本发明提供了一种水泥余热发电站全自动控制方法和系统，在中控室设置一键启动，按照压缩空气系统、化水系统、循环水系统、油系统、凝结水给水系统、锅炉除灰系统、锅炉烟风系统、抽真空系统、大旁路系统、汽轮机系统和并网系统的顺序启动，系统安全稳定运行。本发明在中控设置一键启动按钮，减少机组运行维护人员，操作简单；同时分系统启动，只有各系统安全稳定运行后，下一个系统才被允许启动，不但增强系统的安全性，故障发现和排除效率提高，而且运行时可使机组维持在最经济点附近，提高经济效益。
1.一种水泥余热发电站全自动控制方法，其特征在于：在水泥余热发电站系统的中控室设置一键启动，按照压缩空气系统、化水系统、循环水系统、油系统、凝结水给水系统、锅炉除灰系统、锅炉烟风系统、抽真空系统、大旁路系统、汽轮机系统和并网系统的顺序启动，当分步骤中存在故障，直至排除故障后才可启动下一步骤；当所有系统均正常启动运行时，各个系统的运行维持在各自设置的最佳运行点附近，其具体步骤如下：
1)启动压缩空气系统：中控室发出启动信息后，压缩空气系统内的空气压缩机启动；
2)待步骤1)的指令完成并反馈至中控室后，自动启动化水系统：化水车间根据原水箱内水位自动识别是否启停原水泵，以及根据循环水池的水位是否达到设定值自动识别是否启停循环水池给水泵；待水位满足要求后，制纯水装置系统启动，满足除盐水箱的水位要求；
3)待除盐水箱水位达到要求范围内后，启动循环水系统：循环水泵进口阀门全开，开启循环水泵及出口电动阀、凝汽器的进出口电动阀和冷却塔进水阀，然后开启变频冷却风机、冷油器、发电机和发电机空气冷却器；
4)启动油系统：自动识别主油箱液位是否达到设定值，达到设定值后自动启动高压油泵；当高压油泵油压＞1.7MPa及润滑油压≥0.055MPa时，开启顶轴油泵；当顶轴油压＞
9.5MPa时，开启盘车电机，当冲转后转速≥30r/min，自停盘车电机；当转速≥210r/min，顶轴油泵自停，当转速≥2980r/min，高压油泵停止；当高压油压＜1.7Mpa，高压油泵自启；
5)启动凝结水给水系统：自动识别凝汽器热井水位，当水位≥600mm时，凝结水泵启动；
6)锅炉除灰系统启动：分别启动拉链机、星型卸料器和振打装置，料位计检查校验开始；
7)开启锅炉烟风系统：锅炉旁路风门、出口风门、进口风门全部打开，在升温升压过程中逐步关小旁路风门，开启向空排汽阀门、过热器出口集箱隔离阀门、主蒸汽管、分汽缸进汽阀、主厂房内疏水阀和汽轮机进汽电动阀门；
8)当步骤7)中的主蒸汽压力≥0.8MPa时，投入抽真空系统：辅助抽汽器进汽电阀开启，凝汽器至辅抽空气电动阀开启，当真空度≥-45Kpa，投入轴封供汽系统，开启均压箱排凝汽器疏水、新蒸汽进均压箱隔离阀；均压箱温度≥105℃，开启前后轴封供汽阀、轴封加热器抽风机，投入多级水封装置；当真空度≥-80KPa，主抽汽器进汽电阀打开，然后凝汽器至主抽空气电动阀开，关闭辅抽空气电动阀，关闭辅助抽汽器进汽电阀；投入辅助设备和真空系统联锁，当真空度≥-80KPa开启辅助抽汽器，真空度≤-90KPa关停辅助抽汽器；
9)投入大旁路系统：主蒸汽手动隔离阀开，正常后主蒸汽气动调节阀的压力与主蒸汽压力≤1.4MPa，检查大旁路系统的减温水手动阀是否为打开状态，关闭沿路疏水阀和锅炉紧急排空阀；当真空度≥-75KPa时，停用大旁路系统，当真空度≤-80KPa时再投用大旁路系统；
10)汽轮机系统开始工作：当主蒸汽温度≥280℃及主蒸汽压力≥0.9MPa时，汽轮机自动挂闸，高压安全油建立，自动主汽门两侧全开，调速系统自动触动运行按钮，调速系统按检测汽缸壁温度分冷态、温态、热态三种状态，自动升到3000r/min；
