热电联电企业DCS应用链条炉Word下载.docx

1、 适合经常起停 煤质要求较高，环保效果差 热效率较低2.4运行方式对于热电联产企业及纯供热的锅炉，其运行方式不同于火力发电厂采用的单元制运行方式，通常采用的是母管制运行方式。母管制是指多台锅炉的供水和蒸汽管道公用同一母管的运行方式；对于母管制运行，由于锅炉的出力不仅受外部热负荷变化的影响，而且受在同一母管上的其它锅炉的影响，因此存在热负荷分配的问题，通常的解决方法是，一台锅炉调负荷，其它锅炉定负荷运行；反应母管制锅炉负荷情况的重要参数是汽包压力。2.5工艺设备介绍由于链条炉种类较多，不同种类的锅炉所包含的工艺设备内容也有所不同；其中以过热蒸汽炉包含的工艺设备内容最为全面，本节以过热蒸汽锅炉为主

2、，对链条炉进行介绍，同时对不同种类链条炉进行穿插说明。过热蒸汽链条炉的工艺设备介绍：1、炉排炉排是链条炉的特征设备，由坦克履带状链条构成，带动燃料在其上水平移动燃烧，炉排转速是控制链条炉燃烧的重要手段，炉排转速加快，锅炉出力增强。通常的控制手段是调节炉排电机的转速，实现炉排速度的控制，控制设备有滑差电机和变频器两种形式，由于滑差电机可控性、线性度、可靠性较差，目前已经基本不采用。2、给煤滚筒和给煤挡板用于控制煤层的厚度，与炉排联动运行，炉排快时，给煤滚筒转快和给煤挡板抬高，保证煤量和煤层厚度。目前大多数的链条炉采用给煤滚筒的形式，此时控制系统需要考虑给煤滚与炉排同步联动，采用给煤挡板时由于给煤

3、挡板无法实现自控，通常需要人工操作，此时燃烧无法完全投入自动。3、高温过热器、低温过热器高温过热器、低温过热器（只在过热蒸汽炉中有）是蒸汽与烟气换热的重要装置，高温过热器位于烟气流动正对方向的最前部，后面依次为低温过热器、省煤器（烟气与水的换热装置）、空气预热器（空气与烟气的换热装置）等换热设备。4、减温器减温器（只在过热蒸汽炉中有），位于蒸汽管道中高过与低过之间，有两种形式：面式减温器和喷水减温器形式；面式减温器采用水与汽隔离换热的方式实现减温，对水质要求较低，滞后大，减温效果差，自动控制难度大，同时还增加了二次阀的协调控制；喷水减温器汽水在减温器中混合，减温水变成蒸汽，从而达到降低汽温的目

4、的，对水质要求高，有的锅炉采用冷却蒸汽成水喷入减温器中。喷水减温器的减温水管道细，流量小，对给水影响小；面式减温器的减温水管径大，对汽包水位控制影响大。见下图：5、送风机用于给燃烧提供必要的空气，是燃烧控制的重要手段，通常送风量可以采用控制送风机变频器或送风挡板实现。6、引风机用户控制引风量实现炉膛负压控制，通常引风量可以采用控制引风机变频器或引风挡板实现。7、饱和蒸汽炉饱和蒸汽炉中，没有低温过热器、高温过热器、减温器等设备，汽水回路简单，给水经省煤器进入汽包，饱和蒸汽由汽包直接引出；自动控制回路中没有主蒸汽温度控制回路，汽水部分主要控制汽包水位，其他控制与过热蒸汽炉相同。8、热水锅炉产生的是

5、热水，与饱和蒸汽炉相比，没有汽包，汽水系统更为简单，整个锅炉的控制主要有燃烧控制（通过给煤控制、送风控制控制出水温度）、炉膛负压控制和补水控制等。2.5链条炉生产厂商介绍主要生产厂有： 无锡锅炉厂 杭州锅炉厂， 济南锅炉厂， 上海锅炉厂，链条炉由于结构简单，运行操作方便，目前广泛应用与工矿企业和热电联产企业中，目前蒸发量最大可以达到75t/h，常用规格有10、20、35、65t/h等几种规格。本文将以热电联产企业应用为例介绍。3、控制系统实施方案3.1 DCS主导型整个锅炉系统采用DCS控制，只有少数几个重要参数、重要和停炉等操作有其它控制设备。此方案是目前最常采用的方案，在该方案中DCS实现

