440TCFBB优化控制系统控制方案文档格式.docx

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2、基于因素空间理论的模糊故障诊断技术。

3、在线实时仿真技术。

厦门大学CFBB燃烧优化控制系统在上述工业先进控制软件包基础上开发成功,其主要特点如下：

一、技术领先，系统稳定长期自动运行：

常规控制技术（ＰＩＤ控制器）无法处理煤质大变化（一般超过５％），控制效果不理想，需要切到手动控制模式；

自适应预估控制器则可处理达到３０％以内煤质变化，保证系统能够长期稳定运行。

该系统于2005年获得国家发明专利、并被列入国家重点新产品推广计划，获得中国电力投资集团科技进步三等奖。

二、节约能源、创造节能空间：

应用该系统后，可使锅炉长时

期在闭环稳定的状态下自动运行，机组运行明显平稳，并可根据实时工况，调优风煤比、粒子浓度及氧含量（系统参照特别设计的风煤比及流化状况等软仪表参数信息进行调优），从而达到节约能源的效果，中电投新乡电厂、开封电厂、河南中孚铝业自备电厂、锦西炼化总厂自备电厂、山东海化自备电厂等电厂的运行数据表明：

投运本系统后比手动操作电耗煤降低2%左右。

三、安全可靠：

为保证闭环控制系统的安全运行，厦大海通

XD-APC软件特别设计了具有实时在线功能的故障诊断系统。

应用基于因素空间的模糊故障诊断技术，本系统的故障诊断包括工艺故障诊断和仪表故障诊断，同时配置了相应的专家系统对上述故障进行在线自动处理，一旦发生故障，将即时发出报警信号，并自动切换到手动控制状态，以确保系统运行的高度安全。

操作人员可在操作台屏幕上随意无扰动切换成自动控制（厦大海通XD-APC）或手动控制（原DCS系统）。

在手动状态下的操作与改造前完全相同，无任何变化；

在自动状态下则由厦大海通XD-APC软件系统按现场给定的条件进行自动控制。

降低了操作人员的劳动强度，减少了人为失误。

四、不影响正常生产：

本系统在安装调试及试运行期间，不

需要停机，在不影响正常运行的情况下，利用在线实时仿真技术，对原系统进行自动跟踪测试，确定最佳运行方案，完成系统的安装调试，即使在正式运行该系统后，也丝毫不改变原DCS的手动操作系统，对用户而言无任何技术风险。

五、售后服务：

为解除用户的后顾之忧，及时为用户排忧解

难，确保系统安全运行，我公司特地在山东潍坊、大连设立了办事处，专门负责山东及北方地区的售后服务工作。

六、成功案例：

中国电力投资集团新乡火电厂2台440T/HCFB锅炉

中国电力投资集团开封电厂2台440T/HCFB锅炉

河南中孚铝业自备电厂2台440T/HCFB锅炉

锦西炼化总厂自备电厂3台220T/HCFB锅炉

山东海化集团自备电厂7台240T/HCFB锅炉

内蒙古华电乌达热电有限公司1台480T/HCFB锅炉

福建金业热电厂1台130T/HCFB锅炉

福建化纤集团热电厂1台35T/HCFB锅炉

公司目前正在实施的项目有山东华能白杨河电厂2台440T/HCFB锅炉/山东临沂华盛铝电1台440T/HCFB锅炉/内蒙古华电乌达热电有限公司1台480T/HCFB锅炉/福建龙岩3台440T/HCFB锅炉等多个项目，已经签订山东海化集团2套20万千瓦机组的燃烧自动和机炉协调优化控制系统合同。