11)并网系统启动并网：步骤10)中汽轮机转速达到3000r/min时，信号给出，高压联络柜、励磁系统信号、发电机信号和绝缘试验结果正常后，励磁系统自动启动，发电机定子电压等于10000V后，并网系统自启动：检测到发电机出口侧和电站母线侧电压、频率、相位角相同时，自动合闸并网输电，关闭所述大旁路系统，主蒸汽升温升压，负荷≥1000KW，主蒸汽压力≥1.30MPa，投入上述分步骤的各项联锁和调速系统，根据主蒸汽压力调整负荷装置，主蒸汽压力等于1.30MPa定压运行。
2.如权利要求1所述的一种水泥余热发电站全自动控制方法，其特征在于，所述步骤
1)空气压缩机自身设置压力临界点，压力≤0.6MPa自启，压力≥0.8MPa自停。
3.如权利要求1所述的一种水泥余热发电站全自动控制方法，其特征在于，所述步骤2)原水箱内的水位要求为2.2m≤水位≤3.5m；循环水池的水位设定值为1.8m≤水位≤3.5m；除盐水箱的水位要求为1.0m≤水位≤4.5m。
4.如权利要求1所述的一种水泥余热发电站全自动控制方法，其特征在于，所述步骤4)中，如果油温过低或者转子可能有挠曲，可提前开启步骤4)；主油箱液位的设定值为
5.如权利要求1所述的一种水泥余热发电站全自动控制方法，其特征在于，所述步骤7)，当主蒸汽压力≥0.6MPa时，关闭向空排汽阀门，投入联锁；当1.5MPa≤汽包压力≤1.7MPa时，关闭联锁。
6.如权利要求1所述的一种水泥余热发电站全自动控制方法，其特征在于，所述步骤
8)，辅助抽汽器进汽电阀全开3s后，凝汽器至辅抽空气电动阀开；主抽汽器进汽电阀全开
3s后，凝汽器至主抽空气电动阀开；辅抽空气电动阀全关3s后，关闭辅助抽汽器进汽电阀。
7.如权利要求1所述的一种水泥余热发电站全自动控制方法，其特征在于，所述步骤
9)，主蒸汽气动调节阀的压力与主蒸汽压力≤1.0Mpa，利于疏水回收。
8.如权利要求1至7之一所述的一种水泥余热发电站全自动控制方法，其特征在于，启动完成后，水泥余热发电站的系统会自动运行，当运行参数偏离设计值时，系统会根据预先设定好的程序进行调整，如果监控指标超过限定值，可自动按照启动步骤的反顺序进行停机来保护系统。
9.实现如权利要求1所述的一种水泥余热发电站全自动控制方法的系统，其特征在于：包括压缩空气系统、化水系统、循环水系统、油系统、凝结水给水系统、锅炉除灰系统、锅炉烟风系统、抽真空系统、大旁路系统、汽轮机系统并网系统和电气保护系统。
一种水泥余热发电站全自动控制方法和系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种水泥余热发电站一键启停和无人值守的全自动控制方法和系统，具体涉及一种水泥余热发电站全自动控制方法和系统。
背景技术
[0002] 我国是世界水泥生产和消费的大国，早在2006年4月，国家发改委等部门制定了《关于加快水泥工业结构调整的若干意见》，其中明确规定了水泥生产线配套建设余热发电站。据中国电监会报道，截止2012年12月，目前我国已建成投产的水泥窑低温余热发电机组达700多台套，装机容量580多万千瓦，年发电量350多亿度。
[0003] 按照现在余热发电站的自动控制水平，一个余热发电站的标准配置为18人，运行机制为四班三倒，其中管理2人(站长兼机务工程师、电气仪表工程师)，操作及维护员16人(汽机4人、化水4人、锅炉4人、电气4人)。假如余热电站的运行中采用全自动的控制系统，全厂可减少至4人至6人即可，综上可见，建成水泥余热发电站全自动控制系统以及运用全自动控制系统到将会产生巨大社会经济效益。
