NB∕T 10299-2019 螺杆膨胀机（组）调速控制系统技术规范(能源).pdf

ICS 27.040 K59 NB 中 华 人 民 共 和 国 能 源 行 业 行 业 标 准 NB/T 102992019 螺杆膨胀机（组）调速控制系统技术规范 Governing system specifications of screw expander（unit）2019-11-04 发布 2020-05-01 实施 国家能源局 发 布 NB/T 102992019 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 总则.2 5 控制系统的结构和性能要求.3 6 调速控制系统应用功能.5 7 验收和技术资料.6 NB/T 102992019 II 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国螺杆膨胀机标准化技术委员会（SAC/TC512）归口。本标准负责起草单位：深圳能源集团股份有限公司。本标准参加起草单位：江西华电电力有限责任公司、江西华电螺杆发电技术有限公司 本标准主要起草人：苏坚 胡达 赖华欣、孙艳超 本标准为首次制定。NB/T 102992019 1 螺杆膨胀机(组)调速控制系统技术规范 1 范围 本标准规定了螺杆膨胀机（组）调速控制系统的结构、性能指标、应用功能、试验和验收等技术要求。本标准适用于工质为汽水两相、饱和蒸汽或过热蒸汽的螺杆膨胀机（组），非水为工质（如低沸点工质）的有机郎肯循环螺杆膨胀机（组）也可参考使用。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 4208-2017 外壳防护等级（IP代码）GB/T 17626.3 电磁兼容 测量和试验技术 射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T 17626.11 电磁兼容 测量和试验技术 电压暂降、电压中断、电压变化的抗扰度试验 GB/T 30554-2014 螺杆膨胀机 术语 3 术语和定义 GB/T 30554-2014界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 调速控制系统相关术语和定义 3.1.1 调速控制系统调速控制系统 governing governing systemsystem 将控制信号按特定方式转换成进汽阀门位置的设备总和。包括测速元件、控制系统、阀门执行机构等。3.1.2 控制系统控制系统 control systemcontrol system 控制系统是调速控制系统的重要组成部分。控制系统接受机组的运行参数，经过逻辑运算输出信号驱动阀门执行机构实现控制功能。3.1.3 控制周期控制周期 control circlecontrol circle 控制周期是控制系统从数据采集到控制运算再到输出信号循环一次的执行时间。3.1.4 主控制器主控制器 c co ontrntro ol unitl unit 主控制器是控制系统的控制中枢。它按照机组设定的组态程序，完成逻辑和算术运算功能，通过I/OI/O 模件实现控制功能。同时检查电源、存储器、I/OI/O 模件的状态。NB/T 102992019 2 3.1.5 可用率可用率 availabavailabilityility 系统正确执行功能的时间和计划执行该功能的总时间之比，用百分比表示。可用率表明在外部资源保证的前提下，系统可执行规定功能状态的能力。3.2 其它专业术语和定义 3.2.1 阀位控制阀位控制 valve position controlvalve position control 以调节阀开度作为被调量，手动设定调节阀开度，简称阀控方式。3.2.2 速度控制速度控制 speedspeed controlcontrol 机组启动控制和升降转速控制。3.2.3 负荷控制负荷控制 load controlload control 以发电机功率为被调量，按设定的变化率，自动控制发电机输出功率等于给定值。3.2.4 压力控制压力控制 pressure pressure cocontrolntrol 以进汽压力（主汽阀前压力）为被调量，按设定的目标值和变化率调整蒸汽压力。3.2.5 同期控制同期控制 synchron controlsynchron control 在调速控制系统的支持下，实现发电机自动同期并网的控制系统。4 总则 4.1 调速控制系统选配原则 4.1.1 为满足螺杆膨胀机组实现启动、速度控制、负荷控制的要求，提高机组运行的可靠性、经济性、可控性和负荷调整的适应性，调速控制系统应采用技术成熟、可靠的控制系统。4.1.2 调速控制系统的功能、性能和整体方案，应与螺杆膨胀机组的主体结构相适应。