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鏈條鍋爐DCS系統(tǒng)設(shè)計

文檔作者：趙敏玲1,高麗2 文檔來源： 1.西安理工大學自動化與信息工程學院 2.西安工業(yè)學院電子工程系		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月08日
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試驗研究
鏈條鍋爐DCS系統(tǒng)設(shè)計
趙敏玲1,高麗2
(1.西安理工大學自動化與信息工程學院,陜西西安710048
2.西安工業(yè)學院電子工程系,陜西西安710032
[摘要]介紹了一種鏈條鍋爐DCS系統(tǒng)的設(shè)計方法。該方法采用了美國先進的DCS系統(tǒng),除能實
現(xiàn)各種要求的控制功能外,還考慮到了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可擴展性,進而和廠級綜合管理網(wǎng)絡(luò)并網(wǎng)等
諸多方面使鍋爐始終處于經(jīng)濟燃燒狀態(tài),能效果顯著,是目前較先進的一種舊鍋爐改造的DCS系統(tǒng)
設(shè)計方法。該設(shè)計方法對冶金、電力等領(lǐng)域鍋爐的經(jīng)濟運行、節(jié)約能源具有一定的推廣價值。
[關(guān)鍵詞]鏈條鍋爐;DCS系統(tǒng);改造;節(jié)約能源
中圖分類號:TK323文獻標識碼:A文章編號:1008-4835(20)01-0017-02
UDC6000及記錄儀。
1系統(tǒng)概述
(3)控制器
每個控制器內(nèi)有2個并行的微處理器,分別處理
為提高電廠鍋爐的運行效率,目前大多數(shù)鍋爐面模擬量和開關(guān)量。其基本功能綜合了多個單回路控制
臨著被改造的問題,而鍋爐的自動化控制系統(tǒng)是鍋爐器和PLC的功能,可處理1~32個獨立回路,可根據(jù)
控制的關(guān)鍵采用美國霍尼韋爾公司推出的R10系不同需要選擇多種輸入輸出模件,軟件功能塊分回路
統(tǒng),對某鋼廠熱電分廠1號爐進行DCS系統(tǒng)的改造設(shè)調(diào)節(jié)、數(shù)字運算、設(shè)定程序、梯形圖操作、邏輯運算、報
計R160系統(tǒng)由監(jiān)控站、以太網(wǎng)、就地操作員盤和控警記錄等7類52種。PLC調(diào)節(jié)具有參數(shù)自整定功能
制器組成。
除此之外,每個控制器可通過以太網(wǎng)下掛多個單回路
(1)上位監(jiān)控站
控制器和2個30路記錄儀。鍋爐DCS系統(tǒng)選用9100
上位監(jiān)控站為 IBMPC,控制室中使用臺式和工業(yè)e控制器。
現(xiàn)場盤裝機。系統(tǒng)軟件主要由組態(tài)軟件包、預定義顯(4)操作員盤
示軟件包、用戶圖形軟件包等組成。用組態(tài)軟件工具
把密封的NEWA4/12前面板用于數(shù)字顯示,可
對鍋爐的回路控制及開關(guān)量控制進行編程,然后通過進行回路監(jiān)視、開關(guān)量監(jiān)視、報警監(jiān)視、回路設(shè)定程序
以太網(wǎng)下裝到控制器中。通過預定義畫面顯示(棒運行顯示等,通過按鍵可進行類似傳統(tǒng)儀表板上的“按
狀圖、開關(guān)顯示、報警顯示、回路設(shè)定程序顯示等),可鍵”、“開關(guān)”、“旋鈕”等操作
以對控制系統(tǒng)進行監(jiān)視和操作。用戶圖形軟件包可根
據(jù)用戶要求進行流程圖顯示、報警總覽顯示、批處理2控制系統(tǒng)工作原理
歷史趨勢記錄。歷史趨勢記錄可記錄6個過程數(shù)據(jù),
自由格式報表可打印用戶定義格式的生產(chǎn)報表如班
鍋爐控制主要包括水位控制、過熱蒸汽汽溫控制、
報、日報、月報、生產(chǎn)運行管理報告等,從而大大提高了蒸汽壓力燃燒控制及聯(lián)鎖保護幾個方面。其中汽包
車間和工廠的計量管理水平
水位是關(guān)系到鍋爐安全的重要參數(shù),汽溫及汽壓是蒸
(2)以太網(wǎng)
汽質(zhì)量也是汽機所要求的重要指標,燃燒控制則是節(jié)
通過該網(wǎng)絡(luò)能將上位機與多個控制器聯(lián)接,并且能的重點。
在網(wǎng)上可掛接多個 Heneywell標準設(shè)備如UDC30(1)汽包水位控制
 NORTHANEST CHINA ELECTRC FOWER ND. 01, 200617
