熱電廠DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用與改進

2 運行效果和問題

2003年DCS改造后，兩套鍋爐系統(tǒng)基本實現(xiàn)了爐況穩(wěn)定條件下的自動控制。通過設(shè)置合適的爐排轉(zhuǎn)速、鼓風(fēng)轉(zhuǎn)速、引風(fēng)轉(zhuǎn)速限幅值，基本保證了煤的充分燃燒，減少了環(huán)境污染。實現(xiàn)了工況穩(wěn)定時整個鍋爐系統(tǒng)的自動控制。同時由于引入燃燒周期的自適應(yīng)調(diào)整‘力Ⅱ快了負(fù)荷大幅變化時的響應(yīng)速度。提高了系統(tǒng)控制的自動化程度。 但在運行期問，發(fā)現(xiàn)該鍋爐在負(fù)荷變化較大的工況下，控制過程中存在以下幾個主要問題：鍋爐汽包液位測量存在較大偏差;燃燒控制系統(tǒng)無法投自動。 [b]3 問題分析與改進 3.1 汽包液位控制改進[/b] 在鍋爐汽包液位測量中，由于汽包液位系統(tǒng)是一個沒有自平衡能力的被控對象。當(dāng)供水量突然降低或出口蒸汽流量增大時。由于此時鍋爐傳給汽包的熱量不變。致使液體大量汽化。造成汽包液位測量結(jié)果偏大;當(dāng)供水量突然增大或出口蒸汽流量減小時，情況相反，也就是我們常說的“汽包虛假液位”.而該鍋爐在汽包液位檢測回路的原設(shè)計方案中忽視了這個問題;直接影響了汽包液位控制的平穩(wěn)，為此，我們對汽包液位測量結(jié)果引入壓力補償，補償公式如下：

h=[△P+gH(ρ“-ρ)]/[g(ρ”-ρ’)]

式中：h一補償后的汽包液位;△P-變送器測量的差壓值;g-重力;H一汽包高度;ρ-液體參考密度;ρ‘-水的密度;ρ“-蒸汽密度。汽包壓力與ρ’、ρ”之間的關(guān)系曲線用折線近似后如表3所示。

在HS2000DCS控制點的組態(tài)中。運用RPV點中的表達式及折線化算法，很容易實現(xiàn)以上補償關(guān)系。原設(shè)計所給出的汽包液位三沖量控制方案如圖1所示。

通過分析發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)器的輸人為：汽包液位設(shè)定值-汽包液位測量值+主蒸汽流量-給水流量。實際運行中由于各種擾動的影響。給水流域和主蒸汽流量幾乎不可能相等。該方案的控制結(jié)果將使汽包液位產(chǎn)生靜差。為此，采用在三沖量基礎(chǔ)上的串級控制方案。如圖2所示。由于主調(diào)節(jié)器的作用。該方案較好地消除了靜差。

3.2 燃燒控制改進

原設(shè)計的燃燒控制用于氧含量測量的裝置改用700B氧含量分析儀。把控制方案改為氧含量控制引風(fēng)機出口擋板，爐膛負(fù)壓控制送風(fēng)機出口擋板的方案。并使氧含量控制的P、I作用弱一些。經(jīng)過實際運行，燃燒控制系統(tǒng)的滯后時間相對較小，證明改進的控制方案可行。

3.3 功能擴展

轉(zhuǎn)速是汽輪機運行的最主要的參數(shù)之一。對該參數(shù)實現(xiàn)實時監(jiān)測。增加了運行人員的監(jiān)測手段與途徑，提高了信號顯示精度，方便了運行人員的監(jiān)盤與操作控制。更重要的是總調(diào)值長可通過局域網(wǎng)監(jiān)測汽機轉(zhuǎn)速。在脫網(wǎng)事故狀態(tài)下仍可監(jiān)測到汽機轉(zhuǎn)速變化，從而可據(jù)此有效地進行事故處理。避免事故的進一步擴大;給水泵是為鍋爐供水的關(guān)鍵設(shè)備，因此在2004年將原DCS系統(tǒng)進行擴展。將汽輪機轉(zhuǎn)速和三臺給水泵的變頻調(diào)節(jié)信號加入到了DCS系統(tǒng)中。

4 結(jié)論

綜合效果

DCS系統(tǒng)自安裝投運以來，軟、硬件運行基本可靠。經(jīng)過改進后達到了預(yù)期的技術(shù)指標(biāo)。① 控制水位精度：±10 mm.汽壓：±0.03 MPa,汽溫：±5℃。負(fù)壓：±4 Pa;②節(jié)能效果顯著。煙氣含氧量和渣含碳量明顯降低。經(jīng)測試提高運行效率4% .實際節(jié)煤5% ,一年耗煤量按40000噸計算，每噸煤按360元人民幣計算。僅節(jié)煤一項一年可節(jié)約72萬元。

(2)DCS的進一步應(yīng)用目標(biāo)

①進一步擴展DCS系統(tǒng)的功能范圍。實現(xiàn)一體化;采用先進的控制軟件，進一步發(fā)揮DCS的效能。為提高電廠管理的自動化水平，進一步擴大DCS的應(yīng)用范圍。實現(xiàn)所謂的一體化，未來計劃汽輪機電液控制系統(tǒng)(DEH和MEH)、發(fā)電機、主變組和廠用電源系統(tǒng)的控制都將納入DCS.②進一步擴大DCS物理分散的應(yīng)用。以減少電纜費用。③實現(xiàn)全廠輔助車間的系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)和統(tǒng)一監(jiān)控。減少值班人員。

(3)DCS在小型火力發(fā)電廠應(yīng)用中存在的問題

①國產(chǎn)DCS硬件的制造工藝及制造水平離國際水平有較大的差距，硬件的故障率較高;② 由于缺乏切實可行的測試方法和手段。有些DCS性能指標(biāo)無法進行考核和驗收。許多性能指標(biāo)沒有達到規(guī)范要求;③由于DCS市場競爭激烈，價格壓得很低。DCS供應(yīng)商在工程設(shè)計及應(yīng)用軟件的開發(fā)上不可能有很大的投入。在硬件配置上往往并沒有體現(xiàn)DCS的分散控制原則。特別是在小型系統(tǒng)中。這種現(xiàn)象尤為明顯;④工程設(shè)計及應(yīng)用軟件的開發(fā)水平也不高。先進的控制軟件及控制策略不能推廣應(yīng)用。不利于電廠的經(jīng)濟安全運行;⑤國產(chǎn)檢測元件及執(zhí)行機構(gòu)的可靠性、準(zhǔn)確性往往不能滿足DCS控制系統(tǒng)的要求。加大了系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)投入的難度。使得DCS的優(yōu)勢不能完全發(fā)揮出來，影響了機組的經(jīng)濟運行;⑥ 由于小機組的不規(guī)范性。一些輔助設(shè)備都自帶控制系統(tǒng)(箱)。較常用的方法是采用硬接線的方式，將這些設(shè)備的控制信號傳送至DCS并由DCS進行控制;各系統(tǒng)之問的聯(lián)接是工程中最麻煩的問題。能否解決這些問題又成了整個系統(tǒng)能否長期安全運行的關(guān)鍵;⑦控制策略一般由DCS廠家制定。1旦DCS廠家往往對生產(chǎn)過程的細節(jié)并不太了解?；蛘哒f對主設(shè)備的變化不太了解。因而?？刂撇呗酝行┎蛔恪１仨氃谕懂a(chǎn)后在有經(jīng)驗的運行人員的幫助下，根據(jù)實際情況不斷修改才能取得較好的效果。