发明内容
[0004] 为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种水泥余热发电站全自动控制方法和系统，可在保证余热发电机组的安全经济运行情况下，减少机组运行维护人员与物料成本，提高机组的经济效益。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 一种水泥余热发电站全自动控制方法，其特征在于：在水泥余热发电站系统的中控室设置一键启动，按照压缩空气系统、化水系统、循环水系统、油系统、凝结水给水系统、锅炉除灰系统、锅炉烟风系统、抽真空系统、大旁路系统、汽轮机系统和并网系统的顺序启动，当分步骤中存在故障，直至排除故障后才可启动下一步骤；当所有系统均正常启动运行时，各个系统的运行维持在各自设置的最佳运行点附近，其具体步骤如下：
[0007] 1)启动压缩空气系统：中控室发出启动信息后，压缩空气系统内的空气压缩机启动；
[0008] 2)待步骤1)的指令完成并反馈至中控室后，自动启动化水系统：化水车间根据原水箱内水位自动识别是否启停原水泵，以及根据循环水池的水位是否达到设定值自动识别是否启停循环水池给水泵；待水位满足要求后，制纯水装置系统启动，满足除盐水箱的水位要求；
[0009] 3)待除盐水箱水位达到要求范围内后，启动循环水系统：循环水泵进口阀门全开，开启循环水泵及出口电动阀、凝汽器的进出口电动阀和冷却塔进水阀，然后开启变频冷却风机、冷油器、发电机和发电机空气冷却器；
[0010] 4)启动油系统：自动识别主油箱液位是否达到设定值，达到设定值后自动启动高压油泵；当高压油泵油压＞1.7MPa及润滑油压≥0.055MPa时，开启顶轴油泵；当顶轴油压＞9.5MPa时，开启盘车电机，当冲转后转速≥30r/min，自停盘车电机；当转速≥210r/min，顶轴油泵自停，当转速≥2980r/min，高压油泵停止；当高压油压＜1.7Mpa，高压油泵自启；
[0011] 5)启动凝结水给水系统：自动识别凝汽器热井水位，当水位≥600mm时，凝结水泵启动；
[0012] 6)锅炉除灰系统启动：分别启动拉链机、星型卸料器和振打装置，料位计检查校验开始；
[0013] 7)开启锅炉烟风系统：锅炉旁路风门、出口风门、进口风门全部打开，在升温升压过程中逐步关小旁路风门，开启向空排汽阀门、过热器出口集箱隔离阀门、主蒸汽管、分汽缸进汽阀、主厂房内疏水阀和汽轮机进汽电动阀门；
[0014] 8)当步骤7)中主蒸汽压力≥0.8MPa时，投入抽真空系统：辅助抽汽器进汽电阀开启，凝汽器至辅抽空气电动阀开启，当真空度≥-45Kpa，投入轴封供汽系统，开启均压箱排凝汽器疏水、新蒸汽进均压箱隔离阀；均压箱温度≥105℃，开启前后轴封供汽阀、轴封加热器抽风机，投入多级水封装置；当真空度≥-80KPa，主抽汽器进汽电阀打开，然后凝汽器至主抽空气电动阀开，关闭辅抽空气电动阀，关闭辅助抽汽器进汽电阀；投入辅助设备和真空系统联锁，当真空度≥-80KPa开启辅助抽汽器，真空度≤-90KPa关停辅助抽汽器；
[0015] 9)在步骤7)中，主蒸汽大旁路系统一直为全开状态，主蒸汽手动隔离阀开，正常后主蒸汽气动调节阀与主蒸汽压力≤1.4MPa，检查大旁路系统的减温水手动阀是否为打开状态，关闭沿路疏水阀和锅炉紧急排空阀；当真空度≥-75KPa时，停用大旁路系统，当真空度≤-80KPa时再投用大旁路系统；
