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鏈條鍋爐、汽機控製方案
浙江威盛自動化有限公司
一、前言
某熱電廠於2004年9月建成兩台35T鏈條鍋爐和一台6MW汽機，使用我們公司的DCS係統。
一、控製的基本特點
guoluzuoweinengyuandonglizhuanhuandezhongyaoshebei，qizhenggeyunxingzhuangkuangduiyushengchandeanquan，wendinggaoxiaojuyoujuedingxingdeyiyi。duiyuliantiaolu，heqitaleixingdeguoluxiangbijiao，tadezhuyaotedianshiyunxingjiaoweiwending，fuhekeyijiaodafanweidetisheng。danshiqijiaodadezhihoufanying，juedinglezaitiaojiekongzhifangmiandenandian。jiaoduoderanliaogonggeishebei，fengyanpeibiqingkuang，shunxuqidonghejinjitingludeshunkongwenti，yizhishigeyingyongchangkuang，keyandanwei，jizidonghuaxingyebuduanyouhuadezhuti。genjuwomendechangqixianchangshijianzongjie，duiyuzhongyaliantiaolu，womenkaipiledudaodezhengtikongzhimoshiyingyongyuxianchang，yunxingxiaoguojiaoweilixiang。
汽機做為發電機的動力設備，其運行穩定具有非常重要的意義，所以保證其在額定轉速（3000RPM）下運行是極其重要的，超過3360RPM即會造成飛輪事故的產生，低於2700RPM便對並網發電造成影響，而它的潤滑油係統也是保證汽輪機正常運行的一個前提條件。
1、 工藝簡介
本生產裝置包含以下幾個工序：
鍋爐：鍋爐總貌、汽水係統、煙風係統。
汽機：汽機總貌、潤滑油係統、除氧給水係統、減溫減壓係統。
3、工藝對控製係統的要求
a、實現各個單元操作的集中監控，包括：溫度、壓力、流量、液位等物理量的監測與控製。動態參數檢測、控製必須準確、可靠。
b、必要的遙控措施,對突發事件如停電等，係統應采取相應的保護措施，確保在緊急情況下或需要的時候對一些關鍵的控製點（閥門、馬達等）實施遙控。
c、配置必要的報警和聯鎖。
d、重要參數的記錄和方便地查閱其實時趨勢和曆史趨勢。
e、可隨時監測有關單元的有關參數或重要設備的運行情況。
f、控製係統操作簡單，參數設置、調整方便，便於操作，人性化的操作界麵。
g、操作員站顯示整個生產工藝流程，修改和打印各種有關參數。
二 係統組成
1、係統配置
本項目控製係統采用的是FB-2000NS DCS。該係統能夠實現連續控製、piliangkongzhiheluojikongzhidengduozhongkongzhisuanfa。genjudaikongzhidiandegongyiliuchengtu，yugongyijishurenyuanrenzhenxizhidifenxileshengchangongyiduikongzhideyaoqiu，helidishejilefangbianyucaozuogongjianshi、操作的流程圖畫麵。本工程采用2個控製站、2gecaozuozhan，caozuozhanhekongzhizhanchuyutongyizhongkongshinei，liangcaozuozhanshiwanquanduidengde，qizhongrenyiyitaicaozuozhanjunkejianzuogongchengshizhan。kongzhizhanyucaozuozhanzhijianyouCNET雙shuang重zhong化hua冗rong餘yu的de過guo程cheng控kong製zhi網wang連lian接jie。我wo們men從cong生sheng產chan更geng為wei可ke靠kao和he經jing濟ji方fang麵mian考kao慮lv，主zhu控kong製zhi器qi采cai用yong熱re備bei冗rong餘yu。其qi作zuo用yong是shi當dang主zhu板ban發fa生sheng故gu障zhang時shi，冗rong餘yu板ban會hui自zi動dong投tou入ru工gong作zuo，以yi確que保bao係xi統tong穩wen定ding可ke靠kao地di運yun行xing。其qiDCS的硬件配置為：