并根据机组的容量、类型、结构特点和实际应用需求，确定调速控制系统的功能和性能指标。4.1.3 在实现相同功能的条件下，调速控制系统应选用可靠性高、结构简单、易于维护的系统。调速控制系统的设计、控制逻辑的组态和调试，应为熟悉螺杆膨胀机组的专业单位。4.2 调速控制系统的基本要求 4.2.1 测量仪测量仪表表 4.2.1.1 测速探头可选用磁电式测速探头，根据螺杆膨胀机组类型合理选择测速探头的数量。4.2.1.2 测量仪表量程和精度应满足机组不同工况下的要求。测量仪表与控制系统间应设置必要的接线盒（箱）。配置必要的就地显示仪表。4.2.1.3 所有仪表均应校验合格，并在有效检验期内使用。4.2.2 控制系统控制系统 NB/T 102992019 3 4.2.2.1 控制系统的重要组成部分，如电源、主控制器、通讯网络是否采用冗余配置应由供需双方商定。4.2.2.2 参与控制和保护的关键工艺参数应按冗余变送器及输入通道配置，输入应配置在不同的输入模件中；重要工艺参数应尽可能冗余配置。4.2.2.3 控制系统出现硬件或软件故障时，应不会丧失保护功能，并能保证机组实现安全停机。4.2.2.4 安装于室内控制系统的射频电磁场辐射抗扰度试验，满足 GB/T 17626.3 一般试验等级 2 级要求、数字无线电话试验等级 2 级要求。4.2.2.5 安装于工业现场的控制系统的射频电磁场辐射抗扰度试验，满足GB/T 17626.3一般试验等级3级要求、数字无线电话试验等级3级要求。4.2.2.6 安装于室内和工业现场的控制系统的电压暂降和电压变化抗扰度试验，满足GB/T 17626.11的2类要求。4.2.3 阀门执行机构阀门执行机构 4.2.3.1 阀门执行机构可根据机组的结构特点和实际应用条件来确定，驱动方式可选用电动、气动或液动方式。4.2.3.2 阀门执行机构应具有响应速度快、线性好、定位精度高的特点，满足机组运行要求。4.2.3.4 开关型执行机构应只有全开、全关两个位置，调节型执行机构在行程范围内可控制在任意位置。5 控制系统的结构和性能要求 5.1 系统结构 控制系统应由工作站、通讯网络、主控制器、I/O 模件等构成。5.2 机柜 5.2.1 机柜的外壳防护等级，室内应满足 GB/T4208-2017IP52 要求,室外应满足 IP56 要求，电子设备间应满足 IP42 要求。机柜应尽可能远离高压柜、动力设备和高频设备。5.2.2 机柜内的弱电端子排物理上应与控制、电源供电回路的端子排分开。所有继电器、备用开关和设备的备用接点应引致端子排上。机柜内各设备标志明晰、布置合理，方便接线、汇线和布线以及其它操作。5.2.3 机柜内端子排、电缆夹头、电缆走线及接线槽均应采用阻燃型材料。5.2.4 机柜内电源电缆、输入/输出电缆、动力电缆和接地线必须合理布线，以减少外部环境信号对电缆的干扰以及各种电缆之间的相互干扰。5.2.5 机柜应有独立的安全地、屏蔽地及相应接地铜排。调速控制系统可采用中心接地汇流排的方式，实现系统的单点接地。电缆屏蔽层应在机柜单点接地。NB/T 102992019 4 5.3 人机接口 5.3.1 操作员站是操作人员对被控对象进行控制操作的工具和手段，应能实时监测机组及其辅助系统和设备的运行状态，并具有如下基本功能：a）控制操作功能 b）显示功能 c）报警功能 d）打印存储功能 5.3.2 操作员站应采用先进成熟的计算机工作站或工业控制计算机，操作系统宜采用开放、标准的操作系统，应至少配置以下设备：a）显示器 b）处理器 c）键盘和鼠标 5.3.3 操作员站的按键、键盘或鼠标等手段发出的操作指令应在不大于 1s 的时间内被执行，操作指令从发出到执行确认的响应时间应不大于 2s，画面显示的实时数据的刷新周期不大于 1s。5.3.4 工程师站应具有控制算法应用软件的组态、编译、下载、调试，以及控制参数的设置、调整等基本功能。5.3.5 工程师站如与操作员站采用相同硬件类型时，可与操作员站兼容使用。工程师站应设置软件保护密码，设置权限管理。5.4 主控制器 5.4.1 冗余配置的主控制器应双向勿扰切换。控制和保护功能不应因冗余切换而丢失或延迟。5.4.2 主控制器因电源故障重新受电后，应能自动恢复正常工作而无需人为干预。5.4.3 主控制器应具备完善的诊断功能，提供诊断信息和故障码。5.4.4 主控制器采用的存储器 RAM 应保证在无电源的状态下,至少三个月组态数据不会丢失。5.4.5 主控制器应能在线修改应用软件中的可调整参数，如 PID 参数、延时和脉冲宽度时间、仪表量程等。5.4.6 主控制器的处理能力应满足控制周期不大于 250ms。5.4.7 主控制器在最大负荷运行时，负荷率不应超过 60%，平均负荷率不超过 40%。