基于DCS的燃?xì)忮仩t自動(dòng)控制系統(tǒng)
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時(shí)間：2010-01-26
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將液位進(jìn)行PID1調(diào)節(jié)后輸出，和蒸汽流量進(jìn)行加法運(yùn)算，其結(jié)果作為PID2的設(shè)定點(diǎn)，PID2將此設(shè)定點(diǎn)與給水流量的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)給水閥。
汽包液位是主被調(diào)量，給水量是副被調(diào)量，蒸汽流量是前饋量。當(dāng)汽包液位上升時(shí)，PID1的輸出減小，則加法器的輸出也減小，給水閥關(guān)小，就減小了給水量。當(dāng)汽包負(fù)荷變大時(shí)，即蒸汽流量增加，加法器的輸出就增大，給水閥開(kāi)大，就增大了給水量。
當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然增加，而出現(xiàn)“假液位”時(shí)，由于PID1是反作用，PID1的輸出就減小，即加法器里的X1就減小;由于負(fù)荷增加，加法器里的X2就增加，這樣，加法器的輸出基本變化不大。經(jīng)過(guò)短時(shí)間后汽包內(nèi)壓力恢復(fù)平衡，“假液位”消除，此時(shí)液位因蒸發(fā)量增加而開(kāi)始下降，PID1的輸出就增加，則給水量增加，直至汽包液位恢復(fù)到給定位置。
3.3 爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)
爐膛負(fù)壓自動(dòng)控制是通過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)入口風(fēng)門(mén)開(kāi)度，保持爐膛負(fù)壓在-20――10 Pa的微負(fù)壓狀態(tài)，保證鍋爐安全燃燒。當(dāng)兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)并列或者固定其中的一個(gè)對(duì)另一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可在畫(huà)面上選擇并列還是固1調(diào)2（1為固1調(diào)2，0為固2調(diào)1）。爐膛負(fù)壓設(shè)高、低報(bào)警。
3.4 鍋爐送風(fēng)自動(dòng)控制
送風(fēng)自動(dòng)控制目的：使鍋爐所投入的燃料在爐膛中燃燒時(shí)，自動(dòng)投入合適的風(fēng)量，以保證鍋爐的經(jīng)濟(jì)燃燒。主要控制的參數(shù)為煤氣壓力及送風(fēng)壓力, 進(jìn)而達(dá)到最高的的鍋爐熱效率, 煙氣含氧量作為總風(fēng)量的修正量。通過(guò)調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)的擋板開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)壓力;當(dāng)兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)并列（或者固定其中之一，對(duì)另一個(gè)進(jìn)行）調(diào)節(jié)入口風(fēng)門(mén)，可在畫(huà)面上選擇并列還是固1調(diào)2（1為固1調(diào)2，0為固2調(diào)1）。
3.5 鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)（減溫水自動(dòng)調(diào)節(jié)）
鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)采用自制冷凝水噴水減溫裝置，鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)是根據(jù)集器集箱和減溫器出口蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)減溫水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，控制減溫水量，以保證集汽集箱中蒸汽溫度控制在430――450℃范圍內(nèi)。當(dāng)集汽集箱出口蒸汽溫度降低時(shí)，汽溫自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動(dòng)減少減溫水量，隨著汽溫升高，減溫水量增加，保證集汽集箱出口蒸汽溫度穩(wěn)定，反之則減小減溫水量，避免汽溫產(chǎn)生較大波動(dòng)。噴水減溫系統(tǒng)中，由鍋爐提供兩個(gè)給水調(diào)節(jié)閥，其中DN50調(diào)節(jié)閥是主調(diào)節(jié)閥，在正常運(yùn)行時(shí)使用;旁通管設(shè)一個(gè)DN50的調(diào)節(jié)閥，作為主調(diào)節(jié)閥的備用閥。在自動(dòng)給水狀態(tài)下，只允許其中之一自動(dòng)調(diào)節(jié)給水，另一調(diào)節(jié)閥備用;在程序投入之前，操作人員需要事先選定哪一個(gè)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)投入。如果此次未能設(shè)定，將按照上一次的設(shè)定執(zhí)行。在主給水調(diào)節(jié)閥后設(shè)DN150的調(diào)節(jié)閥，根據(jù)所需要的冷凝水量調(diào)節(jié)該調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。采用串級(jí)調(diào)節(jié)，蒸汽出口溫度經(jīng)PID1調(diào)節(jié)輸出后，作為PID2（減溫器出口溫度調(diào)節(jié)）的設(shè)定點(diǎn)，PID2對(duì)此設(shè)定點(diǎn)和減溫器出口溫度的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)減溫水調(diào)節(jié)閥。
