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鏈條鍋爐DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文檔作者：趙敏玲1,高麗2 文檔來(lái)源： 1.西安理工大學(xué)自動(dòng)化與信息工程學(xué)院 2.西安工業(yè)學(xué)院電子工程系		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月08日
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試驗(yàn)研究
鏈條鍋爐DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)
趙敏玲1,高麗2
(1.西安理工大學(xué)自動(dòng)化與信息工程學(xué)院,陜西西安710048
2.西安工業(yè)學(xué)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(jì)方法。該方法采用了美國(guó)先進(jìn)的DCS系統(tǒng),除能實(shí)
現(xiàn)各種要求的控制功能外,還考慮到了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可擴(kuò)展性,進(jìn)而和廠級(jí)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(jì)燃燒狀態(tài),能效果顯著,是目前較先進(jìn)的一種舊鍋爐改造的DCS系統(tǒng)
設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)方法對(duì)冶金、電力等領(lǐng)域鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、節(jié)約能源具有一定的推廣價(jià)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(hào):TK323文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1008-4835(20)01-0017-02
UDC6000及記錄儀。
1系統(tǒng)概述
(3)控制器
每個(gè)控制器內(nèi)有2個(gè)并行的微處理器,分別處理
為提高電廠鍋爐的運(yùn)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(gè)單回路控制
臨著被改造的問(wèn)題,而鍋爐的自動(dòng)化控制系統(tǒng)是鍋爐器和PLC的功能,可處理1~32個(gè)獨(dú)立回路,可根據(jù)
控制的關(guān)鍵采用美國(guó)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(duì)某鋼廠熱電分廠1號(hào)爐進(jìn)行DCS系統(tǒng)的改造設(shè)調(diào)節(jié)、數(shù)字運(yùn)算、設(shè)定程序、梯形圖操作、邏輯運(yùn)算、報(bào)
計(jì)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(gè)控制器可通過(guò)以太網(wǎng)下掛多個(gè)單回路
(1)上位監(jiān)控站
控制器和2個(gè)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(tái)式和工業(yè)e控制器。
現(xiàn)場(chǎng)盤裝機(jī)。系統(tǒng)軟件主要由組態(tài)軟件包、預(yù)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(duì)鍋爐的回路控制及開關(guān)量控制進(jìn)行編程,然后通過(guò)進(jìn)行回路監(jiān)視、開關(guān)量監(jiān)視、報(bào)警監(jiān)視、回路設(shè)定程序
以太網(wǎng)下裝到控制器中。通過(guò)預(yù)定義畫面顯示(棒運(yùn)行顯示等,通過(guò)按鍵可進(jìn)行類似傳統(tǒng)儀表板上的“按
狀圖、開關(guān)顯示、報(bào)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(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和操作。用戶圖形軟件包可根
據(jù)用戶要求進(jìn)行流程圖顯示、報(bào)警總覽顯示、批處理2控制系統(tǒng)工作原理
歷史趨勢(shì)記錄。歷史趨勢(shì)記錄可記錄6個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù),
自由格式報(bào)表可打印用戶定義格式的生產(chǎn)報(bào)表如班
鍋爐控制主要包括水位控制、過(guò)熱蒸汽汽溫控制、
報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)、生產(chǎn)運(yùn)行管理報(bào)告等,從而大大提高了蒸汽壓力燃燒控制及聯(lián)鎖保護(hù)幾個(gè)方面。其中汽包
車間和工廠的計(jì)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(jī)所要求的重要指標(biāo),燃燒控制則是節(jié)
通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)能將上位機(jī)與多個(gè)控制器聯(lián)接,并且能的重點(diǎn)。
