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火电厂dcs控制系统的应用
2019-06-11 13:56:39 来源:https://www.whirlpad.com 作者:白银电力

3d天天彩图:火电厂dcs控制系统是计算机,自动控制技术和网络通信技术的综合产品。它基于控制分散,危险分散,运行和管理集中的设计思想,采用多层次的分层,协同和自治结构,适应现代生产和企业管理的要求。由于DCS集成了最新的现场总线,嵌入式软件,先进的控制,报告技术,CRT和网络技术,它可以解决整个生产过程,从一个大型设备(锅炉)到现代化工厂。完全控制,为整个信息管理过程提供基础平台。

  随着中国生产力的不断发展和中国生产过程自动化技术水平的不断提高,我国新建的火电厂普遍采用了DCS控制系统。使用常规控制的火力发电厂也基本上进入了DCS转型。随着DCS控制系统的不断发展,性能不断提高,价格逐年下降。火电厂dcs控制系统的应用范围将越来越广。DCS也逐渐开始广泛用于小型发电厂。

  在中国的控制工程网络版权中,小火电厂基本上是供热单位,主要用于冶金,石化,化工,纺织等行业的大型企业自给自足的电厂和城市供热,其中大部分属于电力电力系统外的植物。典型的主要设备选择主要是循环流化床锅炉,配备抽汽式汽轮发电机组,一般两炉一台机或三炉两台机,热系统是母控制。保定石化厂的火电站是典型的企业热电联产机组。DCS系统的应用和改进可以为中国的许多小型电力公司提供一些思路和参考。

  1 DCS系统应用

  1.1 DCS系统组成

  2003年,该厂应用北京合力自动化工程有限公司开发的HS2000分布式控制系统进行技术改造。该系统由两部分组成:DAS和MCS。DAS用于实时监控运行参数,MCS用于模拟控制。HS2000系统的节点在功能上分为三种类型:操作员站,工程师站和现场控制站。这些节点通过系统网络连接,所有节点的数据和信息传输由南方系统网络完成。操作台由配备外围设备的高可靠性工业微电脑组成。站上运行的软件是专用于HS2000系统的实时监控软件。

  功能包括:图形显示和会话,报警显示和管理,报告打印,系统库管理,历史库管理和内存管理。工程师站和操作员站使用相同的站。该站配备了HS2000组态软件包,供用户实现应用系统的配置。现场控制站是DCS系统完成现场测量和拉动的重要场所。HS2000系统的现场控制站由主控制模块,智能I/O模块,电源模块和专用机柜组成。该站主要执行两个功能:信号转换以及处理和控制操作。

  1.2锅炉系统控制解决方案

  1.2.1转型原则

  根据实际情况,该厂于2003年率先对两台35t/h中温中压链锅炉进行了DCS改造。采用DCS控制后,还保留了锅炉的急停和硬手操作。重要的辅助机器。汽轮机暂时保留了PLC。控制,辅助车仍由传统仪表控制。

  1.2.2锅炉运行控制任务

  1自动检测:通过检测元件和显示仪表连续测量和显示锅炉热参数(压力,温度,流量等),并提供自动调节和安全保护的检测信号。

  2自动调节:自动调节锅炉运行参数,满足外部负荷和工作参数要求,保持锅炉在经济条件下运行。

  3程序控制:自动执行一系列操作,如锅炉的启动,停止和运行。如果系统已启动,请按照引风机,鼓风机和炉排的启动顺序进行操作。

  4保护链:系统必须具有超压,高水位,低声光报警,以及超压停机和水位低停机热保护联锁保护。电气联锁保护是为了防止在设备启动和停止期间由操作错误引起的事故。

  1.2.3控制参数

  根据锅炉的实际使用情况,确定了10项调整,即:①除氧水位;②除氧压力;③主汽减压;④分汽缸出口稳压;⑤炉膛负压;⑥主汽温度;⑦汽包水位;⑧炉排转速;⑨鼓风转速;以及给煤机转速(控制煤层厚度)等。其中,鼓水位和主蒸汽温度是锅炉系统控制的关键,燃烧是锅炉系统控制的难点。

