一次风二次风逻辑.docx

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一次风二次风逻辑

课程实验总结报告

实验名称:

一次风二次风逻辑

课程名称:

专业综合实践：

大型火电机组热控系统设计及实现

（2）

1.前言2

2.一次风压控制2

2.1相关图纸2

2.2控制系统原理2

2.3控制系统结构2

2.4控制逻辑3

2.5一次风机切手动条件6

3.二次风控制7

3.1相关图纸7

3.2控制系统原理7

3.3控制系统结构7

3.4氧量校正回路控制逻辑8

3.5二次风压控制逻辑10

3.6送风机动叶切手动条件12

1.前言

一次风机：

提供一定压力、一定流量的一次风，将煤粉干燥并送入喷燃器，提供煤粉挥发份燃烧所需热量。

由电动机、叶轮、机壳、进气箱、集流器、基座、调节控制系统等组成。

二次风机，则用来克服空气预热器，风道，燃烧器的阻力，输入燃烧风，维持燃料充分燃烧。

2.一次风压控制

2.1相关图纸

SPCS-3000控制策略管理5号站129页

2.2控制系统原理

在一次风压控制系统中，由一个PID调节器同时控制A、B一次风机的出力，A、B一次风机并列运行。

一次风压调节系统通过调节两台一次风机的动叶开度，来调节一次风压。

一次风压的定值由总煤量分段线性拟合出来，运行人员可以在操作画面上设偏置。

经过控制器后，控制指令信号分别送到A、B一次风机动叶M/A站，来控制一次风机入口动叶开度。

2.3控制系统结构

在该自动控制系统中，控制对象一次风机，被控量是一次风压，调节量为一次风机入口动叶也开度，执行机构是一次风机入口动叶调节执行机构。

控制结构为单回路PID控制，自动控制系统框图及控制逻辑图如下：

图2-1一次风压控制系统框图

2.4控制逻辑

图2-2一次风压控制逻辑

控制逻辑：

1.设定值值跟踪与无扰切换

给定值通过总煤量与一次风热风联络管风道压力计算得到。

PV取自一次风热风联络管风道压力作为一次风压。

因为一次风主要用来携带煤粉进入炉膛燃烧，故所需的一次风量要考虑煤粉量的变化，所以将总煤量信号经过一个分段线性功能模块拟合成风压信号，作为设定值SP。

当A、B风机任意一台在自动控制状态下时，通过模拟量给定值发生器功能块ASET块输入所要设定的一次风压偏置值，当总煤量得到的一次风压设定值不能满足控制要求时，可由运行人员设置一定的偏置进行调节。

ASET模块输出控制员在操作面板上给定的设定偏差值与拟合后的一次风压求和，作为设定值输入到控制器SP端，即：

SP=ASET+总煤量转换后的一次风压信号。

在A、B风机均在手动状态下，ASET模块DI输入为1，输出端AO输出AI端的一次风压实际值与总煤量拟合风压偏差（一次风热风联络管风道压力实际值－总煤量拟合风压），再与拟合的风压设定值相加，得到的值即为实际的一次风热风联络管风道压力，然后送入PID控制器作为设定值，即：

SP=（PV-总煤量拟合风压）+总煤量拟合风压=PV

设定值=实际值，这样就实现了手动状态下的控制器设定值跟踪。

在控制器手动切换自动时，直接计算得到实际一次风热风联络管风道压力作为设定值，设定值等于实际值，不会产生扰动，即实现了控制器手自动的无扰切换。

2.一次风压比较

总煤量拟合成风压与一次风热风联络管风道压力形成偏差信号送入比较器模块，如偏差<-0.15，报警发出一次风压力<设定值信号。

若同时一次风机到LDC闭锁增则一次风机到LDCRUNDON。

图2-3一次风压实际值与设定值偏差报警

3.控制器手动设定值跟踪与无扰切换

在自动状态下，即一次风机A或B或两者都自动，ASET模块通过控制员在操作面板上给定设定偏差值，使PID控制器自动达到设定的要求；而在手动状态下，一次风机A、B均手动，ASET模块DI输入为1，输出端AO输出AI端的一次风压偏差计算量，再与总煤量拟合的风压相加，得到的值即为实际风压值，然后送入PID控制器作为设定值，这样就实现了手动状态下的控制器设定值跟踪；在手动切换自动时，直接计算得到实际风量作为设定值，设定值等于实际值，即实现了控制器手自动的无扰切换。