[0016] 10)汽轮机系统开始工作：当主蒸汽温度≥280℃及主蒸汽压力≥0.9MPa时，汽轮机自动挂闸，高压安全油建立，自动主汽门两侧全开，调速系统自动触动运行按钮，调速系统按检测汽缸壁温度分冷态、温态、热态三种状态，自动升到3000r/min；
[0017] 11)并网系统启动并网：步骤10)中汽轮机转速达到3000r/min时，信号给出，高压联络柜、励磁系统信号、发电机信号、绝缘试验结果正常，上述工作完成后，励磁系统自动启动，发电机定子电压等于10000V后，并网系统自启动：检测到发电机出口侧和电站母线侧电压、频率、相位角相同时，自动合闸并网输电，关闭所述大旁路系统，主蒸汽升温升压，负荷≥1000KW，主蒸汽压力≥1.30MPa，投入上述分步骤的各项联锁保护装置(电、仪)和调速系统，根据主蒸汽压力调整负荷装置，主蒸汽压力等于1.30MPa定压运行；
[0018] 所述步骤1)空气压缩机自身设置压力临界点，压力≤0.6MPa自启，压力≥0.8MPa自停。
[0019] 所述步骤2)原水箱内的水位要求为2.2m≤水位≤3.5m；循环水池的水位设定值为1.8m≤水位≤3.5m；除盐水箱的水位要求为1.0m≤水位≤4.5m。
[0020] 所述步骤4)中，如果油温过低或者转子可能有挠曲，可提前开启步骤4)；主油箱液位的设定值为1.5m。
[0021] 所述步骤7)，当主蒸汽压力≥0.6MPa时，关闭向空排汽阀门，投入联锁；当1.5MPa≤汽包压力≤1.7MPa时，关闭联锁。
[0022] 所述步骤8)，辅助抽汽器进汽电阀全开3s后，凝汽器至辅抽空气电动阀开；主抽汽器进汽电阀全开3s后，凝汽器至主抽空气电动阀开；辅抽空气电动阀全关3s后，关闭辅助抽汽器进汽电阀。
[0023] 所述步骤9)，主蒸汽气动调节阀与主蒸汽压力≤1.0Mpa，利于疏水回收。
[0024] 启动完成后，水泥余热发电站的系统会自动运行，当运行参数偏离设计值时，系统会根据预先设定好的程序进行调整，如果监控指标超过限定值，可自动按照启动步骤的反顺序进行停机来保护系统。
[0025] 一种水泥余热发电站全自动控制方法的系统，包括压缩空气系统、化水系统、循环水系统、油系统、凝结水给水系统、锅炉除灰系统、锅炉烟风系统、抽真空系统、大旁路系统、汽轮机系统并网系统和电气保护系统。
[0026] 本发明在结合水泥余热发电站的正常人工分步启动的基础上，采用自动控制技术，对其中的逻辑关系设置全自动联锁及自动控制，可在中控室设置一键启动按钮，减少机组运行维护人员与物料成本，操作简单；同时分系统启动，只有各系统安全稳定运行后，下一个系统才被允许启动，不但增强了系统的安全性，使得故障发现和排除效率提高，而且运行时可使机组维持在最经济点附近，提高经济效益。
附图说明
[0027] 图1是本发明方法流程图。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0029] 水泥余热发电站全自动控制系统按照控制对象可分为压缩空气系统1，化水系统2，循环水系统3，油系统4，凝结水给水系统5，锅炉除灰系统6，锅炉烟风系统7，抽真空系统
8，大旁路系统9，汽轮机系统10和并网系统11。
[0030] 压缩空气系统1为全厂气动阀门、仪表提供气体；化水系统2为机组提供净化水；循环水系统3为机组提供冷却水；油系统4为汽轮机提供控制油和润滑油系统；凝结水给水系统5是凝汽器的排水经升压后给入锅炉的系统；锅炉除灰系统6是锅炉受热面除灰和输送系统；锅炉烟风系统7为余热锅炉的热风管道系统；抽真空系统8为控制凝汽器真空系统；大旁路系统9为汽轮机紧急安全隔离系统；汽轮机系统10为汽轮机的蒸汽系统；并网系统11为机组的电气控制系统。