  1.2.4常规控制回路

  脱气水位,脱气压力,氧气减压,分缸出口压力调节,炉子负压等是常规的单回路调节。主蒸汽温度和汽包水位主要由单回路前馈或级联加前馈组成。

  1.2.5燃烧系统的控制

  在锅炉参数中,主蒸汽压力(或过热蒸汽压力)是用于测量蒸汽量和外部负载是否合适的指标。有两种扰动源导致主蒸汽压力发生变化:一是燃料量扰动,这是基本扰动 -- 是用汽量的扰动。负载不安。基本干扰可以通过其自身的闭环来克服,并且负载扰动不容易。当负载变化时,母管的压力瞬间变化,调节通道的延迟很大,物体扰动通道和调节通道的动态变化很大。调整是非常不利的。根据炉子的经验,煤进入炉子完成燃烧需要20多分钟。

  传统的P,I和D调整很难遵循,并且无法完成这种大滞后系统的自动调整。基于模糊理论的专家系统可以实现锅炉燃烧系统的自动控制。P域表示模糊控制中锅炉压力的范围,AP域表示两个操作循环之间锅炉压力变化差异的域。当负载显着变化时,燃烧循环的自动调节加速了燃烧控制的响应。煤质或炉况的差异对调节效果有一定影响。由于隶属函数的曲线是交错的并且彼此重叠,因此模糊控制算法对参数变化的适应性是鲁棒的。实际操作验证了此功能。

  1.2.6阀门调整和限制

  规则表参数中的阀门变化值对应于每个燃烧循环中炉排速度的变化。控制供给炉排速度的煤量是一个重要的控制对象,以确保锅炉的经济和安全运行。根据操作人员的经验,在一定的炉膛和煤质条件下,炉排的速度达到一定限度,不再确定滚筒的压力。这必须对炉排的速度设定合理的上限以防止燃烧不足。污染环境。鼓风速度和炉排速度应根据风与煤的一定比例相互协调,以保证燃烧的经济性。该比率与特定煤质,炉况和逆变器速度有关。在运行中,需要根据现场条件进行调整。引风速度和鼓风速度应相互适应,以保持炉内负压在一定范围内,以确保燃烧安全。

  为方便操作,将炉排速度,爆破速度,引风速度限制,燃烧周期等参数设定为操作员权限,将井引入监控界面这样炉子就可以在线修改。

  2.运行结果和问题

  2003年DCS改造后,两台锅炉系统基本实现了稳定条件下的自动控制。通过设定炉排的适当速度,鼓风速度和引风速度的极限,煤炭被完全燃烧,环境污染减少。当工作条件稳定时,实现整个锅炉系统的自动控制。同时,由于引入了燃烧循环的自适应调节,当负荷大大改变时,力II比响应速度快。提高了系统控制的自动化程度。

  然而,在运行期间,工厂发现锅炉在负荷变化较大的情况下在控制过程中存在以下主要问题:锅炉汽包水位测量偏差较大;燃烧控制系统不能自动喷射。

  3.问题分析与改进

  3.1鼓水平控制的改进

  在锅炉汽包水位测量中,汽包水平系统是没有自平衡能力的受控对象。当供水突然下降或出口蒸汽流量增加时。因为此时从锅炉传递到蒸汽鼓的热量不会改变。这导致液体的大量蒸发。汽包水位测量的结果太大;当供水突然增加或出口蒸汽流量减少时,情况就是我们常说的“蒸汽虚拟水平”。锅炉在汽包液位检测电路的原设计中忽略了这个问题;它直接影响汽包液位控制的稳定性。为此,我们引入了汽包液位测量结果的压力补偿,补偿公式如下:

  h=[△P+gH(ρ“-ρ)]/[g(ρ”-ρ‘)]

  其中:h - 补偿后的汽包液位; △P - 变送器测得的差压值;g - 重力; H - 汽包高度;ρ - 后的汽包液位;ρ’ - 液体参考密度; ρ'-水密度; ρ“ - 蒸汽密度。鼓压与ρ‘、ρ”之间的关系用虚线近似,如表3所示。

