世林化工熱電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)踐

1、<p>　　世林化工熱電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)踐</p><p>　　摘要：世林化工熱電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)于2011年6月12日開(kāi)始施工，于2012年10月2日竣工并投入使用。自投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定、工作可靠，為世林化工熱電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了可靠的保證。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：顯示 調(diào)節(jié) 操作 自動(dòng)化 </p><p><b>　　1

2、. 引言 </b></p><p>　　隨著現(xiàn)代自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展和電廠生產(chǎn)的實(shí)際需求，電廠對(duì)安全生產(chǎn)、管理決策提出了更新更高的要求。電廠的生產(chǎn)及運(yùn)行情況較為復(fù)雜，現(xiàn)代化的電廠既要保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的運(yùn)行，又要掌握電廠的生產(chǎn)狀況，依靠科學(xué)信息指揮生產(chǎn)，決策管理，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)管理科學(xué)化和自動(dòng)化。并且為了提高電廠的綜合實(shí)力，改善生產(chǎn)人員的勞動(dòng)條件，走減員增效、高產(chǎn)高效的道路，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和管理水

3、平，世林化工熱電廠采用了集監(jiān)測(cè)顯示、自動(dòng)調(diào)節(jié)、操作控制等內(nèi)容為一體的熱工自動(dòng)化系統(tǒng)。 </p><p><b>　　2. 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 </b></p><p>　　世林化工熱電廠熱工自動(dòng)化采用DCS系統(tǒng)，其有5個(gè)顯著特點(diǎn)： </p><p>　?。?）系統(tǒng)硬件原裝進(jìn)口；系統(tǒng)軟件原裝進(jìn)口；循環(huán)流化床鍋爐專(zhuān)家智能控制軟件由北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公

4、司自行開(kāi)發(fā)研制。 </p><p>　?、迫娌捎每蛻魴C(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，全面采用Windows NT操作系統(tǒng)；因此可以和全廠管理信息網(wǎng)方便地實(shí)現(xiàn)“無(wú)縫連接”， 并且，控制器具有PC Based功能，可以直接和管理信息網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信；可以自動(dòng)發(fā)送E-Mail，傳送報(bào)警信息和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等。 </p><p>　　⑶系統(tǒng)軟件是由北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司開(kāi)發(fā)的；是建立在Windows NT平

5、臺(tái)基礎(chǔ)上的Smartpro軟件；由于Windows NT是當(dāng)今世界上最開(kāi)放的操作系統(tǒng)，因此Smartpro軟件可以方便地和其他著名的計(jì)算機(jī)公司或DCS公司的軟件互連。 </p><p>　?、菵CS系統(tǒng)軟件全面支持網(wǎng)絡(luò)互連所必須的軟件。與MIS系統(tǒng)連接簡(jiǎn)便，提供全廠性一體化解決方案。預(yù)留了與PLC及下位智能儀表連接的接口。 </p><p>　　⑸采用Windows NT操作系統(tǒng)考慮了和今

6、后采用現(xiàn)場(chǎng)總線（Field Bus）的設(shè)備或儀表的通訊接口問(wèn)題。 </p><p>　?。?）采用RS485與國(guó)電南自綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行通訊，完成熱控系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。 </p><p><b>　　3 .系統(tǒng)的應(yīng)用 </b></p><p>　　正因?yàn)橛辛艘陨狭鶄€(gè)特點(diǎn)，使得該系統(tǒng)顯示、調(diào)節(jié)、操作上具有了一定的可靠性。 </p&g

7、t;<p><b>　　3.1 顯示 </b></p><p>　　根據(jù)熱電廠循環(huán)流化床鍋爐的工藝要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，考慮今后系統(tǒng)擴(kuò)充及聯(lián)網(wǎng)的需要，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分為三級(jí)：現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)、過(guò)程控制級(jí)、監(jiān)控管理級(jí)。大量的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)被采集上來(lái)，集中到監(jiān)測(cè)微機(jī)上，通過(guò)模擬流程圖、數(shù)據(jù)表直觀地顯示出來(lái)。數(shù)據(jù)超過(guò)規(guī)定的上下限時(shí)，自動(dòng)生成報(bào)警提示信息，提醒運(yùn)行人員采取操作。 </p>