鍋爐： FB-2001NS2塊，FB-2005NS網卡2塊，
FB-2010NS-8塊，FB-SC14NS-8塊；
FB-2020NS-7塊，FB-SC20NS-7塊；
FB-2030NS-8塊，FB-SC30NS-8塊；
FB-2040NS-5塊，FB-SC43NS-5塊。
汽機： FB-2001NS2塊，FB-2005NS網卡2塊，
FB-2010NS-12塊，FB-SC14NS-12塊；
FB-2020NS-2塊，FB-SC20NS-2塊；
FB-2030NS-8塊，FB-SC30NS-8塊；
FB-2040NS-4塊，FB-SC43NS-4塊。
這樣就構成了一套分布式數據采集與控製係統。另外現場有一台6KVA UPS在(zai)線(xian)式(shi)不(bu)間(jian)斷(duan)電(dian)源(yuan)，所(suo)有(you)模(mo)擬(ni)量(liang)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)隔(ge)離(li)模(mo)塊(kuai)後(hou)，進(jin)入(ru)輸(shu)入(ru)端(duan)子(zi)板(ban)，且(qie)所(suo)有(you)模(mo)擬(ni)量(liang)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)均(jun)通(tong)過(guo)隔(ge)離(li)模(mo)塊(kuai)，進(jin)入(ru)現(xian)場(chang)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)。現(xian)場(chang)控(kong)製(zhi)站(zhan)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)圖(tu)如(ru)下(xia)：
2. DCS係統規模
鍋爐：AIN： 114個
AOU： 24個
DIN： 128個
DOUT：96個
汽機：AIN： 168個
AOU： 8個
DIN： 128個
DOUT：64個
二、控製方案
鏈條爐控製的實施方案
1．汽包水位控製
汽包水位的控製任務是：使給水流量適應鍋爐的蒸發量，以維持汽包水位在允許的範圍內保持給水穩定；另外是抗擾動性及負荷變化的虛假水位。 汽包水位的控製方案采用三衝量給水串級控製係統和水位單衝量結合的方式。三衝量鍋爐汽包給水自動控製係統，是以汽包水位H為主控信號，蒸汽流量D為前饋控製信號，給水流量Wweifankuikongzhixinhaozuchengdekongzhixitong。tacaiyongzhengqiliuliangxinhaoduigeishuiliuliangjinxingqiankuikongzhi，dangzhengqifuheturanfashengbianhua，zhengqiliuliangxinhaoshigeishuitiaojiefayikaishijiuxiangzhengquefangxiangyidong，jizhengqiliuliangzengjia，geishuitiaojiefakaida，dixiaoleyouyu“虛假水位”引yin起qi的de反fan向xiang動dong作zuo，因yin而er減jian小xiao了le水shui位wei和he給gei水shui流liu量liang的de波bo動dong幅fu度du。當dang由you於yu水shui壓ya幹gan擾rao使shi給gei水shui流liu量liang減jian少shao的de信xin號hao，開kai大da給gei水shui閥fa門men，使shi給gei水shui量liang保bao持chi不bu變bian。另ling外wai，給gei水shui流liu量liang信xin號hao也ye是shi調tiao節jie器qi動dong作zuo後hou的de反fan饋kui信xin號hao，能neng使shi調tiao節jie器qi及ji早zao知zhi道dao控kong製zhi的de效xiao果guo，所suo以yi三san衝chong量liang給gei水shui控kong製zhi係xi統tong，調tiao節jie器qi動dong作zuo快kuai，還hai可ke以yi避bi免mian調tiao節jie過guo頭tou，減jian少shao波bo動dong和he失shi控kong。這zhe樣yang，汽qi包bao水shui位wei很hen少shao受shou到dao影ying響xiang。三san衝chong量liang給gei水shui控kong製zhi係xi統tong主zhu回hui路lu簡jian化hua方fang塊kuai如ru圖tu：