4.M/A站手自动跟踪与偏差计算

对于一次风机A来说，在A手动情况下，手操站MRE端子为强制手动输入端，手操站在手动状态下，M/A站S端输出1。

当A、B均手动，PID控制器STR端子输入真，控制器进入跟踪状态，控制器TR端跟踪一次风机入口动叶开度，控制器AO端输出TR跟踪值，实现控制器跟踪；M/A站S端输出1，ASET块DI为1，输出一次风机A入口动叶开度指令与PID控制器输出的偏差的信号再与控制器输出作和送入M/A站，即得到的一次风机A入口动叶开度指令为实际动叶开度值，实现手动状态下的M/A站跟踪。

即也满足控制器设定值等于实际值，实现了控制器设定值手动状态下跟踪。

当手动状态切换到自动时，控制器输出即为当前一次风机入口动叶开度，输入与输出为当前实际值，控制器在给定设定值之前无动作，不会发生扰动，即实现了手自动无扰切换。

5.超驰限幅

一次风压实际值和设定值送入PID控制器经过计算控制其输出信号送到M/A手操站，手操站输出电动门开度控制信号经过一个限幅模块后实现一次风机入口动叶开度控制。

限幅模块上下限的设定是通过超驰信号经过选择功能模块后来确定的。

超驰开、关信号是由SCS过来的开、关一次风机的指令信号，超驰开信号有效时，限幅块输出指令=100%，一次风机入口动叶挡板开；超驰关信号有效时，限幅块输出指令=0，一次风机入口动叶挡板关；无超驰现象范围为0-100。

6.控制量报警逻辑

●一次风机入口动叶开度控制指令与一次风机动叶调节执行机构开度反馈作差送入幅值报警模块AA，若差值不在±20以内，则产生一次风机阀位偏差大报警信号，一次风机切手动。

一次风机动叶调节执行机构开度反馈在在计算前也要送入DPQC质检模块，若品质坏，发出一次风机阀位反馈品质坏信号，一次风机切手动。

图2-4一次风机动叶开度指令检测报警

7.闭锁

●若一次风机入口动叶开度控制指令>95，则一次风机指令达最大，同时若A一次风机不在手动，B一次风机手动，则一次风机到LDC闭锁增；

图2-5闭锁增条件

●若一次风机入口动叶开度控制指令<5，则一次风机指令达最小，同时若A一次风机不在手动，B一次风机手动，则一次风机到LDC闭锁减。

图2-6闭锁减条件

2.5一次风机切手动条件

如下图，当以下任意条件发生时，一次风机切手动：

●MFT动作

●当无RB时，若调节器控制偏差大

●一次风机停运

●一次风机喘振

●一次风机阀位反馈品质坏

●一次风机阀位偏差大

图2-7一次风机切手动条件

3.二次风控制

3.1相关图纸

SPCS-3000控制策略管理-5号站-135~138页。

3.2控制系统原理

锅炉燃烧过程的重要任务之一是维持炉内过剩空气稳定，以保证经济燃烧。

炉内过剩空气稳定，对燃煤锅炉来说，一般是通过保证一定的风煤比来实现的，这种情况只有在煤质稳定时，才能较好地保持炉内过剩空气稳定，而当煤质变化，就不能保持炉内过剩空气稳定，不能保持经济燃烧。

要随时保持经济燃烧，就必须经常检测炉内过剩空气系数或氧量，并根据氧量的多少来适当调整风量，以保持最佳风煤比，维持最佳的过剩空气系数或氧量。

在这里我们可将送风调节系统直接看成是氧量调节的过程，送风控制系统一个带有氧量校正的串级回路控制系统，即采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输出去操纵电动门，从而对主被控变量具有更好的控制效果。

3.3控制系统结构

送风调节系统常采用氧量校正信号。

控制系统的控制结构为带氧量校正的串级PID控制，在副回路中，控制对象送风机，执行机构是送风机动叶调节执行机构，调节量是风量；在主回路中，调节量是空预器入口烟气含氧量。

自动控制系统框图及控制逻辑图如下：

图3-1二次风控制系统串级控制结构框图

3.4氧量校正回路控制逻辑

图3-2氧量校正回路逻辑

控制逻辑：

1.信号处理：

1　质检：

采样值A、B侧空预器入口烟气含氧量分别经过DPQC模块检验信号质量好坏，若A、B侧氧量测量品质都坏，则M/A站切手动。

2　二取中：

采样值A、B侧空预器入口烟气含氧量相加取平均值作为采样值；

3　滤波：

使用一阶惯性环节的超前滞后模块，起滤波作用，滤波器传递函数为

。

空预器入口烟气含氧量经过滤波器后送到控制器PV端。

4　分段线性拟合：

锅炉主控指令经过分段线性功能块拟合成氧量设定值。

2.控制器手动设定值跟踪与无扰切换

在自动状态下，ASET模块输出控制员在操作面板上给定的设定偏置与拟合后的氧量设定值求和输入控制器SP端，在PID控制下自动达到设定的要求，即SP=ASET+锅炉主控指令拟合氧量信号

