場(chǎng)，所以每臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表都是二臺(tái)基地式控制儀表，并且通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與其他現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制室人機(jī)界面進(jìn)行雙向數(shù)字通信。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)、宣告了新一代控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的誕生。它的廣泛應(yīng)用大幅度地降低了控制系統(tǒng)的投資，顯著地提高了控制質(zhì)量，極大地豐富了信息系統(tǒng)的內(nèi)容，明顯地改善了系統(tǒng)的集成性、開(kāi)放性、分散性和互操作性。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)今世界范圍內(nèi)自動(dòng)控制技術(shù)的熱點(diǎn)，被譽(yù)為跨世紀(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

3、熱工自動(dòng)裝置按輸出信號(hào)類型分類
按輸出信號(hào)是否隨時(shí)間連續(xù)變化，可分為模擬式和數(shù)字式兩大類。
①模擬式控制儀表
模擬式控制儀表的輸出信號(hào)通常為隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬量。這類設(shè)備線路較簡(jiǎn)單，操作方便，價(jià)格較低，廣泛應(yīng)用于各工業(yè)部門。氣動(dòng)儀表、電動(dòng)單元組合儀表、組裝儀表都屬于模擬式控制儀表。
②數(shù)字式控制儀表
隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字式控制儀表和新型計(jì)算機(jī)自動(dòng)裝置越來(lái)越多地應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中，這些儀表和裝置以微型計(jì)算機(jī)為核心，功能完善、性能優(yōu)越，能解決模擬式儀表難以解決的問(wèn)題，滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中的控制要求。昌暉儀表制造有限公司生產(chǎn)的智能數(shù)字儀表就是這類型產(chǎn)品。

4、熱工自動(dòng)裝置按布置的位置分類
從火電廠布置的角度來(lái)看，熱工自動(dòng)裝置可分為人機(jī)接口設(shè)備、自動(dòng)裝置、中間設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備四大類。
①人機(jī)接口設(shè)備包括顯示儀表、操作器、記錄儀、帶有CRT的操作員站、各種打印機(jī)及熱工信號(hào)裝置等。
②自動(dòng)裝置包括可編程控制器、數(shù)字調(diào)節(jié)器、分散控制系統(tǒng)各控制單元、通信網(wǎng)絡(luò)及具有一定功能的自動(dòng)裝置。
③中間設(shè)備包括中間控制箱、中間繼電器、中間轉(zhuǎn)換器及電動(dòng)機(jī)控制中心(MCC)等。
④現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括一次元件（熱電偶、熱電阻、各種斷路器等）、溫度變送器、壓力變送器、流量計(jì)、雷達(dá)物位計(jì)、位置變送器、振動(dòng)變送器、轉(zhuǎn)速變送器等)、就地顯示儀表、基地式儀表、執(zhí)行器及各種電動(dòng)(氣動(dòng))裝置。