另外，當鍋爐處於低負荷運行時，水位控製係統可自動切換到單衝量調節。當發生負荷的突增、tujiangqingkuangshi，wangwanghuiyinqijiaogaodeshuiweibodong，zheshidancaiyongjingdiandesanchongliangkongzhi，nanyikefuganraoyinsushuiweidedaraodong，cishi，ketongguochengxuzongheyibiaoshurudekeguanxinxi，qiangxingshanglahuoxialageishuifaweizhi，fangzhishuiweixiajianghuoshangshengguokuai。
單衝量汽包水位控製主要用於給水流量，主汽流量等儀表的損壞，檢修或者啟停時的控製。
2、爐膛負壓控製
lutangfuyacaiyongchuanjikongzhidefangshi，jiangyicifengheercifengjinxingxiangjiadezonghezuoweizhutiaojiehuiludeceliangzhi，yifuhuilulutangfuyadetiaojieshuchuzuoweigeidingzhi，tiaojieshuchudaoyinfengbianpinshurugaibianqizhuansu。dadaogaibianyinfengliangdemude，congerweichilutangfuyadewending。qifangkuangturuxia：
爐膛負壓串級調節框圖
3、過熱蒸汽汽溫控製
。過熱器蒸汽溫度串級控製係統方塊圖：
說明：ｆ１ ：煙氣流量和溫度變化的擾動
ｆ２ ：入口蒸汽流量和溫度的擾動
ｆ３ ：減溫水壓力變化的擾動
θ０ ：入口蒸汽溫度
θ１ ：出口蒸汽溫度
θ２ ：減溫器出口溫度
qiwenzidongtiaojiezhong，juyoudaoqianweifenxinhaodeshuangchongliangqiwenzidongtiaojiexitongdetiaojiezhiliangyijingnengmanzushengchanshangdeyaoqiu，dedaoleguangfandeyingyong。ruguoyinjianwenqizhibeitiaoliangcewendianzheduanquyudechiyanheguanxingjiaoda，yaoqiujinyibujianxiaodongtaipianchashi，keyicaiyongchuanjiqiwenzidongtiaojiexitong，gaixitongdetiaojieqizhengdingyejuyoujiaodadelinghuoxing。
如圖所示串級汽溫自動調節係統和雙衝量汽溫自動調節係統的區別是不用微分器，而多用了一個副調節器，減溫器後的導前溫度信號θ2送到副調節器，主汽溫信號θ1送至主調節器。副調節器的給定信號由主調節器來校正，副調節器直接控製電動執行器以操縱減溫水調節閥。
在串級汽溫自動調節係統中，由減溫器、變送器2、副調節器、電動執行器構成快速副回路，它能盡可能地消除減溫水側的擾動，對過熱汽溫起粗調作用，副調節器一般采用比例或比例微分調節器；zhutiaojieqidezuoyongshizuihoubaochiqiwenweigeidingzhi，duiqiwenqixitiaozuoyong，yibancaiyongbilijifenhuobilijifenweifentiaojieqi。yinweiyibanduizhuqiwendetiaojiezhiliangyouyangeyaoqiu，duijianwenqihoudeqiwenzewuyangeyaoqiu，yunxuyoujingcha。
當主汽溫θ1或導前汽溫θ2升高時，要求減溫水調節閥開大，使調節的結果θ1和θ2恢複到給定值，反之亦然。形成的負反饋閉環係統如圖所示。主調節器輸入回路的“正―反”作用開關應置於“反”方向；副調節器輸入回路的“正―反”作用開關應置於“正”方向。
3．燃燒控製係統
燃燒部分的控製是整個設備控製的核心。影響整個設備改變的因素較多，而且整個過程是一個大滯後的調節，采用傳統的PID，串chuan級ji控kong製zhi等deng效xiao果guo都dou不bu是shi很hen理li想xiang，會hui出chu現xian超chao調tiao節jie，大da波bo動dong的de現xian象xiang產chan生sheng。根gen據ju現xian場chang的de分fen析xi，我wo們men采cai用yong了le主zhu蒸zheng汽qi流liu量liang和he壓ya力li的de聯lian合he控kong製zhi來lai實shi現xian整zheng個ge燃ran燒shao係xi統tong的de主zhu輔fu式shi控kong製zhi。