在網(wǎng)上可掛接多個(gè) Heneywell標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備如UDC30(1)汽包水位控制
 NORTHANEST CHINA ELECTRC FOWER ND. 01, 200617
試驗(yàn)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(yàn)給定與氧量校正方案:送風(fēng)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(yàn)總結(jié)整定,并用煙氣含氧量進(jìn)行微調(diào),按照不同負(fù)荷
考慮,水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用三沖量雙級(jí)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng),如下對(duì)應(yīng)的最佳過(guò)?？諝庀禂?shù)自動(dòng)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(dāng)氧量檢測(cè)出現(xiàn)故障
蒸汽流量
時(shí),動(dòng)態(tài)尋優(yōu)系統(tǒng)自由投入運(yùn)行,尋找最佳送風(fēng)值。
爐膛負(fù)壓采用常規(guī)控制方案,引入送風(fēng)量動(dòng)態(tài)聯(lián)
系信號(hào)改善負(fù)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(guò)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(guò)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(hào)作為前饋信號(hào),主
量
機(jī)次風(fēng)
調(diào)節(jié)器采用純滯后預(yù)估PID控制算法(在常規(guī)PID上
執(zhí)機(jī)
增加一個(gè) Smith輸出預(yù)估器)
減溫器后
圖3燃燒控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
過(guò)熱蒸汽
3系統(tǒng)運(yùn)行效果
器減溫水流量(FT-
本系統(tǒng)自安裝投入運(yùn)行以來(lái),軟、硬件運(yùn)行可靠,
達(dá)到了預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
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(fù)壓±4Pa,圖4為實(shí)際運(yùn)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(guò)程的經(jīng)可以看出當(dāng)負(fù)荷有一定波動(dòng)時(shí),水位、汽溫、汽壓等主
濟(jì)性和爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定,系統(tǒng)框圖如圖3所示?？刂埔獏?shù)仍保持在規(guī)定的范圍內(nèi)
系統(tǒng)可分為三個(gè)回路:燃燒量、送風(fēng)和引風(fēng)。燃燒量包
 4F/(t.h")
括給煤與煤氣回路。由于目前難以在線準(zhǔn)確測(cè)量給煤
蒸汽流量
量,引入熱量信號(hào)既反映燃燒率的變化,又反映煤質(zhì)的
L
-1.6
變化。當(dāng)燃燒發(fā)生自發(fā)性擾動(dòng)時(shí),由于熱量信號(hào)能及
時(shí)反映燃燒的自發(fā)擾動(dòng),使之能很快地消除。根據(jù)帶
/kPa
主汽壓力
基本負(fù)荷還是調(diào)壓爐,選擇主汽壓力和汽量與熱量信
號(hào)構(gòu)成串級(jí)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(yù)測(cè)控制算法,工藝要求在一定負(fù)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(fù)荷的最大煤氣流量下調(diào)節(jié)煤
/min
氣泡水平
氣量,超過(guò)最大煤氣量時(shí)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(fēng)系統(tǒng)采用氧量校正與動(dòng)態(tài)自尋優(yōu)控制相結(jié)合
圖4實(shí)際運(yùn)行曲線
下轉(zhuǎn)第49頁(yè))
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(dòng)原因
從各個(gè)保護(hù)的動(dòng)作行為可以看出,在3.36s開始,
事故后,對(duì)南彭線保護(hù)裝置及二次回路進(jìn)行檢查,由于故障量的急劇降低,此時(shí),南郊變南彭線的接地距
重點(diǎn)檢查了零序電流保護(hù)和接地距離保護(hù),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(dòng)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(hào)、2號(hào)主變110kV側(cè)零序方向過(guò)流保
壓機(jī)構(gòu)微動(dòng)開關(guān)分閘閉鎖接點(diǎn)閉合(開關(guān)型號(hào)W6B護(hù)均返回,而主變公共繞組過(guò)流保護(hù)由于最小故障電