6、DAS、MCS、SCS等所有锅炉控制，锅炉部分的操作、监视也全部在DCS上实现，含锅炉部分的电动门、电机的操作和联锁。除氧器、汽机、辅机部分的监视、控制、联锁功能也由DCS实现。电气部分也进入DCS系统。此方案，控制室明快、简洁，DCS功能发挥充分，用户维护工作少，DCS系统成为控制核心。3.2 DCS为主手操为辅型锅炉系统采用DCS控制，锅炉所有的调节阀、控制等都有手操器，重要参数、重要和停炉等操作有其它控制设备。此方案目前应用较多，主要表现为有手操盘，安装手操器和各种电气按钮。此方案主要存在常规设备多，DCS与手操器等设备互相关联影响，维护工作量大，DCS功能发挥不充分。此方案主要应用与用

7、户水平一般的项目中。提示：采用手操器的调节阀需要如下信号进入DCS系统：控制输出（AO）、阀位反馈（AI）、DCS控制/手操器控制状态切换（DI）、自动控制故障时强制手动输出（DO，非必须）。这里对电动调节阀的形式和控制做一下介绍：方案A：AO卡 + 一体化电动调节阀原理图如下：特点：1、方案成熟。2、成型产品多，工程应用实例多。3、线路结构简单，维护工作量小。4、由于阀门特性生产厂商非常清楚，因此该方案可靠性高，选择厂商正确，基本不会有维护工作量。5、该方案目前应用最广，最成熟。方案B：AO卡+饲服放大器 特点：1、产品、方案均成熟，可靠性高，应用实例广泛，工程应用广。2、设备投资少，维护简

8、单，线路结构简单。3、AO卡、饲服放大器可靠性高。方案C：PAT卡+固态继电器1、方案新颖。2、产品、方案均不很成熟，工程应用实例少。3、线路结构复杂，需要多次转接。4、设备投资大，维护量大;从目前应用看，由于阀门特性的不同，固态继电器的选择较困难，经常出现固态继电器被击穿的问题，由此造成维护工作量大。5、固态继电器可靠性低。3.3 DCS和常规仪表1：1冗余型此方案出现DCS应用早期，目前已经不使用；主要问题是维护工作量大，DCS和常规仪表互相关联，系统整体可用差。3.4工艺控制设备及控制方案3.4.1锅炉对于及有送引风控制即有挡板、又有变频器的系统，通常采用变频器实现自控，挡板作为手操。表

9、3.4.1单台链条炉DCS控制的设备列表种类设备名称数量控制说明使用的控制模块备注电动门主给水调节阀前给水电动门1MS_Control_PW主蒸汽电动门紧急排汽电动门紧急放水电动门电机引风机MK_Control_PW送风机炉排电机给煤滚筒调节阀减温水流量控制调节阀FB_VapTCon给水流量控制调节阀FB_BoiLCon二次阀只有面式减温器有送风挡板FB_Wind引风挡板FB_NegPCon变频器FB_CoalCon3.4.2除氧器除氧器主要用于给锅炉供除氧水，除氧原理是给水中通蒸汽，使水温保持在103，达到除氧的目的，控制除氧温度是通过控制进蒸汽流量实现除氧器压力的稳定来实现的；除氧器的主要

10、控制有水位控制和压力控制。多台除氧器，一般采用母管制运行，控制时互相影响较大。表3.4.2除氧器DCS控制的设备列表电动机1#给水泵2#给水泵1#回水泵2#回水泵压力调节阀（进蒸汽量）BSC水位调节阀（进水）3.4.3热网部分1#称重式全封闭给煤机变频控制频率反馈信号PK-101-1A、B AI420mA1#称重式全封闭给煤机变频控制电流反馈信号1#称重式全封闭给煤机煤量输出信号4#称重式全封闭给煤机变频控制频率反馈信号PK-101-4A、B 4#称重式全封闭给煤机变频控制电流反馈信号4#称重式全封闭给煤机煤量输出信号一次风机进口风门挡板控制反馈信号PZ-101-9A、B 二次风机进口风门挡板

11、控制反馈信号PZ-101-12A、B 1#冷渣排渣器变频控制频率反馈信号PZ-123-1A、B1#冷渣排渣器变频控制电流反馈信号2#轻柴油流量调节反馈信号FK-112A、B2#轻柴油流量调节手/自动信号DI 持久型1#压缩空气流量FIT-113A、B热网部分主要是一些电动门和减温减压器。表3.4.3热网部分DCS控制的设备列表1#供热电动门减温减压器压力控制减温减压器温度控制3.5 DCS控制系统实施方案1、供电要求DCS系统供电要求采用双路冗余供电；每个控制柜的两路供电，一路来自厂用电，另一路来自UPS；操作站的供电可以一部分采用UPS供电，一部分采用厂用电。2、接地系统，一般采用我公司规定