8、<p><b>　　3.2調(diào)節(jié) </b></p><p>　　由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)與常規(guī)煤粉爐相比，增加了分離器、返料裝置，燃燒系統(tǒng)滯后大，各參數(shù)間耦合更為緊密，從控制角度看，屬于大滯后的多變量耦合系統(tǒng)，簡(jiǎn)單的PID調(diào)節(jié)難以滿足控制要求。而且，循環(huán)流化床鍋爐屬于低溫燃燒，爐溫要求參與控制，由于爐膛底部溫度較高，頂部和底部的溫差較大，溫度分布型線不合理，增加了控制難度。目前

9、，在循環(huán)流化床燃燒控制方面的研究尚不透徹，自動(dòng)控制水平較低。 </p><p>　　3.2.1 一次風(fēng)控制系統(tǒng) </p><p>　　雙交叉限制燃燒控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)剩余空氣系數(shù)進(jìn)行雙向限幅，保證燃燒始終維持在最佳燃燒區(qū)，有利于節(jié)能。但是它的缺點(diǎn)是偏置過(guò)小使系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷響應(yīng)速度變慢。對(duì)于負(fù)荷變化頻繁，且變化幅度大，又要求快速響應(yīng)的燃燒系統(tǒng)，可以采用改進(jìn)型雙交叉限制燃燒控制系統(tǒng)。 </p

10、><p>　　3.2.2 主汽壓力調(diào)節(jié) </p><p>　　由于是母管制系統(tǒng)，需考慮母管壓力對(duì)主汽壓力的影響，增加母管壓力控制回路，根據(jù)母管壓力與給定值的偏差產(chǎn)生調(diào)節(jié)輸出，作為主汽壓力調(diào)節(jié)回路的給定值，保證主汽壓力的控制品質(zhì)。 </p><p>　　3.2.3 一、二次風(fēng)量調(diào)節(jié) </p><p>　　一、二次風(fēng)調(diào)節(jié)在雙交叉的基礎(chǔ)上應(yīng)引入給煤調(diào)節(jié)

11、輸出作前饋信號(hào)，以保證風(fēng)煤的協(xié)調(diào)控制。床溫的調(diào)節(jié)過(guò)程中，也必須充分考慮一次風(fēng)的控制作用。 </p><p>　　3.2.4 爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié) </p><p>　　爐膛負(fù)壓的調(diào)節(jié)通道動(dòng)態(tài)特性較好，但擾動(dòng)通道的飛升速度快，必須保證送、引風(fēng)的協(xié)調(diào)控制，因而采用反映送風(fēng)量前饋信號(hào)的前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)，根據(jù)爐膛負(fù)壓變化調(diào)節(jié)引風(fēng)當(dāng)板，前饋信號(hào)取自送風(fēng)調(diào)節(jié)的輸出而不是送風(fēng)量，因?yàn)橄鄬?duì)于對(duì)象擾動(dòng)通道動(dòng)態(tài)特性

12、的飛升時(shí)間來(lái)說(shuō)，送風(fēng)量信號(hào)對(duì)負(fù)荷變化的反應(yīng)太慢。 </p><p>　　3.2.5 床溫調(diào)節(jié) </p><p>　　對(duì)循環(huán)流化床鍋爐來(lái)說(shuō)，最重要的就是保證正常運(yùn)行時(shí)床溫在850℃～950℃左右。但是正常情況下，床溫受檢測(cè)點(diǎn)位置影響比較大，反應(yīng)滯后且無(wú)法反映床層不同層面的溫度。根據(jù)我們研究的結(jié)果以及大量的工程經(jīng)驗(yàn)，如將床溫控制單獨(dú)作為一個(gè)控制回路，將影響系統(tǒng)克服干擾的魯棒性。所以將床溫控制分

13、散到給煤、一/二次風(fēng)等控制回路中，只要將床溫平穩(wěn)地控制在一定范圍內(nèi)即可，無(wú)須控制為定值。改變一、二次風(fēng)量配比對(duì)床溫的影響需綜合考慮兩方面因素：風(fēng)對(duì)燃燒的增強(qiáng)作用和風(fēng)的冷卻作用。 </p><p>　　3.2.6 料層差壓調(diào)節(jié)（排渣調(diào)節(jié)） </p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐的料層差壓反映了由一、二次風(fēng)調(diào)節(jié)的床內(nèi)流化狀態(tài)和料層高度的變化，工質(zhì)流化狀態(tài)的穩(wěn)定與否將直接影響燃燒工況，所以這里用排

