循环流化床控制系统案例剖析

】　　山东威海热电厂#4炉是由无锡锅炉厂生产的220t/h CFB循环流化床锅炉，汽水系统采用母管制，DCS系统采用北京和利时系统工程股份有限公司的MACS¢Ú型集散控制系统，项目于2001年2月20日在威海签订，2001年12月3日正式投入运行。
　　一、项目规模：
　　测点：1468 I/O现场控制站柜：4个继电器柜：2个配电柜：1个
　　ETS柜：1个操作员站：4台工程师站：1台服务器：2台
　　二、实现功能：
　　数据采集系统(DAS)、模拟量调节系统(MCS)、开关量顺序控制系统(SCS)、炉膛监测保护系统(FSSS)（用图标识）
　　（一）数据采集系统(DAS)
　　功能概述：快速、准确地反应参数数据、设备状态，工艺报警、性能指标，为操作工提供操作依据。
　　●模拟图
　　工艺流程模拟图分为燃烧系统图、汽水系统图、烟气系统图、点火系统图、FSSS系统图、汽机总貌图、除氧给水系统图等。模拟图显示机组运行状态，包括过程变量、设备状态。处于报警的变量以变色、闪烁等方式显示。
　　●成组显示
　　成组显示系统中的主参数，副参数，从而为操作员提供相关部分的详细信息，以便监视和操作，同时以窗口的形式显示某些设备的相关参数，如：风机线圈温度、水泵温度参数等。
　　●报警事件显示和响应
　　对整个系统中随机发生的事件处理都归在报警处理之中，这些事件包括模拟量越限、开关量变态、系统本身的故障报警、操作员的重要操作等，对重要的报警均输出到热工光字牌。可以采用声音、闪光、颜色变化来区分未经确认的报警和已经确认的报警，并可按需要打印。
　　●记录和打印
　　可随机性打印或周期性打印报警记录、操作记录、运行报表以及机组的历史数据与曲线等。
　　●历史数据记录和再现
　　MACS系统可将I/O点的历史数据存入硬盘，采集周期为1秒，存盘时间长短视硬盘容量而定，历史数据可以以曲线或数据方式再现。
　　（二）模拟量调节系统(MCS)
　　●主汽压力调节系统
　　通过调节给煤量和配风来控制主蒸汽压力，以满足机组的运行要求。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纳入控制方案中。床温增加减小给煤量，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了不调温死区，即床温在该死区内时不改变给煤供给量。
　　同时由于氧量直接反映了炉膛内燃料与风的配比，因此方案中利用氧量校正给煤量。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。
　　●一次风量调节系统
　　一次风量控制采用串级控制系统，主汽压力为主调、一次风量为副调，其运算结果去控制一次风门挡板开度，以调节送入炉膛的一次风量。一次风量测量值是在考虑了温度修正和压力修正后才送入PID中进行运算的。锅炉负荷指令在进行处理时，需要考虑煤质的特性及负荷变化情况。煤种不同时，助燃空气量会有所不同。同时，负荷变化时一次风量占总风量的比例也会发生变化。同时由于一次风对锅炉床温具有调节作用，故在构造一次风量调节系统时也考虑了床温修正。如果床温偏高，在一定范围内可增大一次风量。如果床温偏低，在一定范围内可减少一次风量。由于床温主要靠给煤控制，一次风量不作为调节床温的主要手段，故在一次风量控制系统中床温信号仅作为修正信号。
　　●二次风量调节系统
　　二次风量控制采用串级控制系统。烟气含氧量测量值与给定值一起送入主调中进行PID运算，其结果作为副调的给定值与二次风量测量值进行PID运算，运算结果经限幅及手操控制后控制二次风量调节系统的执行机构，以使二次风量满足机组运行要求。由于给煤量变化到烟气含氧量变化需要一段时间，故在二次风量控制方案中直接对给煤量进行处理，把其结果作为前馈信号加到控制输出中，以提高控制系统的快速响应性。在对给煤量进行处理的函数中，考虑了燃料/空气比例、负荷影响及一次风量等因素，其运算结果直接叠加到PID运算的输出上。
　　●引风量调节系统
　　在引风量调节系统中，炉膛负压测量值经过惯性延滞处理后与给定值一起送入PID中进行运算，运算结果动作引风机执行机构，从而控制炉膛负压满足机组运行要求。炉膛负压过程值采取两点取平均值的办法进行处理。由于一次风量和二次风量发生变化时,需经过一段时间炉膛负压才发生变化，故在引风量控制系统中直接把一次风量与二次风量之和作为前馈信号送入PID控制输出中，以提高一、二次风量变化时控制系统响应的快速性。