-126,2002年5月15日投運(yùn),額定油壓25±1mPa,流仍大于動(dòng)作值,一直動(dòng)作,時(shí)間元件計(jì)時(shí)沒(méi)有中斷;
分閘閉鎖壓力值為19.5±1MPa,事故時(shí)壓力為24.5到3.48s以后故障量開始恢復(fù)時(shí),南郊變南彭線接地
MPa)進(jìn)一步檢查該開關(guān)液壓機(jī)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(dòng)開關(guān)固定方式設(shè)計(jì)不合理整個(gè)微動(dòng)開關(guān)用固原變1號(hào)、2號(hào)主變110kV側(cè)零序方向過(guò)流保護(hù)又
穿心螺桿固定,當(dāng)液壓機(jī)構(gòu)壓力值變化時(shí),微動(dòng)開關(guān)整開始動(dòng)作,重新開始計(jì)時(shí),到故障后6.6s,固原變1
體位置也會(huì)隨之發(fā)生變化,相應(yīng)地,其整定值也發(fā)生變號(hào)、2號(hào)主變公共繞組過(guò)流保護(hù)均到出口時(shí)限,動(dòng)作切
化,“分閘閉鎖”微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作后未返回,故在額定油除三側(cè)開關(guān),其余保護(hù)由于故障量消失而返回,均不到
壓下,微動(dòng)開關(guān)分閘閉鎖接點(diǎn)閉合,導(dǎo)致開關(guān)拒動(dòng)。出口時(shí)限
以上動(dòng)作行為經(jīng)過(guò)模擬故障過(guò)程試驗(yàn)得到了證
3.4保護(hù)越級(jí)動(dòng)作原因
實(shí),此外,對(duì)照整定規(guī)程,對(duì)所有定值的整定原則及計(jì)
2004年1月17日5時(shí)30分(GPS時(shí)鐘)南郊變算方法進(jìn)行了核對(duì),所有定值的計(jì)算符合整定原則,配
1114南彭線C相故障,故障點(diǎn)錄波測(cè)距7.08km,保合合理。
護(hù)測(cè)距8.7km,故障電流4733A,南彭線保護(hù)動(dòng)作,
(南彭線保護(hù)型號(hào)LFP-941A,南瑞生產(chǎn))1114南彭4結(jié)語(yǔ)
線開關(guān)由于壓力開關(guān)閉鎖而拒動(dòng),而南郊變、固原變
1100母聯(lián)開關(guān)均在“合”位置,與此同時(shí)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(hù)均達(dá)到動(dòng)作值,固原變1118、1119固南線保護(hù)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(hù)型號(hào):LFP-943A),固
(2)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的日常維護(hù),改造
原變1號(hào)、2號(hào)主變110kV側(cè)零序方向過(guò)流,主變公微動(dòng)開關(guān)的安裝方式,加強(qiáng)設(shè)備的巡視管理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)
共繞組過(guò)流保護(hù)也同步啟動(dòng),執(zhí)行元件動(dòng)作開始計(jì)時(shí)問(wèn)題,防患于未然
(保護(hù)型號(hào):WBH-100系列保護(hù))從南郊變南彭(3)類似于上述輸電線路間歇性故障,對(duì)電網(wǎng)繼
線、固原變固南1、線,1號(hào)、2號(hào)主變110kV側(cè)錄波電保護(hù)提出了更高的要求,從事電網(wǎng)繼電保護(hù)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(shì),到計(jì)和運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)人員,需對(duì)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(shí)可行的預(yù)防措施
下降到最低值,然后故障量又開始恢復(fù),具體故障參數(shù)
參見(jiàn)表1。
收稿日期:2005-12-02
(責(zé)任編輯付小平)
(上接第18頁(yè))
參考文獻(xiàn)
(2)經(jīng)濟(jì)效益
[1]邢繼祥,最優(yōu)控制應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京:科學(xué)出
由于采用了該DCS系統(tǒng),使鍋爐始終處于經(jīng)濟(jì)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(cè)試提高運(yùn)行效率4%,實(shí)際節(jié)煤5%,設(shè)計(jì)煤
 Sixth Edition.北京:科學(xué)出版社,2002
及煤氣各占總?cè)剂系?0%,一年耗煤量按3500計(jì)[3]馮俊凱.鍋爐原理及計(jì)算[M].北京:科學(xué)出版
算,每噸煤按人民幣500元計(jì)算,僅節(jié)煤一項(xiàng)一年可節(jié)
社,1992
約87.5萬(wàn)元。
收稿日期:2005-12-01
(責(zé)任編輯徐釗愈)
電力技術(shù)01/200
 NORTHWEST QINA BLECTRIC FONER ND. 01, 200849

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