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链条锅炉DCS系统设计

文档作者：赵敏玲1,高丽2 文档来源： 1.西安理工大学自动化与信息工程学院 2.西安工业学院电子工程系		点击数：	更新时间： 2021年07月08日
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试验研究
链条锅炉DCS系统设计
赵敏玲1,高丽2
(1.西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048
2.西安工业学院电子工程系,陕西西安710032
[摘要]介绍了一种链条锅炉DCS系统的设计方法。该方法采用了美国先进的DCS系统,除能实
现各种要求的控制功能外,还考虑到了整个系统的稳定性及可扩展性,进而和厂级综合管理网络并网等
诸多方面使锅炉始终处于经济燃烧状态,能效果显著,是目前较先进的一种旧锅炉改造的DCS系统
设计方法。该设计方法对冶金、电力等领域锅炉的经济运行、节约能源具有一定的推广价值。
[关键词]链条锅炉;DCS系统;改造;节约能源
中图分类号:TK323文献标识码:A文章编号:1008-4835(20)01-0017-02
UDC6000及记录仪。
1系统概述
(3)控制器
每个控制器内有2个并行的微处理器,分别处理
为提高电厂锅炉的运行效率,目前大多数锅炉面模拟量和开关量。其基本功能综合了多个单回路控制
临着被改造的问题,而锅炉的自动化控制系统是锅炉器和PLC的功能,可处理1~32个独立回路,可根据
控制的关键采用美国霍尼韦尔公司推出的R10系不同需要选择多种输入输出模件,软件功能块分回路
统,对某钢厂热电分厂1号炉进行DCS系统的改造设调节、数字运算、设定程序、梯形图操作、逻辑运算、报
计R160系统由监控站、以太网、就地操作员盘和控警记录等7类52种。PLC调节具有参数自整定功能
制器组成。
除此之外,每个控制器可通过以太网下挂多个单回路
(1)上位监控站
控制器和2个30路记录仪。锅炉DCS系统选用9100
上位监控站为 IBMPC,控制室中使用台式和工业e控制器。
现场盘装机。系统软件主要由组态软件包、预定义显(4)操作员盘
示软件包、用户图形软件包等组成。用组态软件工具
把密封的NEWA4/12前面板用于数字显示,可
对锅炉的回路控制及开关量控制进行编程,然后通过进行回路监视、开关量监视、报警监视、回路设定程序
以太网下装到控制器中。通过预定义画面显示(棒运行显示等,通过按键可进行类似传统仪表板上的“按
状图、开关显示、报警显示、回路设定程序显示等),可键”、“开关”、“旋钮”等操作
以对控制系统进行监视和操作。用户图形软件包可根
据用户要求进行流程图显示、报警总览显示、批处理2控制系统工作原理
历史趋势记录。历史趋势记录可记录6个过程数据,
自由格式报表可打印用户定义格式的生产报表如班
锅炉控制主要包括水位控制、过热蒸汽汽温控制、
报、日报、月报、生产运行管理报告等,从而大大提高了蒸汽压力燃烧控制及联锁保护几个方面。其中汽包
车间和工厂的计量管理水平
水位是关系到锅炉安全的重要参数,汽温及汽压是蒸
(2)以太网
汽质量也是汽机所要求的重要指标,燃烧控制则是节
通过该网络能将上位机与多个控制器联接,并且能的重点。
在网上可挂接多个 Heneywell标准设备如UDC30(1)汽包水位控制
 NORTHANEST CHINA ELECTRC FOWER ND. 01, 200617
试验研究
水位调节系统的任务是使给水量与锅炉蒸发量相的方案、经验给定与氧量校正方案:送风量粗给定由经
平衡,并维持汽包水位在工艺规定的范围内。经综合验总结整定,并用烟气含氧量进行微调,按照不同负荷
考虑,水位调节系统采用三冲量双级自动调节系统,如下对应的最佳过剩空气系数自动修改氧量的设定值,
图1所示。
使锅炉燃烧一直处于最佳状态。当氧量检测出现故障
蒸汽流量
时,动态寻优系统自由投入运行,寻找最佳送风值。
炉膛负压采用常规控制方案,引入送风量动态联
系信号改善负压控制品质。
给水流量
总给水量减混水量
图1汽包水位调节系统框图
蒸汽
量
煤
D天电
(2)过热蒸汽汽温控制系统
汽温调节系统结构如图2所示。被控量是过热器
出口蒸汽温度,控制量为减温器喷水流量。为提高控含氧量
制质量引入减温器前汽温微分信号作为前馈信号,主
量
机次风
调节器采用纯滞后预估PID控制算法(在常规PID上
执机
增加一个 Smith输出预估器)
减温器后
图3燃烧控制系统结构图
过热蒸汽
3系统运行效果
器减温水流量(FT-
本系统自安装投入运行以来,软、硬件运行可靠,
达到了预期的技术经济指标。
图2汽温调节系统框图
(1)水位控制精度±10mm,汽压±0.03MPa,汽
(3)燃烧控制系统
温土5℃,负压±4Pa,图4为实际运行曲线。从图中
燃烧控制系统维持汽压稳定,保证燃烧过程的经可以看出当负荷有一定波动时,水位、汽温、汽压等主
济性和炉膛负压的稳定,系统框图如图3所示。控制要参数仍保持在规定的范围内
系统可分为三个回路:燃烧量、送风和引风。燃烧量包
 4F/(t.h")
括给煤与煤气回路。由于目前难以在线准确测量给煤