試驗研究
水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)是使給水量與鍋爐蒸發(fā)量相的方案、經(jīng)驗給定與氧量校正方案:送風量粗給定由經(jīng)
平衡,并維持汽包水位在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。經(jīng)綜合驗總結(jié)整定,并用煙氣含氧量進行微調(diào),按照不同負荷
考慮,水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用三沖量雙級自動調(diào)節(jié)系統(tǒng),如下對應(yīng)的最佳過?？諝庀禂?shù)自動修改氧量的設(shè)定值,
圖1所示。
使鍋爐燃燒一直處于最佳狀態(tài)。當氧量檢測出現(xiàn)故障
蒸汽流量
時,動態(tài)尋優(yōu)系統(tǒng)自由投入運行,尋找最佳送風值。
爐膛負壓采用常規(guī)控制方案,引入送風量動態(tài)聯(lián)
系信號改善負壓控制品質(zhì)。
給水流量
總給水量減混水量
圖1汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖
蒸汽
量
煤
D天電
(2)過熱蒸汽汽溫控制系統(tǒng)
汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。被控量是過熱器
出口蒸汽溫度,控制量為減溫器噴水流量。為提高控含氧量
制質(zhì)量引入減溫器前汽溫微分信號作為前饋信號,主
量
機次風
調(diào)節(jié)器采用純滯后預估PID控制算法(在常規(guī)PID上
執(zhí)機
增加一個 Smith輸出預估器)
減溫器后
圖3燃燒控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
過熱蒸汽
3系統(tǒng)運行效果
器減溫水流量(FT-
本系統(tǒng)自安裝投入運行以來,軟、硬件運行可靠,
達到了預期的技術(shù)經(jīng)濟指標。
圖2汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖
(1)水位控制精度±10mm,汽壓±0.03MPa,汽
(3)燃燒控制系統(tǒng)
溫土5℃,負壓±4Pa,圖4為實際運行曲線。從圖中
燃燒控制系統(tǒng)維持汽壓穩(wěn)定,保證燃燒過程的經(jīng)可以看出當負荷有一定波動時,水位、汽溫、汽壓等主
濟性和爐膛負壓的穩(wěn)定,系統(tǒng)框圖如圖3所示。控制要參數(shù)仍保持在規(guī)定的范圍內(nèi)
系統(tǒng)可分為三個回路:燃燒量、送風和引風。燃燒量包
 4F/(t.h")
括給煤與煤氣回路。由于目前難以在線準確測量給煤
蒸汽流量
量,引入熱量信號既反映燃燒率的變化,又反映煤質(zhì)的
L
-1.6
變化。當燃燒發(fā)生自發(fā)性擾動時,由于熱量信號能及
時反映燃燒的自發(fā)擾動,使之能很快地消除。根據(jù)帶
/kPa
主汽壓力
基本負荷還是調(diào)壓爐,選擇主汽壓力和汽量與熱量信
號構(gòu)成串級系統(tǒng),主汽壓力和汽量調(diào)節(jié)器均采用與主
t℃
主汽溫度
汽溫結(jié)構(gòu)相同的預測控制算法,工藝要求在一定負載
下優(yōu)先燃燒煤氣。因此,在煤氣調(diào)節(jié)回路及給煤回路
中設(shè)置一智能開關(guān),在負荷的最大煤氣流量下調(diào)節(jié)煤
/min
氣泡水平
氣量,超過最大煤氣量時切換到給煤回路上。爐排轉(zhuǎn)
6.4
6.4
速跟蹤給煤變化以保證一定的煤層厚度。
100120140n
送風系統(tǒng)采用氧量校正與動態(tài)自尋優(yōu)控制相結(jié)合
圖4實際運行曲線
下轉(zhuǎn)第49頁)
18西北電力技術(shù)012006
 NORTHWEST CHNA ELECTRIC POWER ND.01. 2006
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技術(shù)交流
3.31114南彭線開關(guān)拒動原因
從各個保護的動作行為可以看出,在3.36s開始,
事故后,對南彭線保護裝置及二次回路進行檢查,由于故障量的急劇降低,此時,南郊變南彭線的接地距
重點檢查了零序電流保護和接地距離保護,裝置均能離Ⅲ段、固原變固南1、11線接地距離Ⅲ段、零序Ⅲ、Ⅳ