主要的控製策略原理為：womenxuyaoshedingyigemubiaodeliuliangkongzhizhi，mubiaoliuliangdejisuanshizaidangqianliuliangdejichushang，tongguoduidangqianyalidebianhualvdedaxiaojinxingliuliangxiuzheng，jidangyalibianxiaoshi，qibianhualvweizhengzhi（上次檢測值-當前檢測值），同(tong)時(shi)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)增(zeng)益(yi)放(fang)大(da)，計(ji)算(suan)後(hou)的(de)數(shu)值(zhi)與(yu)當(dang)前(qian)流(liu)量(liang)進(jin)行(xing)累(lei)加(jia)後(hou)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)中(zhong)心(xin)點(dian)的(de)自(zi)尋(xun)優(you)平(ping)衡(heng)態(tai)。根(gen)據(ju)整(zheng)個(ge)工(gong)藝(yi)實(shi)際(ji)狀(zhuang)況(kuang)，確(que)定(ding)所(suo)需(xu)的(de)燃(ran)料(liao)的(de)中(zhong)心(xin)量(liang)值(zhi)，根(gen)據(ju)風(feng)煤(mei)的(de)比(bi)率(lv)值(zhi)確(que)定(ding)所(suo)需(xu)鼓(gu)風(feng)的(de)總(zong)量(liang)值(zhi)。按(an)照(zhao)設(she)計(ji)的(de)一(yi)、二次風的分配比例進行運算，調整鼓風量的大小（一次風）。這是保證整個係統穩定運行的主線。
對於壓力的調節，采用對主線在燃料供給，風量供給的中心值進行修正的原則。 主zhu汽qi壓ya力li作zuo為wei給gei煤mei修xiu正zheng的de串chuan級ji給gei定ding，通tong過guo爐lu膛tang溫wen度du的de串chuan級ji主zhu回hui路lu控kong製zhi，有you效xiao的de對dui壓ya力li變bian化hua，媒mei質zhi變bian化hua所suo引yin起qi的de運yun行xing波bo動dong給gei予yu消xiao除chu。同tong時shi根gen據ju相xiang同tong的de比bi例li幅fu度du控kong製zhi總zong風feng量liang的de大da小xiao。
為了保證燃燒效果的最佳，采用根據排煙的含氧量大小，對二次風進行調整的方法，使燃燒始終處於較為經濟的狀態。
具體的調節原理圖如下所示：
汽機控製的實施方案
1．減溫減壓控製
減溫減壓控製調節回路采用單衝量調節方式，較為經典和簡單。原理方框圖如下：
減壓控製也為單回路調節，原理框圖與減溫相同。
2．除氧器的液位、壓力控製
除氧器的液位，壓力控製采用單回路控製模式。原理框圖略。
五、畫麵構成
1、 鍋爐工藝上有鍋爐總貌、汽水係統、煙風係統、參數表一起8個畫麵（兩台鍋爐）。
汽機工藝上有汽機總貌、潤滑油係統、除氧給水係統、減溫減壓係統、參數表1、參數表2、聯鎖邏輯、趨勢圖一起8個畫麵。
2、 動態數據：在流程圖上相應處顯示。
3、 動態畫麵的鍵接：在每幅畫麵上做按鈕，可相互切換。
4、 點擊工藝流程圖上相應的調節閥，既可彈出PID畫麵，可在線修改給定值和輸出值。
六、報表
將102個參數按分組生成報表(鍋爐工藝40個，汽機工藝62個），8小時打印。
七、趨勢
根據用戶要求進行分組，鍋爐工藝的曆史趨勢畫麵具備32個比較重要參數的曆史趨勢，汽機工藝的趨勢畫麵上是有13個參數的曆史數據趨勢，這些曆史數據以每一秒采集一次的周期顯示在曆史趨勢圖上
八、報警 根據客戶要求，采用聲音報警及畫麵報警提示，一共是對138個信號參數進行了報警設置，其中鍋爐工藝站上是32個參數，汽機工藝站上是67個參數。
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