當(dāng)測(cè)得集汽集箱出口蒸汽溫度高時(shí)，PID1的輸出增大，則減溫水調(diào)節(jié)閥開(kāi)大，增加減溫水量;反之，則減小閥門(mén)開(kāi)度，減少減溫水量。
當(dāng)有擾動(dòng)時(shí)（主要擾動(dòng)有煙氣流量和溫度的變化引起的擾動(dòng)，減溫器入口蒸汽流量和溫度引起的擾動(dòng)，減溫水壓力變化引起的擾動(dòng)）首先反映在減溫器出口的蒸汽溫度變化，溫度一高，則要求增加減溫水量，調(diào)節(jié)就比較迅速，而對(duì)集汽集箱出口的蒸汽溫度的影響就比較小，提高了調(diào)節(jié)品質(zhì)?？驁D如下：
圖3 過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
4 監(jiān)控功能
在畫(huà)面上可顯示鍋爐各部分時(shí)的溫度、壓力、流量分布狀況，采集的數(shù)據(jù)，歷史趨勢(shì)、報(bào)警閃爍畫(huà)面，完成各閥門(mén)、設(shè)備的開(kāi)啟及操作，完成煤氣、助燃空氣的調(diào)節(jié)閥的操作及調(diào)節(jié)，各系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)與軟手動(dòng)調(diào)節(jié)、硬手動(dòng)調(diào)節(jié)的無(wú)擾自動(dòng)切換，各調(diào)節(jié)閥的操作及調(diào)節(jié)和保持各數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。主要畫(huà)面如下：
主菜單：完成系統(tǒng)登陸，選擇工作制度、切入主畫(huà)面。
主畫(huà)面：可顯示鍋爐爐的整個(gè)工藝生產(chǎn)流程及相關(guān)的主要參數(shù)值，報(bào)警閃爍，切入其他畫(huà)面的功能按鈕。分畫(huà)面：各調(diào)節(jié)系統(tǒng)的畫(huà)面，包括參數(shù)設(shè)定的功能鍵、棒狀圖、控制流程圖、報(bào)警紀(jì)錄，相關(guān)信息;歷史趨勢(shì)，相關(guān)的PID參數(shù)設(shè)定等。
報(bào)警畫(huà)面：按工藝要求，當(dāng)過(guò)程值超過(guò)報(bào)警上下限時(shí)，發(fā)出報(bào)警，并在報(bào)警畫(huà)面上顯示報(bào)警發(fā)生時(shí)間、報(bào)警值、報(bào)警等級(jí)、報(bào)警點(diǎn)，操作員在報(bào)警畫(huà)面中可以完成報(bào)警確認(rèn)、報(bào)警信息過(guò)濾等功能。
報(bào)表打?。嚎稍O(shè)置任意格式報(bào)表，可打印所有輸入輸出參數(shù)的報(bào)表。另外，對(duì)監(jiān)控站設(shè)有多個(gè)安全級(jí)進(jìn)行管理，每個(gè)安全級(jí)均由不同的權(quán)限，防止侵權(quán)或誤操作。
5 應(yīng)用效果
采用DCS系統(tǒng)及相關(guān)控制流程以后，首先使操作工操作方便，使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊即可，整個(gè)鍋爐的運(yùn)行狀況在計(jì)算機(jī)屏幕上一目了然。在實(shí)際應(yīng)用中，采用DCS及相關(guān)控制技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有：提高能源利用率，保證系統(tǒng)能夠高效安全運(yùn)行;出水溫度穩(wěn)定，提高舒適度;升溫速度快。從控制性能看，調(diào)節(jié)比較及時(shí)，超調(diào)不大，上下波動(dòng)小，運(yùn)行穩(wěn)定。
從節(jié)能降耗看，該生產(chǎn)線使用了工業(yè)過(guò)程優(yōu)化自動(dòng)控制技術(shù)以后，提高了系統(tǒng)可靠性，與同種類(lèi)型鍋爐相比, 每年減少故障停機(jī)時(shí)間約200小時(shí)，鍋爐功率為130噸/小時(shí)，蒸汽按70元/噸計(jì)，每年可節(jié)約資金180余萬(wàn)人民幣, 給企業(yè)帶來(lái)可觀經(jīng)濟(jì)效益。
本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：提出了一種基于分布式煤氣燃燒鍋爐控制系統(tǒng)，既充分利用PC機(jī)豐富的軟硬件資源實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)界面，又通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)與PLC機(jī)進(jìn)行通信，對(duì)鍋爐現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和及時(shí)處理，達(dá)到了鍋爐燃燒工況良好、節(jié)能降耗的工藝要求;全面實(shí)現(xiàn)儀電合一，統(tǒng)一由PLC和DCS完成其控制功能，實(shí)現(xiàn)了全面EIC一體化的系統(tǒng)。該系統(tǒng)控制思想較為先進(jìn)，運(yùn)行穩(wěn)定，安全，可靠，節(jié)能。采用SIMATIC S7-400系列可編程控制器進(jìn)行鍋爐控制,硬件可由軟件組態(tài)，軟件編程層次清楚，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便，利用其強(qiáng)大的通訊功能可組成各種分布式監(jiān)控管理系統(tǒng)。
評(píng)論