在手动状态下，PID控制器在跟踪状态。

ASET模块DI输入为1，输出端AO输出AI端的空预器入口烟气含氧量偏差值（空预器入口烟气含氧量实际值－拟合氧量设定值），再与拟合的氧量设定值相加，得到的值即为实际的烟气含氧量，然后送入PID控制器作为设定值。

SP=（PV-锅炉主控指令拟合氧量信号）+锅炉主控指令拟合氧量信号=PV

设定值=过程量，这样就实现了手动状态下的控制器设定值跟踪；在手动切换自动时，直接计算得到实际氧量作为设定值，设定值等于实际值，即实现了控制器手自动的无扰切换。

3.切手动逻辑

1　若A、B侧氧量测量品质都坏，则M/A站切手动；

2　若氧量调节控制器DO输出调节器入口偏差大信号，则M/A站切手动；

3　当送风机A、B均控制手动，则发出指令送风机控制全部手动，则M/A站切手动。

图3-3全手动条件

4.限幅

氧量控制指令在发送到二次风系统前经过限幅模块。

限幅模块上下限的设定是通过M/A站手自动状态来确定的。

●自动状态下，氧量控制指令范围0.85-1.15，

●手动状态下，氧量控制指令为1，即不进行氧量校正。

3.5二次风压控制逻辑

图3-4二次风压控制逻辑

控制逻辑：

1.总风量滤波

在这里使用一阶惯性环节的超前滞后模块，起滤波作用，滤波器传递函数为

。

采集到得总风量现场实际数据滤波处理后再送入PID控制器的PV端。

2.风量指令

该指令通过锅炉主控指令和总燃料量得到，锅炉主控指令和总燃料量先经过MAX1取大值，然后分两路，上路不处理，下路经两次滞后处理，滞后传递函数为

。

然后上下路信号再经过取大值功能块MAX2取大。

MAX2输出再经过分段线性功能块将总燃料量信号拟合成风压信号。

拟合后的风压信号乘以氧量控制信号进行氧量校正，自动状态下，氧量控制指令范围0.85-1.15，手动状态下，氧量控制指令为1，即不进行氧量校正。

校正后的信号参与SP设定值计算逻辑。

逻辑原理：

我们知道在机组运行过程中，若机组升负荷则要先加风后加煤，若减负荷则要先减煤再减风。

在机组负荷发生变化时，以上逻辑可以实现风和煤的同步控制。

对于风量和总燃料量量来讲，由于加煤减煤是一个慢过程，总燃料量总是慢于风量变化。

对于锅炉主控指令和总燃料量来讲，在控制系统逻辑中，锅炉主控指令是由DCS计算得来的，而总燃料量是由实际测量得来的，煤量变化是个慢过程，锅炉主控指令总是先于总燃料量而变化。

所以：

1　机组增负荷时，先给定高负荷下的锅炉主控指令，随后总燃料量增加以适应负荷变化，所以锅炉主控指令>总燃料量，MAX1输出锅炉主控指令，再经过上路、下路处理后，如下图a，MAX2选上路输出，进行二次风控制计算，风量逐渐增加，而此时总燃料量还没有开始变化，即满足升负荷时先加风再加煤。

2　机组减负荷时，先给定低负荷下的锅炉主控指令，随后总燃料量减少以适应负荷变化，所以锅炉主控指令<总燃料量，MAX1输出总燃料量，再经过上路、下路处理后，如下图b，MAX2选下路输出，进行二次风控制计算。

总燃料量首先减少，而由于滞后功能块的存在风量滞后一段时间后再减，即满足减负荷时先减煤再减风。

图3-5升负荷减负荷总燃料量与锅炉主控指令变化图示

3.氧量校正

氧量校正回路根据实际氧量与定值的偏差进行调节，输出值在0.85～1.15之间变化，用该值对风量指令进行修正，使风量调节器的输入偏差发生变化。

4.其余部分与一次风压控制系统逻辑基本一样，所以不在重复。

3.6送风机动叶切手动条件

如下图，当以下任意条件发生时，送风机切手动：

●送风机停止

●送风机指令与阀位偏差大

●送风机动叶阀位反馈品质坏

●两台引风机均在手动

●当无RB时，若调节器控制偏差大

图3-6送风机切手动条件