[0031] 如图1所示，启动为在中控室设置一键启动按钮，启动时按动一下，机组按照压缩空气系统1、化水系统2、循环水系统3、油系统4、凝结水给水系统5、锅炉除灰系统6、锅炉烟风系统7、抽真空系统8、大旁路系统9、汽轮机系统10和并网系统11顺序启动，最后机组安全稳定运行。
[0032] 第一步为启动压缩空气系统1，中控发出机组启动信息后，压缩空气系统内的空气压缩机开始启动，为主厂房储气罐、锅炉控制储气罐、化水车间储气罐提供压缩空气。空气压缩机本身设置压力临界点，空气压缩机在≤0.6MPa自启，≥0.8MPa自停。其中，主厂房储气罐为主厂房内气动阀门、仪表提供高压气体；锅炉控制储气罐为锅炉本体的气动阀门、仪表提供高压气体；化水车间储气罐为化水车间内气动阀门、仪表和多介质过滤器、活性炭过滤器的反洗和离子混合交换器清洗提供高压气体。
[0033] 待第一步所有指令完成并反馈至中控室后，自动执行启动化水系统2指令。化水车间根据原水箱内水位(2.2m≤水位≤3.5m)自动识别是否启动或停止原水泵，以及根据循环水池的水位是否达到设定值(1.8m≤水位≤3.5m)自动识别是否启动循环水池给水泵，水位满足要求后，制纯水装置系统启动，以满足除盐水箱的水位要求(1.0m≤水位≤4.5m)。
[0034] 待除盐水箱水位在要求范围内后，系统自动进入循环水系统3启动程序，循环水系统3接到启动信号后，将循环水泵进口阀门全开，开启循环水泵及出口电动阀、凝汽器左右侧的进出口电动阀、冷却塔进水阀，然后开启变频冷却风机，冷油器、发电机和发电机空气冷却器的冷却水开启。
[0035] 循环水系统启动后，开始启动汽轮发电机组的油系统4，如果油温过低和转子有挠曲，可提前开启本系统，以提高油温和用盘车直轴。本系统接到启动信号后，自动识别主油箱液位是否达到设定值(设定值≥1,5m)，达到后自动启动高压油泵。当高压油泵油压＞1.7MPa及润滑油压≥0.055MPa时，开启顶轴油泵；当顶轴油压＞9.5MPa时，开启盘车电机，当冲转后转速≥30r/min，自停盘车电机；转速≥210r/min，顶轴油泵自停，转速≥2980r/min，高压油泵停止(投入联锁)；高压油压＜1.7MPa自启高压油泵。
[0036] 待油系统4启动完成后，启动凝结水给水系统5，自动识别凝汽器热井水位当水位≥600mm时，凝结水泵启动；根据除氧器水位和汽包水位，高压给水泵(变频)启停止；
[0037] 上述系统准备完毕后，锅炉的热源开始准备启动，锅炉除灰系统6启动，具体为启动拉链机，随后启动星型卸料器、振打装置、料位计检查校验开始。
[0038] 待锅炉除灰系统6正常运行且锅炉积灰在合理水平时，开启锅炉烟风系统7。在锅炉升温升压暖管过程中，锅炉旁路风门、出口风门、进口风门全部打开，在升温升压过程中逐步关小旁路风门，此时开启向空排汽阀门，开启过热器出口集箱隔离阀门，开启主蒸汽管的沿途疏水，开启分汽缸进汽阀，开启主厂房内疏水阀，开启汽轮机进汽电动阀门，当主蒸汽压力≥0.6MPa时，关闭向空排汽阀门，投入联锁(在1.5MPa≤汽包压力≤1.7MPa时关闭联锁)。