12、的一点接地原则；有些热电厂，厂里只有统一的电气接地网，无法找到独立地桩，DCS接地只能接到电气网上。3、控制室布置、测点分配、机柜卡件布置和端子接线同一锅炉的信号安排在同一控制站中。相同类型的信号放在一块。对于重要信号，尽量分配在不同卡件上。由于开关量输出通常都采用继电器隔离，在端子接线图上要注意信号的来源。3.6 仪表选型、继电器柜及其他外配设备链条炉中，仪表选型无特殊要求：温度测量：热电企业没有太高要求，低于300选用Pt100，3001200选用K型热电偶，大于1200选用S型热电偶；由于S型热电偶价格昂贵也有用户全部选用K型热电偶流量测量：对蒸汽流量测量和累积要求高，一般蒸汽和水的测量

13、用孔板；风量测量，一般采用机翼测量装置；热电项目中所有的流量必须累积。压力差压测量：采用一般的压力和差压变送器；氧含量：锅炉经济燃烧的重要指标，氧含量高燃烧充分，但风速过快，热量损失大；氧含量低时燃烧不充分。主要厂家有上海硅酸盐研究所（探头使用寿命812个月）、上海晓舟（探头使用寿命6个月）、北京原子能研究所（探头使用寿命6个月）执行机构：调节阀采用电动调节阀，一般采用直行程，也有项目采用角行程。煤量测量：采用专用的皮带秤，皮带秤的瞬时流量进入DCS实现显示和累积。开关量输入（DI）：通常为无源干输入可直接接入DCS的SP363；对于重要的联锁信号，可采用继电器隔离输入。开关量输出（DO）：通

14、常为无源常开干触点输出，触点容量为AC220V5A；对于汽机部分的DO可能要求为常开干触点输出，触点容量为DC220V5A，此时应要求用户加直流继电器。其他外配设备：手操盘柜、电动门操作盘、其它。3.7系统互联1、与管理网连接，通常我们的做法是提供OPC-SERVER软件，用户自行编写程序获取数据；也可采用直接从操作站读文本文件的形式。2、与其它PLC的通讯，对锅炉控制来说通常意义不大，建议不采用；如果有通讯，一定要符合公司SP244卡使用的有关规定。3、有的用户提出的管理网的概念，其实际意思是将我们的操作站拉到办公室，以便领导能够了解生产情况。4、控制方案4.1简单回路控制锅炉：无简单回路控

15、制。除氧器：压力、水位都可采用单回路BSC模块实现，但要注意母管制运行时对控制的影响。热网：减温减压器温度、压力控制都可采用单回路BSC模块实现。4.2复杂回路控制4.2.1汽包水位控制被调参数为汽包水位，调节参数为给水流量。汽包水位高度是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数。水位过高会影响汽包内汽水分离效果，使汽包出口的饱和蒸汽带水增多，冲击汽轮机叶片，引起轴封破损，叶片断损等故障；水位过低则可能破坏自然循环锅炉汽水循环系统中的某些薄弱环节，以至局部水冷壁管烧坏，严重时造成爆炸。汽包水位的优良控制有重大意义。具体控制中，大型锅炉调节通道迟延大、飞升速度快、给水流量变化频繁，我们采用了前馈串级

16、控制，把主汽流量作为前馈信号，实现扰动的快速补偿，减轻“假水位”对扰动的不良影响。据经验内环即给水环操作频繁，给水需经常跟踪主汽流量变化而水位环操作次数少一点，但水位信号经常波动，要加以滤波。在水位控制中，由于管路设计上的一些因素，去集箱的水与去减温器的水相互影响比较大，在负荷低时控制不好,可以采用前馈单回路控制，但要注意这种控制方法波动较大。另外，在受到工艺条件约束，前馈串级控制无法实现的情况下，为取得好的控制效果，采用物质平衡专家控制，这种方法直接引入主汽流量，可以有效地消除“假水位” 对扰动的不良影响，在实际运用中效果相当好，可以推广，但是，当平均负荷变化后，参数需重新整定，整定方法较整

17、定P、I、D简单。汽包水位控制是锅炉控制中的基本控制，经过多年工程经验的积累，我公司独创了汽包水位控制模块FB_BoiLCon，该模块中集成了3种控制方案：基于直接物质平衡的专家控制、前馈单回路控制、前馈串级控制（三冲量控制）。用户可以随时切换方案，控制模块框图如下：每种控制方案的控制框图表示如下：控制模块FB_BoiLCon（版本：20020901）及辅助模块如下图： 模块的使用方法： 给水流量与主蒸汽流量量程不一致时，采用量程大的为所有与流量量程有关的变量的量程范围，量程大的值可直接接入管脚，量程小的必须乘小量程比大量程的系数换算后接入管脚。给水流量（0100t/h）与主蒸汽流量（080t