14、渣調(diào)節(jié)閥控制料層差壓。 </p><p>　　根據(jù)設(shè)定的循環(huán)流化床料層差壓排渣值，系統(tǒng)在料層差壓達(dá)到該值時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)打開(kāi)排渣閥進(jìn)行斷續(xù)排渣。 </p><p>　　3.2.7 汽包水位調(diào)節(jié) </p><p>　　汽包水位是鍋爐安全生產(chǎn)運(yùn)行中的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)，歷來(lái)工藝上均要求汽包水位被控制在一個(gè)非常嚴(yán)格的工作范圍內(nèi)。由于引起汽包水位變化的因素較多，如鍋

15、爐負(fù)荷、燃燒工況、給水壓力等，加上鍋爐特有的虛假水位現(xiàn)象，簡(jiǎn)單的單回路控制難以滿足對(duì)控制的要求，本方案汽包水位采用三沖量串級(jí)調(diào)節(jié)方式，即汽包水位作為主被控變量，給水流量和蒸汽流量的差值作為副被控變量構(gòu)成串級(jí)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，從而克服汽包虛假水位現(xiàn)象，維持汽水平衡，從而保證汽包液位一定。 </p><p>　　3.2.8 過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié) </p><p>　　由于對(duì)象調(diào)節(jié)通道遲延和慣性較大，動(dòng)

16、態(tài)特性較差以及進(jìn)入過(guò)熱器的蒸汽熱焓經(jīng)常變化，因此引入減溫器后的蒸汽溫度，可反映所有引起過(guò)熱器蒸汽熱焓變化的擾動(dòng)，可發(fā)揮中間點(diǎn)參數(shù)的超前作用。本調(diào)節(jié)回路采用串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，把鍋爐蒸汽出口溫度作為被調(diào)量送入主回路，同時(shí)將減溫器后溫度引入副回路，主回路的輸出亦作為副回路的輸入，控制蒸汽減溫器進(jìn)水閥門(mén)，使過(guò)熱蒸汽溫度達(dá)到控制要求。 </p><p><b>　　3.3 操作 </b></p>

17、;<p>　　由于循環(huán)流化床機(jī)組的工藝決定了其控制較一般鍋爐機(jī)組控制更復(fù)雜，因此本方案采用了大量復(fù)雜控制，方案中，對(duì)以上復(fù)雜控制回路的控制，同時(shí)考慮了重要控制環(huán)節(jié)的人員獨(dú)立操作，通過(guò)微機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)增減的操作，并可由運(yùn)行人員靈活地進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)與人工操作間的相互切換。 </p><p>　　4. 采用該系統(tǒng)后的優(yōu)越性： </p><p>　　與采用常規(guī)儀表相比，其主要特點(diǎn)是：

18、 </p><p>　?、棚@示數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，容量大。并且因?yàn)橛辛鞒虉D與數(shù)據(jù)的綜合顯示，使顯示效果更直觀。 </p><p>　　⑵實(shí)現(xiàn)微機(jī)操作，增加了對(duì)系統(tǒng)操作的可靠性與準(zhǔn)確性。 </p><p>　?、菆?bào)警和故障記錄的保存，以及重要參數(shù)的歷史曲線，給事故的分析和預(yù)防提供了可靠的依據(jù)。 </p><p>　　⑷系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了循環(huán)流化床

19、鍋爐的運(yùn)行穩(wěn)定性。 </p><p>　　⑸節(jié)能與環(huán)保方面：雙交叉燃燒控制系統(tǒng)使風(fēng)、煤的配比更趨合理化，對(duì)爐膛內(nèi)剩余空氣系數(shù)的雙向限幅，保證了燃燒始終在最佳燃區(qū)，節(jié)約了燃料，提高了燃料的燃燼率。從而在提高鍋爐效率的同時(shí)，也減少了SO2和煙塵的排放量和排放濃度。 </p><p>　　5 .經(jīng)濟(jì)效益分析： </p><p>　?、殴?jié)約人力方面：與采用常規(guī)儀表相比，可使

20、鍋爐、汽機(jī)、除氧每班節(jié)約各1人，共3人。按4班計(jì)算，可年減少支出： </p><p>　　1800元/月、人×12月×4班×3人/班=25.92萬(wàn)元 </p><p>　?、乒?jié)約燃料方面：每年按發(fā)電7500萬(wàn)kwh計(jì)算，可年減少支出： </p><p>　　7200×104kwh×（0.467-0.420）×