蒸汽流量
量,引入热量信号既反映燃烧率的变化,又反映煤质的
L
-1.6
变化。当燃烧发生自发性扰动时,由于热量信号能及
时反映燃烧的自发扰动,使之能很快地消除。根据带
/kPa
主汽压力
基本负荷还是调压炉,选择主汽压力和汽量与热量信
号构成串级系统,主汽压力和汽量调节器均采用与主
t℃
主汽温度
汽温结构相同的预测控制算法,工艺要求在一定负载
下优先燃烧煤气。因此,在煤气调节回路及给煤回路
中设置一智能开关,在负荷的最大煤气流量下调节煤
/min
气泡水平
气量,超过最大煤气量时切换到给煤回路上。炉排转
6.4
6.4
速跟踪给煤变化以保证一定的煤层厚度。
100120140n
送风系统采用氧量校正与动态自寻优控制相结合
图4实际运行曲线
下转第49页)
18西北电力技术012006
 NORTHWEST CHNA ELECTRIC POWER ND.01. 2006
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技术交流
3.31114南彭线开关拒动原因
从各个保护的动作行为可以看出,在3.36s开始,
事故后,对南彭线保护装置及二次回路进行检查,由于故障量的急剧降低,此时,南郊变南彭线的接地距
重点检查了零序电流保护和接地距离保护,装置均能离Ⅲ段、固原变固南1、11线接地距离Ⅲ段、零序Ⅲ、Ⅳ
正确动作,但开关拒分。经检查,1114南彭线开关液段、固原变1号、2号主变110kV侧零序方向过流保
压机构微动开关分闸闭锁接点闭合(开关型号W6B护均返回,而主变公共绕组过流保护由于最小故障电
-126,2002年5月15日投运,额定油压25±1mPa,流仍大于动作值,一直动作,时间元件计时没有中断;
分闸闭锁压力值为19.5±1MPa,事故时压力为24.5到3.48s以后故障量开始恢复时,南郊变南彭线接地
MPa)进一步检查该开关液压机构分闸闭锁压力值,距离、固原变固南1、线接地距离Ⅲ段、零序Ⅲ、Ⅳ段、
发现微动开关固定方式设计不合理整个微动开关用固原变1号、2号主变110kV侧零序方向过流保护又
穿心螺杆固定,当液压机构压力值变化时,微动开关整开始动作,重新开始计时,到故障后6.6s,固原变1
体位置也会随之发生变化,相应地,其整定值也发生变号、2号主变公共绕组过流保护均到出口时限,动作切
化,“分闸闭锁”微动开关动作后未返回,故在额定油除三侧开关,其余保护由于故障量消失而返回,均不到
压下,微动开关分闸闭锁接点闭合,导致开关拒动。出口时限
以上动作行为经过模拟故障过程试验得到了证
3.4保护越级动作原因
实,此外,对照整定规程,对所有定值的整定原则及计
2004年1月17日5时30分(GPS时钟)南郊变算方法进行了核对,所有定值的计算符合整定原则,配
1114南彭线C相故障,故障点录波测距7.08km,保合合理。
护测距8.7km,故障电流4733A,南彭线保护动作,
(南彭线保护型号LFP-941A,南瑞生产)1114南彭4结语
线开关由于压力开关闭锁而拒动,而南郊变、固原变
1100母联开关均在“合”位置,与此同时相关的后备保
(1)在输电线路穿越的重覆冰区,应采取有效措施
护均达到动作值,固原变1118、1119固南线保护防止绝缘子的覆冰闪络,如加装盘径不等的绝缘子等。
接地距离Ⅲ段、零序Ⅲ段(保护型号:LFP-943A),固
(2)应加强对断路器操动机构的日常维护,改造
原变1号、2号主变110kV侧零序方向过流,主变公微动开关的安装方式,加强设备的巡视管理,及时发现
共绕组过流保护也同步启动,执行元件动作开始计时问题,防患于未然
(保护型号:WBH-100系列保护)从南郊变南彭(3)类似于上述输电线路间歇性故障,对电网继
线、固原变固南1、线,1号、2号主变110kV侧录波电保护提出了更高的要求,从事电网继电保护研究、设
图可以看出故障电流及零序电压呈缓慢下降趋势,到计和运行维护的技术人员,需对此做更深入的分析,提
故障后3.36s左右,故障量急剧下降,到3.48s左右,出切实可行的预防措施
下降到最低值,然后故障量又开始恢复,具体故障参数
参见表1。
收稿日期:2005-12-02
(责任编辑付小平)
(上接第18页)
参考文献
(2)经济效益
[1]邢继祥,最优控制应用基础[M].北京:科学出
由于采用了该DCS系统,使锅炉始终处于经济燃
版社,2003
烧状态,节能效果显著烟气含氧量和渣含煤量明显降[2][21《BenjiamnimCKuogAutomaicControL1Systems.automaticControlsystems
低。经测试提高运行效率4%,实际节煤5%,设计煤
 Sixth Edition.北京:科学出版社,2002
及煤气各占总燃料的50%,一年耗煤量按3500计[3]冯俊凯.锅炉原理及计算[M].北京:科学出版
算,每吨煤按人民币500元计算,仅节煤一项一年可节
社,1992
约87.5万元。
收稿日期:2005-12-01
(责任编辑徐钊愈)
电力技术01/200
 NORTHWEST QINA BLECTRIC FONER ND. 01, 200849

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