厦大海通自控有限公司秉承技术立业，服务国人的信念，自强不息，期待与您真诚的合作，共创明天的辉煌！

北方办事处

地址：

大连市高新技术园区火炬路1号海外学子创业园A-412-1

电话：

0-8007/

传真：

9

邮编：

116023Email:

yinji28@126com

电厂410/440/480吨CFBB先进控制系统

（厦门大学海通自控有限公司）

（一）控制目标

●在煤质变化时实现在CFB锅炉燃烧过程的闭环自动控制，控制床温在工艺允许的范围内，防止床温过高出现结焦或床温过低出现熄火；

控制过热蒸汽压力在工艺允许波动的范围内（一般误差<

±

0.3MPa）。

●实现一次风量、二次风量的自动协调控制，保证正常流化和燃烧，维持正常氧量。

●在稳定床温和炉膛温度的基础上，改善主蒸汽温度的控制品质。

●在上述控制基础上，实现电负荷－主汽压力的闭环协调控制，在实现自动调整负荷的同时，确保主汽压力的控制误差<

0.5MPa，负荷调整速率>

1.5kw/min。

（二）控制方案

●系统扑拓图

（1）床温－过热蒸汽压力的协调控制

方案如下图所示，采用独创的IFAP（无辨识自适应预估控制）实现给煤－CFB锅炉床温－过热蒸汽压力的三级协调控制。

（2）风量—料床温度—炉膛粒子浓度的协调控制

一次风控制的主要目的是维持风煤比稳定和满足负荷协调控制的需要，这里风煤比＝

，故控制的一次风量会随着给煤量的增减而自动增减。

控制器的调整对象为1＃、2＃风机转速（或入口挡板开度）。

风煤比的给定值在控制器处于“手动”位置时会自动跟踪实际的风煤比值的10分钟平均值（5秒计算一次），一旦控制器处于“自动”状态，风煤比给定值即为投入自动时的风煤比平均值，在自动控制状态下，根据煤质和密相温度对风煤比给定进行在线修正。

一次风量控制的主逻辑图见下图

其中

1．总给煤量的故障诊断单元主要诊断断煤现象，一旦发生断煤，会向条件输出单元送出信息，此时条件输出单元则输出未断煤时的给煤量，否则输出实时测量的总给煤量，这样，可在瞬间断煤时维持一次风的稳定。

但断煤故障发生的时间过长（如超过5分钟），则仍按实时测量信号输出。

2．风煤比给定的设置目前可在操作站上由操作工设置。

3．风煤比给定的修正主要根据密相温度和煤质进行。

密相温度修正在燃烧控制处于自动状态时，将根据温度控制器的偏差信号（给定-实测）和温度的超限信号进行修正，在燃烧控制处于手动状态时，则根据密相温度的变化率和超限信号进行修正。

煤质系数将根据电负荷与给煤量的关系计算，煤质较好时，适当增加风煤比，煤质较差时，则适当减小风煤比。

4．一次风给定将设上下限限制，最低为80（流化必须风量）,最高210。

5．对两台分机的控制信号同样做上下限限制，保证安全。

二次风控制的目标是维持一、二次风量比例的稳定、风机出口压力的稳定和保证一定的氧量，控制器的调整对象为1、2＃二次风机转速（或入口挡板）和右上、右下、左上、左下四个进风阀门。

控制框图见下图，其中：

1．二次风量给定按一、二次风比率（占80％）和氧量给定（占20％）计算。

其中一、二次分比率为投自控时的5分钟平均跟踪值（以后可考虑对此做优化计算）,氧量给定由操作人员在操作台设置。

2．1、2＃风机风压给定值由先进控制系统根据二次风给定值自动计算。

3．右上、右下、左上、左下四个风门的偏置采用跟踪方式。

（3）负荷协调控制方案

负荷协调控制系统由负荷控制、燃烧控制（主气压控制）、风量控制三个子系统组成，三者之间关系参见下图

说明：

1．电负荷控制器仅当操作台上的LOAD控制器处于“AUTO”位置（由运行人员切换）和电负荷给定值（由运行人员在操作台上设置）变化时才会开始运行（执行前述方案2），此时控制器的输出信号