5.4.8 主控制器的通信负荷率不应超过 20%5.5 电源 5.5.1 冗余配置的电源装置应能接受两路交流 220V、50Hz 单相电源，其中一路来自不停电电源（UPS）。两路电源在电源装置内应能互为备用并能自动无扰切换。5.5.2 电源装置应为控制系统提供直流电源，并具有 30%40%的裕量，满足设备负载的要求。两套直流电源应分别由两路交流电源提供。5.5.3 电源装置应为调速控制系统相关的仪表和设备提供交流或直流供电。NB/T 102992019 5 5.5.4 电源装置应为机柜内 I/O 模件、主控制器、通信模件提供电源，任一通道电源故障不应影响其他通道正常工作。5.6 输入/输出（I/O）模件 5.6.1 I/O 模件包括模拟量、开关量以及热电偶、热电阻、转速、振动等类型的模件。5.6.2 I/O 模件应能完成数据扫描、整定、线性化、热电偶冷端补偿、质量判断、工程单位转化等功能。5.6.3 I/O 模件应具有电源状态、I/O 通道状态、模拟量信号开路和短路、输入信号超限等诊断信息，并能通过 LED 指示显示。5.6.4 I/O 模件输入通道、输出通道及其工作电源，均应互相隔离。输入信号与内部电路均应采取光电隔离或其它隔离。开关量输出信号采用电隔离输出。5.6.5 I/O 模件的供电回路应配置适当的熔断器，熔断器的更换无需拆拔其它组件。5.6.6 I/O 模件在误加 250V 直流电压或交流峰-峰电压时，应不损坏电源和整个系统。5.6.7 每种 I/O 点裕量不少于 10%，I/O 模件槽裕量不少于 10%。6 调速控制系统应用功能 调速控制系统完成机组从静止开始升速直至机组带满负荷全过程的监控保护功能。6.1 控制方式控制方式 6.1.1 自动控制 自动控制根据机组的运行参数按设定的启动曲线，机组启动、升速、带负荷全过程。在自动控制方式下也可进行人为干预。6.1.2 操作员自动控制 6.1.2.1 操作员自动控制是机组的基本控制方式，操作员根据机组状态设定目标转速、目标负荷，完成机组转速和负荷闭环控制。6.1.2.2 操作员自动控制也可纳入自动控制方式，作为自动控制方式下的人为干预手段。6.1.3 手动控制 手动控制即操作员手动操作控制机组的调节阀开度，实现负荷开环控制，又称阀位控制。6.2 控制功能控制功能 6.2.1 转速控制 NB/T 102992019 6 包括启动控制、升速控制和定速控制。转速应能在额定转速上、下 3%范围以内进行调整且满足自动同期装置的要求（驱动发电机组）；转速应能在满足需方要求的商定范围以内进行调整（驱动非发电机组）。6.2.2 负荷控制 包括升、降负荷控制和稳定负荷控制。当发电机孤立运行时，从空负荷到满负荷之间（包括两者）所有负荷下的转速稳定；当发电机并网或与其它发电机并列运行时，负荷能稳定输入电网。6.2.3 压力控制 6.2.3.1 定压控制：改变调节阀的开度来升、降负荷，保持新蒸汽压力恒定。6.2.3.2 滑压控制：保持调节阀的开度不变或基本不变，负荷随新蒸汽压力变化而变化。6.2.4 同期控制（驱动发电机组）接受同期装置的同期信号，实现机组同期并网。6.3 保护功能保护功能 6.3.1 当调速控制系统故障、转速信号故障、调速控制系统电源失去或机组安全监视装置发出信号时，应产生调速控制系统跳机保护信号。6.3.2 任何控制方式下，机组保护功能不应退出，不应设置保护“投切”按钮。6.4 试验功能试验功能 6.4.1 在不妨碍机组运行的情况下，主汽阀、调节阀局部进行活动试验，检查阀门能否自由活动。6.4.2 供方应规定阀门活动试验的限制条件、试验周期和方法。6.5 接口功能接口功能 6.5.1 同期接口（驱动发电机）。6.5.2 数据通信接口。6.5.3 安全监视装置接口。6.5.4 远程诊断接口，可由供需双方商定。7 验收和技术资料 7.1 验收验收 7.1.1 供方负责调速控制系统的安装、试验和调试，需方可在合同中规定要求参加“观察”和“见证”试验过程，调速控制系统的试验结果和数据需经供需双方共同认可。NB/T 102992019 7 7.1.2 验收应在调速控制系统随机组稳定运行一段时间后进行，具体时间由供需双方商定。7.1.3 系统功能和性能的考核应在保质期内进行，质保期应从验收完成开始，为期 12 个月。7.1.4 可用率的统计在调速控制系统投入正常使用后进行，计时开始时间可由供需双方商定。统计范围只限系统本身，不包括接入系统的变送器和执行器等现场设备。7.2 技术资料一般应包括以下内容：技术资料一般应包括以下内容：a)调速控制系统硬件手册；b)调速控制系统设备清单和备品备件设备清单；c)调速控制系统的控制组态手册；d)调速控制系统组态生成软件；e)调速控制系统控制逻辑图、系统接线图和 I/O 清单；f)调速控制系统说明书、操作手册、维护手册。其中，c）、d）、e）、f）部分的资料可由供需双方商定。建议需方接受供方专业人员的指导维护。_