正確動作,但開關(guān)拒分。經(jīng)檢查,1114南彭線開關(guān)液段、固原變1號、2號主變110kV側(cè)零序方向過流保
壓機構(gòu)微動開關(guān)分閘閉鎖接點閉合(開關(guān)型號W6B護均返回,而主變公共繞組過流保護由于最小故障電
-126,2002年5月15日投運,額定油壓25±1mPa,流仍大于動作值,一直動作,時間元件計時沒有中斷;
分閘閉鎖壓力值為19.5±1MPa,事故時壓力為24.5到3.48s以后故障量開始恢復時,南郊變南彭線接地
MPa)進一步檢查該開關(guān)液壓機構(gòu)分閘閉鎖壓力值,距離、固原變固南1、線接地距離Ⅲ段、零序Ⅲ、Ⅳ段、
發(fā)現(xiàn)微動開關(guān)固定方式設(shè)計不合理整個微動開關(guān)用固原變1號、2號主變110kV側(cè)零序方向過流保護又
穿心螺桿固定,當液壓機構(gòu)壓力值變化時,微動開關(guān)整開始動作,重新開始計時,到故障后6.6s,固原變1
體位置也會隨之發(fā)生變化,相應(yīng)地,其整定值也發(fā)生變號、2號主變公共繞組過流保護均到出口時限,動作切
化,“分閘閉鎖”微動開關(guān)動作后未返回,故在額定油除三側(cè)開關(guān),其余保護由于故障量消失而返回,均不到
壓下,微動開關(guān)分閘閉鎖接點閉合,導致開關(guān)拒動。出口時限
以上動作行為經(jīng)過模擬故障過程試驗得到了證
3.4保護越級動作原因
實,此外,對照整定規(guī)程,對所有定值的整定原則及計
2004年1月17日5時30分(GPS時鐘)南郊變算方法進行了核對,所有定值的計算符合整定原則,配
1114南彭線C相故障,故障點錄波測距7.08km,保合合理。
護測距8.7km,故障電流4733A,南彭線保護動作,
(南彭線保護型號LFP-941A,南瑞生產(chǎn))1114南彭4結(jié)語
線開關(guān)由于壓力開關(guān)閉鎖而拒動,而南郊變、固原變
1100母聯(lián)開關(guān)均在“合”位置,與此同時相關(guān)的后備保
(1)在輸電線路穿越的重覆冰區(qū),應(yīng)采取有效措施
護均達到動作值,固原變1118、1119固南線保護防止絕緣子的覆冰閃絡(luò),如加裝盤徑不等的絕緣子等。
接地距離Ⅲ段、零序Ⅲ段(保護型號:LFP-943A),固
(2)應(yīng)加強對斷路器操動機構(gòu)的日常維護,改造
原變1號、2號主變110kV側(cè)零序方向過流,主變公微動開關(guān)的安裝方式,加強設(shè)備的巡視管理,及時發(fā)現(xiàn)
共繞組過流保護也同步啟動,執(zhí)行元件動作開始計時問題,防患于未然
(保護型號:WBH-100系列保護)從南郊變南彭(3)類似于上述輸電線路間歇性故障,對電網(wǎng)繼
線、固原變固南1、線,1號、2號主變110kV側(cè)錄波電保護提出了更高的要求,從事電網(wǎng)繼電保護研究、設(shè)
圖可以看出故障電流及零序電壓呈緩慢下降趨勢,到計和運行維護的技術(shù)人員,需對此做更深入的分析,提
故障后3.36s左右,故障量急劇下降,到3.48s左右,出切實可行的預防措施
下降到最低值,然后故障量又開始恢復,具體故障參數(shù)
參見表1。
收稿日期:2005-12-02
(責任編輯付小平)
(上接第18頁)
參考文獻
(2)經(jīng)濟效益
[1]邢繼祥,最優(yōu)控制應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京:科學出
由于采用了該DCS系統(tǒng),使鍋爐始終處于經(jīng)濟燃
版社,2003
燒狀態(tài),節(jié)能效果顯著煙氣含氧量和渣含煤量明顯降[2][21《BenjiamnimCKuogAutomaicControL1Systems.automaticControlsystems
低。經(jīng)測試提高運行效率4%,實際節(jié)煤5%,設(shè)計煤
 Sixth Edition.北京:科學出版社,2002
及煤氣各占總?cè)剂系?0%,一年耗煤量按3500計[3]馮俊凱.鍋爐原理及計算[M].北京:科學出版
算,每噸煤按人民幣500元計算,僅節(jié)煤一項一年可節(jié)
社,1992
約87.5萬元。
收稿日期:2005-12-01
(責任編輯徐釗愈)
電力技術(shù)01/200
 NORTHWEST QINA BLECTRIC FONER ND. 01, 200849

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