第1章绪论
1.1摘要
汽轮机主要分为电站汽轮机、船舶汽轮机和工业汽轮机，工业汽轮机广泛用于石化、电力、冶金、建材、环保、能源综合利用等工业领域，具有转速高、热力参数、功率及转速变化范围大的特点，是大型工业装置中的关键动力设备。传统方式下，汽轮机的启停过程是由运行人员按照运行规程完成的，运行过程中的状态监视和数据管理也多依赖于运行人员的经验；而其控制系统多采用机械液压控制系统，这种结构组成造成了调节精度低和自动化程度低的缺点；汽轮机在运行过程中，当运行参数发生变化危及系统安全时，安全有效的保护措施也是必要的。因此，为保证汽轮机运行的安全性、可靠性、经济性，必须设计出具有良好的通用性、可靠性和性价比优越的集散控制系统。本文致力于汽轮机的控制和管理，以汽轮机DCS系统为核心，讨论了汽轮机的控制过程，保护原理和数据管理，并详细介绍了其实现方法，很好的实现了控制的有效性，系统工作的稳定性以及保护系统的可靠性，是实现工厂智能控制和管理的重要一步。 1.2 课题背景与意义
汽轮机是将蒸汽的热能转换成旋转机械的动能的设备，与其它热力发动机，如燃气轮机、内燃机一样，使目前世界上最重要的原动力之一。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，前者也被称为发电汽轮机，后者称为工业驱动汽轮机。近几十年来，随着工业的发展，工业汽轮机为各类工业部门提供动力，形成了一个新兴的工业部门，在国民经济中起着重要的作用。不同用途对汽轮机提出了不同的要求，发电用汽轮机必须使其输出电力的电压、电流和频率达到要求，这要求汽轮机必须具有负荷调节的手段；在不同的运行方式下，这些参数之间可能相互制约，互相影响，同时，为了满足汽轮机安全、稳定、经济运行的需要，这就要对汽轮机其它参数，设备进行控制和调节。但是当这些参数，超过调节系统能够控制的范围而危及汽轮机安全时，必须紧急停止汽轮机的运行，所以必须配备保护系统，我们一般称保护系统为ETS。
传统方式下，汽轮机的启动、停机过程是由运行人员按照运行规程，通过人为设定转速、负荷、压力等目标值和变化速率来完成的，这种启动方式多依赖于运行人员的经验。随着自动化技术的发展，自动化装置已经成为工业生产过程中的重要组成部分，DCS分散控制系统(Distributed Control Systems)是以微处理器为基础，全面融合计算机技术、测量控制技术、网络数字通讯技术、显示与人机界面技术而成的现代控制系统。DCS系统是一种集
中管理、分散控制的控制系统，它包括四个最基本的组成部分：现场控制站、工程师站、操作员站和系统网络。工业汽轮机多采用机械液压控制系统，而其结构组成决定了其自身难以克服的缺点，即调节精度低，自动化程度低，难于与DCS等控制系统通信，工作特性固定，调节功能少；而适用于工业汽轮机的性能优良、可靠性高、通用性好、性价比高的电液控制系统，能很好的克服液压控制带来的不便。所以本系统为满足各方面要求，集控制、保护和管理为一体，适合现代化生产要求。
1．3论文的研究内容
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本文主要是设计300MW汽轮机的DCS系统，方便用户控制和数据的管理，同时为了满足用户对汽轮机的自动控制和实时保护，本DCS系统也包括汽轮机的自动控制系统和ETS紧急跳闸保护系统，主要的研究内容包括：
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1．汽轮机DCS系统过程控制的设计，包括转速调节，为方便与DCS系统的融合，以及调节精度和自动化程度上考虑，本系统采用电液控制系统；以及热井水位调节，确定控制策略，保证热井安全水位。
2．汽轮机DCS石家庄铁道学院学报系统保护方案的设计，包括实时采集和监视汽轮机重要危险信号，确定保护策略，当有危险情况发生时，能够及时紧急停机，保护汽轮机安全。
3．汽轮机DCS系统现场级的设计，包括传感器信号处理，传感器与控制器的连线和检测点的分布。
4．汽轮机DCS海尔dvd系统的人机接口的设计，主要包括监控级：有工程师站和操作员站；和管理级：为方便与其他数据一同管理，采用计算机高级语言，对DCS系统数据进行操作和管理。
第2章 300MW汽轮机DCS系统总体设计方案
本系统采用可编程逻辑控制器作为主控制器，为方便远程分散控制的要求，采用了两个远程I／O设备站和一个S7．200的PLC作为从站，两个I／O设备站主要由模拟量模块和数字量模块和通讯模块组成，主要完成对现场模拟信号和开关量信号的采集和输出控制，S7．200从站主要从主控制器接收控制命令，对变频器实现单独控制，以及向主控制器返回数据，方便主控制器管理和控制；上位机主要由操作员站和工程师站，负责完成对汽轮机整体状态数据的显示和管理，以及人员操作命令的发出点，主要由工业组态软件设计。
2．1 DCS系统结构设计
本汽轮机lcuDCS系统主要完成对汽轮机的远程控制和集中管理，需要对汽轮机控制调节之外，也包括了汽轮机的安全保护策略，以及对汽轮机运行中产生的数据进行处理和分析，帮助用户管理生产，所以在控制策略上要求准确、安全、经济，在现场人员的应用上要做到，通俗易懂，操作简单，所以本系统采用计算机作为上位机，工业组态软件作为操作人员的人机接口，过程控制级采用可编程序控制器，在工厂环境中有很好的适应能力，保证控制的安全可靠，现场工况复杂，设备繁多，采用I／O设备站与现场物理参数测量传感器、变送器、操作控制器等连接，能很好的达到分散控制的目的，本系统的总体设计方案如图四川省卫生管理干部学院2-1所示
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