PDF《余热电站集散型控制系统应用》

1 余热电站集散型控制系统应用 The application of distributed control system about the electric station using remain heat 洛阳大学电子系 董锦凤 Electrical engineering department of Luoyang university Dong JinFeng 中信重机自动化公司 于小环 Automation engineering compang of heavy machinery in China Yu XiaoHuan 摘要:本文介绍了余热电站集散型控制系统的构成和设计要点.

该系统由监控层和过 程控制层并配以少量现场仪表和控制设备构成,可实现对两台锅炉和一台汽轮机―― 发电机组及其辅助设备的自动控制和集中监控.文中还对循环流化床锅炉重要回路的 控制策略做了详细的描述. 关键词:集散型控制系统 监控层 过程控制层 余热电站 中图分类号:TP277 文献标识码:A Abstract : The structure and design essentials to this electric station using remain heat of the distributed control system is introduced in this paper. The system is composed of supervise and control layer, process control layer with a few field meters and control instruments. The DCS can realize supervising of the technology process, automatic controlling of two boilers and a steam turbineCgenerator group with assist equipments. The control tactics of important loop about cyclic mobile layer boiler is described in detail. Key Words: Distributed control system Supervise and control station Process control station electric station using remain heat 1.引言 余热电站是近年来国内普遍采用的一种环保节能措施.本系统中余热电站采用 两炉一机的配置,即一台

75 吨前置式循环流化床补燃锅炉和一台

4 吨余热锅炉,以 及由一台抽汽凝汽式汽轮机和一台发电机组成的汽轮机――发电机组.循环流化床锅 炉是一种环保型工业锅炉,具有燃烧效率高,适应煤种宽,氮氧化物排放量低的优点, 但同时也具有燃烧控制复杂,易结焦、磨损严重的缺点.根据该系统的特点和目前汽 轮发电机的控制水平,该系统采用集散型控制系统(DCS) ,实现对两炉一机的自动控 制和生产管理.DCS 由工程师站和三个操作员站及两个过程控制站组成.两个过程控 制站分别控制锅炉和汽机,网络系统采用以太网结构. 2.DCS 硬件体系结构 DCS 硬件由三部分组成: 操作员及工程师站、 过程控制站和现场仪表及继电器柜、 备用操作盘.网络系统采用 100/10M 以太网结构.操作员站选用 DELL 服务器一台和 商用机三台,过程控制站采用美国通用电气公司的 GE90-30 系统的 IC693CPU364 可 编程控制器两台,配有

16 通道数字量输入模块

10 个,16 通道数字量输出模块

12 个,

16 通道模拟量输入模块

8 个,4 通道模拟量输出模块

4 个,6 通道热电偶输入模块

10 个,8 通道热电偶输入模块

6 个.系统的过程控制网采用了符合 IEEE802.3 协议的以 太网,控制站内部通讯采用了符合 IEEE802.4 协议的冗余令牌总线.DCS 结构框图如 图1所示. 来自现场的检测仪表主要有压力变送器、差压变送器、氧化锆氧化分析仪、铂热 电阻和热电偶.氧化锆氧化分析仪用于燃烧系统的烟气含量分析,铂热电阻用于测量

2 温度在 500O C 以下的需集中监控的温度测点, 热电偶用于测量 500O C 以上的需集中监 控的温度测点,采用锅炉专用型.执行机构采用电动调节阀及变频器等. 备用操作盘由锅炉操作盘和汽机操作盘组成,操作盘上配有备用手操器、关键参 数显示仪表、报警音响指示器、联络指示灯及按纽、事故急停按纽等. 3.控制系统设计 集散型控制系统基本功能包括:数据采集系统,机组主要模拟量的控制系统,主 辅机的联锁保护系统.采用 DCS 后,将以 CRT 和键盘操作做为监督和控制中心的主 要操作设备,并配置少量必要的常规仪表和控制设备,以实现二炉一机的集中管理和 分散控制.集控方式下可以通过操作员站的键盘和鼠标,对主、辅机设备进行启停, 对各调节回路进行手动和自动控制.在手动方式下,通过备用操作盘启停设备和用手 操器对调节回路进行控制.系统主要运行在集控方式,只有控制系统故障时才在单机 方式下运行. 集控方式下控制的设备有:引风机,

一、二次风机,喂煤电子秤,喂煤拉链机, 给水泵,凝结水泵,疏水泵,射水泵,循环水泵,电动主油泵,齿轮油泵,直流油泵, 各种电动闸阀和调节阀等. 集控方式下的调节回路有:锅炉喂煤调节,炉膛负压调节,汽包水位调节,主蒸 汽温度、压力调节,高压加热器水位调节,除氧器温度调节,除氧器水位调节等. 4.循环流化床锅炉控制方案 4.1.循环流化床锅炉的燃烧特点:循环流化床锅炉燃烧系统是一个大滞后、强耦合 的非线性系统,各个变量之间相互影响,有的被调参数同时受到几个调节参数的共同 影响,如床层温度要受到给煤量、石灰石供给量、一次风量、返料量及排闸量等多个 参数控制.同时有的调节参数又影响多个被调参数,如给煤量不仅影响主汽压力,还 影响床温、炉膛温度、过热空气系统及二氧化硫含量等参数.因此,在构造循环流化 床锅炉控制方案时,只有抓住主要因素,同时兼顾其它因素才能构造出满足控制系统 要求的控制策略. 循环流化床锅炉采用布风板上床层流化燃烧方式,其燃烧控制方案与煤粉炉完全 不一样.流化床锅炉要在炉内进行石灰石脱硫,故必须增加石灰石给料控制系统.另 外循环流化床锅炉烟气中的未燃粒子经过旋风分离器后要由返料装置送回炉床继续 燃烧, 所以必须具有返料控制系统. 循环流化床锅炉燃烧时需要控制一定的床层厚度, 而床层厚度由排渣系统进行控制,因此还要具有排渣控制系统.除此之外,循环流化 B B B 汽机 过程站 工程师站 计算机 IO 单元 监控层 图1DCS 结构框图 操作员站

1 操作员站

2 100/10 M 以太网 令牌总线 锅炉 过程站 IO 单元 IO 单元 IO 单元 B B B PLC 过程控制层 操作员站

3 3 床锅炉的其它控制系统与常规煤粉炉的控制要求及控制方案基本相同,包括给水调节 系统,一次风控制系统,二次风控制系统,主汽温度控制系统和引风控制系统等. 4.2.主汽压力调节系统:由燃料的加入量来控制主汽压力恒定.通过调节给煤量来 控制主蒸汽压力.由于给煤量是影响床温的重要因素之一,故在构造主汽压力控制方 案时,把床温的影响也需纳入控制方案中.床温增加应减少给煤量,床温降低则增大 给煤量.由于循环流化床锅炉运行时床温可以在一定范围内波动,故在主汽压力控制 方案中设置不调温死区,即床温在该死区内不改变给煤量.由于主蒸汽流量变化直接 反映了机组的负荷变化,故在主汽压力控制方案中把主蒸汽流量信号经过函数运算后 直接加到控制输出上,通过前馈形式提高系统的响应速度.控制方框图如图二所示. 4.3.主汽温度调节系统:主汽温度是反映机组运行情况的一个重要参数,如果主汽 温度偏高,过汽器及汽机将要在恶劣环境下运行,材料的使用寿命将会缩短,相反的 情况将会使汽机达不到预定的运行效率.主汽温度调节系统采用由主汽温度、喷水减 温器出口温度及主汽流量等参数组成的串级控制系统.主汽温度测量值作为主调的反 馈输入值, 与主汽温度值进行 PID运........