  在HS2000DCS控制点的配置中。通过使用RPV点和折线算法中的表达式,很容易实现上述补偿关系。通过分析,可以发现,所述稳压器的输入是:汽包水平设定值 - 蒸汽鼓电平测量值+主蒸汽流量 - 水供给流量。由于各种干扰导致的实际操作。给水池和主蒸汽流几乎不可能相等。该方案的控制结果将导致鼓水平的静态差异。为此,采用基于三个脉冲的级联控制方案。由于主要监管者的作用。该解决方案更好地消除了静态差异。

  3.2燃烧控制的改进

  用于氧含量测量的燃烧控制装置的原始设计改变为700B氧含量分析仪。控制方案改为氧含量控制引风机出口挡板,以及炉负压控制鼓风机出口挡板方案。氧含量控制的P和I效应较弱。实际运行后,燃烧控制系统的滞后时间相对较小,证明改进的控制方案是可行的。

  3.3功能扩展

  速度是涡轮机运行的最重要参数之一。实时监控此参数。监控装置和操作人员的方式已被增加,则信号显示精度得到了改善,并且操作人员的监督和操作控制提供了便利。更重要的是,总调整值可用于通过LAN监控涡轮机速度。在关断网络事故的状态下,涡轮机速度的变化仍然可以被监测,从而事故可以有效地相应的处理。避免事故进一步扩大;给水泵是锅炉供水的关键设备,2004年该厂扩建了原有的DCS系统。三个进料泵的涡轮速度和变频调节信号被添加到DCS系统。

  4。结论

  综合效果

  自工厂DCS系统的安装和运行以来,软硬件操作基本可靠。经过改进,实现了预期的技术指标。

  (1)控制水位精度:±10 mm。蒸汽压力:±0.03 MPa,蒸汽温度:±5°C。负压:±4 Pa; 2节能效果显着。烟气中的氧含量和炉渣的碳含量显着降低。经测试可将运行效率提高4%。实际节煤5%,年耗煤量在4万吨计算,每吨煤在360元计算。单独节约煤炭每年可节省72万元。

  (2)DCS的进一步应用目标

  1进一步扩展DCS系统的功能范围。整合;使用先进的控制软件进一步利用DCS的性能。为了提高电厂管理的自动化水平,DCS的应用范围进一步扩大。为了实现所谓的集成,涡轮机电液控制系统(DEH和MEH),发电机,主变压器和工厂电力系统的未来计划将纳入DCS。 2进一步扩展DCS物理分散的应用。降低电缆成本。 3实现全厂辅助车间的系统联网和统一监控。减少值班人员。

  (3)DCS在小火电厂中的应用问题

  1.国内DCS硬件的制造工艺和制造水平远远低于国际水平,硬件故障率高;

  2.由于缺乏实用的测试方法和手段。某些DCS绩效指标无法评估和接受。许多绩效指标不符合规范;

  3.由于DCS市场竞争激烈,价格非常低。 DCS供应商不太可能在工程设计和应用软件的开发上投入巨资。 DCS的分散控制原理通常不会反映在硬件配置中。特别是在小型系统中。这种现象特别明显;

  4.工程设计和应用软件的开发水平不高。无法推广先进的控制软件和控制策略。这不利于发电厂的经济和安全运行;

  5.国内测试元件和执行器的可靠性和准确性往往不能满足DCS控制系统的要求。增加了系统自动调整输入的难度。 DCS的优点不能充分发挥,影响了机组的经济运行;

  6.由于小单位的非标准化。一些辅助设备配有控制系统。更常见的方法是使用硬连线方法将控制信号从这些设备传输到DCS并由DCS控制它们;系统之间的连接是工程中最麻烦的问题。能否解决这些问题成为整个系统长期安全运行的关键;

  7.控制策略通常由DCS制造商制定。一旦DCS制造商经常不知道生产过程的细节。或者我对主设备的变化知之甚少。从而。控制策略通常有些不足。必须在生产后经验丰富的操作人员的帮助下,根据实际情况不断修改,以达到更好的效果。

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责任编辑:教务王老师
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