会“写”到汽机功率的控制目标（汽门调整命令），运行人员不能再设置。

2．条件输出单元的作用是为燃烧控制（给煤控制）系统提供调整给煤量的前馈信号。

其逻辑为：

当电负荷控制器状态为自动时，输出电负荷给定值的变化信号，而当电负荷控制器状态为手动时，输出汽门指令变化信号，前馈量则根据实时计算的给煤和负荷、密相温度的增益关系确定。

3．电负荷控制处于“自动”状态时，可以通过给定值的延时单元实现先调煤、后调负荷（调门），这样对主气压控制较有利。

4．负荷协调控制可在电负荷控制器处在“手动”和“自动”的时候进行，电负荷控制处于“手动”时，执行负荷控制方案1，由运行人员设置汽机功率控制目标，控制系统根据实际汽门的变化（即汽机功率设定值的变化），向燃烧控制系统送出前馈信号，在调整汽门的同时，调整给煤量（见下图）,而当电负荷控制处于自动时，运行人员只需改变负荷给定值，其余动作由控制系统完成。

（4）故障诊断与处理系统

采用基于因素空间的故障诊断方法（算法说明见附录1）对影响上述闭环控制系统安全的故障进行诊断和处理：

所诊断的故障包括1.给煤机故障。

2.测量仪表故障。

3.排渣和流化故障。

4.风机和风门故障等（这里给出的闭环控制系统安全运行所需的故障诊断，操作运行上需要的由运行部门提出）。

●安全设计

1：

密相下温度测量故障：

440吨循环流化床锅炉密相下层有8个温度测点，控制系统对这些测点均有在线的故障诊断；

温度计算过程已剔除了测量点中较不准确的点，并在计算中会自动剔除故障测点。

若用于计算密相下温度的所有测点均出现故障，则控制系统输出的给煤量会维持在出现故障时的水平上，不再变化；

此时操作员应切为手动操作；

2：

通讯故障处理：

正常时，XD-APC平台每五秒交替向服务器发0，1信号，当系统正常时COMM_FAUL不显示，当XD-APC平台出现故障时，系统弹出上面标签，如果此时投自动，系统自动将“自动”状态切为手动（约需60秒），由操作人员接管系统。

3:

给煤机故障：

控制系统包括给煤连锁控制系统，若在自动状况下，某台给煤机出现故障，控制系统会自动的将该台给煤机减少的给煤量（如原给煤量给定值为6，出现故障后，给煤量为0.5,则减少的给煤量为5.5）按设定的协调方式分配给另一台给煤机；

但单台给煤机的控制都有上限限制。

4：

一次风控制器上下限限制：

为防止因为突然断煤或其他故障使控制器输出的入口挡板开度过大或过小，对控制器输出的开度值做了上下限限制（按两台风机入口开度的平均值计算，约32～55）

5：

一次风控制器与给煤故障连锁：

在给煤机出现故障时，维持风量不变，故当出现给煤机故障时，会维持风量一段时间。

6：

一次风控制器停机联动：

若在运行中，有一台风机突然停止运行，控制器会自动的将另一台风机的入口挡板开度加大，以维持风量不变。

7：

一次风控制器与密相床温度的连锁：

当温度偏高时，不会下调一次风量，同样，当温度偏低时，也不会上调一次风量。

（三）控制系统实施方案和实施步骤

实施先进控制系统所需要的硬件设备：

用于运行海通XD-APC组态软件的工控机一台（下面简称为APC-T）和网卡、集线器等网络连接设备。

所需要的现场条件：

OPC服务端通讯模块（或其他通讯模块）、设备运行正常，执行机构可以正常使用。

所需资料

a）I/O表

b）DCS系统图及设备清单

c）CFBB运行规程（含验收指标）

d）锅炉设备尺寸和仪表设计数据。

采用海通XD-APC先进控制组态软件作为先进控制的实施平台。

（软件说明参见附录2）

●海通XD-APC数据的输入输出方式

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