| HPCS3000系统在150T/H 循环流化床锅炉的应用 |
| 作者：王晓婷 发布于：2012/10/23 15:52:57 点击量： |
1 工程概况
太华热电公司现有循环流化床锅炉4台，锅炉为四川锅炉厂制造的150T/H循环流化床锅炉，采用母管制方式运行。控制系统采用上海华文公司基于现场总线技术的分布式控制系统HPCS-3000 系统，炉、电集中控制。控制系统设置在主厂房+8.00米锅炉控制室。运行人员在控制室内通过LCD及键盘对锅炉进行监控和有关的操作。在异常和事故的情况下，通过LCD进行报警显示或最终进行停机停炉处理。一台150T/H循环流化床锅炉的I/O有1000多个点，如此多的I/O点采用常规集中控制，监视和操作起来非常困难。再加上控制功能多，要求安全可靠，选用“集中管理，分散控制”的DCS系统既可以大大提高锅炉运行的可靠性和安全性，同时也为运行人员对整个电厂工艺参数的监视和设备运行操作提供了友好的界面。
2 DCS系统配置
控制系统采用开放式结构及高度模块化技术的集中分散型系统，由高速实时数据网络、人机接口站和分散处理单元三大部分组成，可以实现实时数据采集、过程控制、顺序控制、高级控制、报警检测、监视、操作，同时可对数据进行记录、统计、显示打印等处理。高速实时数据通信网络在整个DCS控制系统中起着重要的作用，网络配置采用双网结构，并且冗余实时网与信息网分开。冗余实时网它连接着人机接口站HMI和分散处理单元DPU。信息网连接各HMI站，承担传递历史数据及文档下载等功能，有效降低了实时数据网网络负荷。DPU与现场智能I/O均采用开放式现场总线网络，冗余的现场总线控制网络保证了数据传递的实时性与可靠性。开放的网络结构使得控制系统与第三方系统的接入变得更加灵活简单。
整个DCS控制系统过程控制站数量为8个。涵盖4台锅炉、除氧给水、热网、电气和高压变频。每台控制柜都配有1对DPU 即2个分布处理单元的控制器，一用一备，确保了整个系统的可靠性。运行人员操作站9台，工程师操作站1台，历史记录站1台，采用100Mbps工业以太网连接现场控制器，确保整个监控系统数据的实时性。电源柜的供电电源为从UPS输出的两路稳压电源，经内部转换后以双路冗余的模式向其他控制柜输出24V和48V工作电源。网络通信中配置了冗余的交换机及双网线，确保实时数据通信网络畅通无阻。
3 控制逻辑的实现
DCS系统的主要控制功能为锅炉辅机顺序控制、锅炉各调节回路
自动控制、锅炉FSSS以及公用系统设备控制与连锁等。具体有如下控制程序。
3.1 给煤系统
每台锅炉有4台给煤机。每台给煤机有给煤量设定、给煤量反馈，并具有堵煤、断煤、跑偏、超温报警。当给煤机发生超温报警，立即关给煤机出口快关门，以保护给煤机的给煤皮带不会被烧坏。当发生MFT或锅炉辅机大联锁跳闸指令，停所有给煤机。给煤机在自动状态可接收负荷计算指令经负荷分配后的给煤指令，自动加减给煤量。
3.2 给水系统
给水系统包括主给水和旁路给水。当锅炉在启动过程中，锅炉负荷低于30%时，采用旁路给水阀。旁路给水阀采用单冲量控制，即采用用汽包水位控制单个冲量。当负荷高于30%时，系统自动切到主给水阀，并关闭旁路给水阀。主给水阀采用汽包水位、给水流量与主汽流量构成的三冲量串级PID控制回路。以汽包水位为PV值主调节器给水流量PID调节器作为串级控制的副控制器，当由于扰动产生流量的波动时，及时调节给水流量在稳定状态。以汽包水位为PV值的主调节器通过PID计算给出指令给副调节器，副调节器接收主调节器的指令，通过调节主给水阀的开度使水位接近或达到设定值。主蒸汽流量作为前馈信号，及时补偿由主汽流量扰动引起的水位偏差。汽包水位作为锅炉安全运行的重要指标之一，必须保证该测点的数值可靠。因此，在给水控制回路中，汽包水位采用三个测点，在程序设计中，通过系统的自诊断功能，每个测点变量通过品质检测，然后通过三选二的方式输出。
3.3 送风、引风系统
每台锅炉有一台一次风机，一台二次风机，两台引风机。为保证风机启动时空载启动，所有风机的挡板在风机启动前为关闭状态，否则启动指令无效。每台风机及其电机具有本体超温报警和保护功能。锅炉运行过程中，至少保证有一台引风机在运行状态，以保证炉膛压力处于负压。如果引风机状态全部丢失，停所有返料风机、送风机，并联跳所有给煤机。返料风机跳闸时，联锁跳一、二次风机。一次风机跳闸，跳二次风机。为避免风机跳闸引起的炉膛负压的大幅度跳变，当一台引风机跳闸时，联跳二次风机。
3.4返料系统
包括两台罗茨风机。运行过程中，返料风机采用一用的形式。当返料风压力低于设定限值，或者运行中的一台罗茨风机跳闸，系统会自动启动备用风机。
3.5 主燃料调节（MFT）
锅炉安全运行，要保证以下参数在安全值允许范围内。当超出允许值，会引起锅炉的主燃料调节（MFT）。
（1） 汽包水位：包括汽包水位过高和汽包水位过低。
（2） 床温：包括床温过高和床温过低。
（3） 炉膛负压：包括炉膛压力过高和过低。
（4） 引风机跳闸。
（5） 一次风机跳闸。
（6） 手动MFT。
4结束语
应用具有极高工作可靠性的DCS系统，为热电厂高智能化控制和高效率化管理提供了强有力的支撑，从而为供热运营带来可观的经济效益、社会效益和环保效益。
收稿日期：2012-7-20
作者简介：王晓婷(1981- ), 女, 本科, 助理工程师。在西安未央区辛家庙太华热电有限责任公司工作。
(责任编辑：张仲民)
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