18、/h），则所有与流量有关的管脚量程如下：W_LErr为（0100t/h）；主蒸汽流量引入Load管脚时必须0.8，可采用MUL_SFLOAT模块实现。 该模块使用时必须先在组态/变量/自定义回路中新建三个BSC回路，其中BSC_No_Sloop和BSC_No_Ex回路的量程为汽包水位的量程，BSC_No_In内环的量程为给水流量的量程。 汽包水位的测量值有两个以上的变送器时，可采用SEL_SFLOAT模块实现汽包水位的选择。 当调节阀有两个给水调节阀，互为备用运行时，可采用两个该模块实现控制。 BoiLState、BoiLTrend、LoadState、LoadTrend可以采用模块FB_St

19、ateTrend产生。 CycleON可以采用模块F B_Cycle产生，一般默认设为ON，也可将其设为OFF，周期定几秒，削除由于主蒸汽流量的波动引起的扰动。 另外，如果汽水系统为双阀系统，即只有减温水阀和二次阀，用二次阀控制汽包水位的系统，建议用物质平衡的专家控制方案，需要注意的是此时的Load应该是主蒸汽流量与减温水流量的差值，同时要注意量程的转换和差值的限幅（通过系统模块MUL_ SFLOAT、SUB_ SFLOAT和LIM_ SFLOAT实现）。FB_BoiLCon（版本：20020901）管脚说明序号管脚名称数据类型说明缺省时管脚可设为SwDCSConBOOLON时DCS控制，OF

20、F时硬手操ON2ConWayINT0单回路，1时基于物质平衡的专家控制,2时双回路3CycleON控制周期到，用于方案14BoiLState汽包水位状态，用于方案1；范围065LoadState负荷状态，用于方案1；6W_LErr:SFLOAT汽水固定偏差，01.0表示-1.01.0，用于方案1，量程为给水的负量程上限到正量程上限0.07SwSVON为外给定，OFF内给定,用于0、2控制情况8BoiLSet汽包水位给定值9FF前馈系数，用于方案0、2；量程02000.5（相当于100）10BoiL汽包水位11WaterFlow给水流量12Load主蒸汽流量,与WaterFlow量程必须一致，不

21、一致，必须取一致13MVFeedback阀位反馈0.514BSC_No_In自定义串级模块内环回路序号15BSC_No_Ex自定义串级模块外环回路序号16BSC_No_SLoop自定义单回路模块回路序号17SwOperator操作方式，ON内环自动时外环直接自动，OFF外环需要手工切自动,用于方案2WaterOut输出，接给水调节阀位号VerOutULONG版本输出20020901汽包水位控制模块结构实例：物质平衡的专家控制参数实例表如下（内环P、I、D值可重新设定也可与串级时保持一致）：当现场负荷很小时，流量计测量不准，或流量计故障时可切入单回路控制。4.2.2主蒸汽温度控制主汽温度自动调节

22、的任务是维持过热器出口汽温在允许范围内，以确保机组运行的安全性和经济性。过热汽温过高，则过热器易损坏，也会使汽轮机内部引起过度的热膨胀，严重影响运行的安全；过热汽温低，则设备的效率低，一般汽温每降低510，效率约降低 1% 同时会使通过汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损。造成过热器出口温度变化扰动因素归纳起来有三种，第一是蒸汽流量（负荷）的变化，第二是减温水流量的变动，第三是烟气方面的热量变化。鉴于目前锅炉设计中考虑到使系统结构简单，易于实现，大多采用减温水量作为扰动量，改变水量来控制主汽温度。但这样调节通道迟延和惯性都比较大，动态特性不好，这时就引被调参数的双回路系统串级来提高调节品

23、质。被调参数是热器出口蒸汽温度。主蒸汽温度位控制是锅炉控制中的基本控制，经过多年工程经验的积累，我公司独创了主蒸汽温度控制模块FB_VapTCon，该模块中集成了2种控制方案：前馈单回路控制、前馈串级控制（三冲量控制）。控制模块FB_VapTCon（版本：20020901）模块如下图： 该模块使用时必须先在组态/变量/自定义回路中新建三个BSC回路，其中BSC_No_Sloop和BSC_No_Ex回路的量程为主蒸汽温度的量程，BSC_No_In内环的量程为减温水流量的量程。 不管是面式减温器还是喷水减温器都可用模块FB_VapTCon来实现。当实际中有两个减温器的时候，要根据减温器的位置来定两个减温模块的输入引脚是否完全相同，如果两减温器并列则相同，如果两减温器前后串则不同，第一级粗调减温器后出汽温度，第二级精调主蒸汽温度。FB_VapTCon（版本：ON时单回路， OFF时时双回路ON为外给定，OFF内给定, VapTSet主蒸汽温度给定值前馈系数；VapT主蒸汽温度测量值VapTFlow减温水流量测量值