[0039] 机组准备进入冲转阶段，上述暖管过程进行到主蒸汽压力≥0.8MPa时，投入抽真空系统8。辅助抽汽器进汽电阀开(全开3s后)，凝汽器至辅抽空气电动阀开，当真空度≥-45Kpa，投入轴封供汽系统，开启均压箱排凝汽器疏水，开启新蒸汽进均压箱隔离阀；均压箱温度≥105℃，开启前后轴封供汽阀，开启轴封加热器抽风机(一用一备)，投入多级水封装置；当真空度≥-80KPa，主抽汽器进汽电阀打开，然后凝汽器至主抽空气电动阀开，关闭辅抽空气电动阀，关闭辅助抽汽器进汽电阀；投入辅助设备和真空系统联锁，当真空度≥-80KPa开启辅助抽汽器，真空度≤-90KPa关停辅助抽汽器。
[0040] 在暖管过程中，大旁路系统9为一直为全开状态。主蒸汽手动隔离阀开，主蒸汽气动调节阀与主蒸汽压力≤1.0MPa，利于疏水回收；正常后主蒸汽气动调节阀与主蒸汽压力≤1.4MPa，检查主蒸汽大旁路减温水手动阀(开)，关闭沿路疏水阀和锅炉紧急排空阀；真空度≥-75KPa时，停用主蒸汽大旁路系统9，真空度≤-80KPa时再投用主蒸汽大旁路系统9。
[0041] 上述所有系统均正常运行后，汽轮机冲转工作即将开始，即汽轮机系统10开始工作。当主蒸汽温度≥280℃及主蒸汽压力≥0.9MPa时，汽轮机自动挂闸，高压安全油建立，自动主汽门两侧全开，自动触动运行按钮“FUN”，调速系统按检测汽缸壁温度分冷态、温态、热态三种状态，自动按升速率升到3000r/min，当转速≥2980r/min自动停高压油泵，转速≥210r/min自动停顶轴油泵，转速≥30r/min自动停盘车。
[0042] 最后一步便是并网系统11启动并网，当汽轮机转速达到3000r/min信号给出，高压联络柜信号正常，励磁系统信号正常，发电机信号、绝缘试验结果正常，上述工作完成后，励磁系统自动启动，发电机定子(待并侧)电压等于10000V后，自动并网系统自启动：发电机出口侧和电站母线侧电压、频率、相位角相同时，自动合闸并网输电，关闭大旁路系统9，主蒸汽升温升压，负荷≥1000KW，主蒸汽压力≥1.30MPa，此时投入上述分步骤的各项联锁保护(电、仪)和调速系统，根据主蒸汽压力调整负荷装置，主蒸汽压力等于1.30MPa定压运行。
[0043] 水泥余热发电站全自动控制方法为按(压缩空气系统1，化水系统2，循环水系统3，油系统4，凝结水给水系统5，锅炉除灰系统6，锅炉烟风系统7，抽真空系统8，大旁路系统9，汽轮机系统10和并网系统11)顺序启动每个子系统，当前一步子系统启动完成后，分散控制系统(DCS)会根据启动完成的条件判断上一个子系统是否启动完成，如果启动完成，会发出启动完成指令，允许启动下一步，直到整个机组启动完成(每个子系统的启动程序里包含小的顺序启动控制程序)。启动完成后，机组会自动运行，当运行参数偏离设计值时，系统会根据预先设定好的程序进行自我调整，一旦某些监控指标超过限位值，可自动按照启动的反顺序进行停机来保护机组。
[0044] 水泥余热发电站全自动控制系统的热工控制由可编程控制系统(PLC)、分散控制系统(DCS)、数字式电液控制系统(DEH)、汽轮机安全检测仪表(TSI)实现。通过分散控制系统(DCS)编程，在中控操作界面分为：循环水，油系统，暖管，抽真空，汽机启动，电气并网共六步，实现机组的自动化启停和运行。
[0045] 其控制方式为全厂采用机、炉集中控制方式，电气控制系统(ECS)通过通讯方式进入DCS系统监控，机组及其辅助设备和系统的正常运行以DCS操作员站为监控中心；化水系统采用全自动控制，并与中控DCS进行通讯，在中控室统一监控；电气保护系统没有设置独立后台，采用与中控PLC进行通讯，在中控室统一监控。
[0046] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
