世林化工熱電廠熱工自動化系統的應用與實踐

1、<p>　　世林化工熱電廠熱工自動化系統的應用與實踐</p><p>　　摘要：世林化工熱電廠熱工自動化系統于2011年6月12日開始施工，于2012年10月2日竣工并投入使用。自投運以來，運行穩(wěn)定、工作可靠，為世林化工熱電廠的安全經濟運行提供了可靠的保證。 </p><p>　　關鍵詞：顯示 調節(jié) 操作 自動化 </p><p><b>　　1

2、. 引言 </b></p><p>　　隨著現代自動化控制技術的發(fā)展和電廠生產的實際需求，電廠對安全生產、管理決策提出了更新更高的要求。電廠的生產及運行情況較為復雜，現代化的電廠既要保證機組安全、經濟、可靠的運行，又要掌握電廠的生產狀況，依靠科學信息指揮生產，決策管理，實現安全生產管理科學化和自動化。并且為了提高電廠的綜合實力，改善生產人員的勞動條件，走減員增效、高產高效的道路，提高勞動生產率和管理水

3、平，世林化工熱電廠采用了集監(jiān)測顯示、自動調節(jié)、操作控制等內容為一體的熱工自動化系統。 </p><p><b>　　2. 系統簡介 </b></p><p>　　世林化工熱電廠熱工自動化采用DCS系統，其有5個顯著特點： </p><p>　?。?）系統硬件原裝進口；系統軟件原裝進口；循環(huán)流化床鍋爐專家智能控制軟件由北京和利時系統工程股份有限公

4、司自行開發(fā)研制。 </p><p>　?、迫娌捎每蛻魴C/服務器體系結構，全面采用Windows NT操作系統；因此可以和全廠管理信息網方便地實現“無縫連接”， 并且，控制器具有PC Based功能，可以直接和管理信息網實現遠程通信；可以自動發(fā)送E-Mail，傳送報警信息和實時數據等。 </p><p>　?、窍到y軟件是由北京和利時系統工程股份有限公司開發(fā)的；是建立在Windows NT平

5、臺基礎上的Smartpro軟件；由于Windows NT是當今世界上最開放的操作系統，因此Smartpro軟件可以方便地和其他著名的計算機公司或DCS公司的軟件互連。 </p><p>　　⑷DCS系統軟件全面支持網絡互連所必須的軟件。與MIS系統連接簡便，提供全廠性一體化解決方案。預留了與PLC及下位智能儀表連接的接口。 </p><p>　　⑸采用Windows NT操作系統考慮了和今

6、后采用現場總線（Field Bus）的設備或儀表的通訊接口問題。 </p><p>　?。?）采用RS485與國電南自綜合自動化系統進行通訊，完成熱控系統與電氣系統的數據交換。 </p><p><b>　　3 .系統的應用 </b></p><p>　　正因為有了以上六個特點，使得該系統顯示、調節(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>　　根據熱電廠循環(huán)流化床鍋爐的工藝要求和現場實際情況，考慮今后系統擴充及聯網的需要，計算機監(jiān)控系統分為三級：現場控制級、過程控制級、監(jiān)控管理級。大量的現場信號被采集上來，集中到監(jiān)測微機上，通過模擬流程圖、數據表直觀地顯示出來。數據超過規(guī)定的上下限時，自動生成報警提示信息，提醒運行人員采取操作。 </p>

8、<p><b>　　3.2調節(jié) </b></p><p>　　由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統與常規(guī)煤粉爐相比，增加了分離器、返料裝置，燃燒系統滯后大，各參數間耦合更為緊密，從控制角度看，屬于大滯后的多變量耦合系統，簡單的PID調節(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，自動控制水平較低。 </p><p>　　3.2.1 一次風控制系統 </p><p>　　雙交叉限制燃燒控制系統的優(yōu)點是對剩余空氣系數進行雙向限幅，保證燃燒始終維持在最佳燃燒區(qū)，有利于節(jié)能。但是它的缺點是偏置過小使系統對負荷響應速度變慢。對于負荷變化頻繁，且變化幅度大，又要求快速響應的燃燒系統，可以采用改進型雙交叉限制燃燒控制系統。 </p

10、><p>　　3.2.2 主汽壓力調節(jié) </p><p>　　由于是母管制系統，需考慮母管壓力對主汽壓力的影響，增加母管壓力控制回路，根據母管壓力與給定值的偏差產生調節(jié)輸出，作為主汽壓力調節(jié)回路的給定值，保證主汽壓力的控制品質。 </p><p>　　3.2.3 一、二次風量調節(jié) </p><p>　　一、二次風調節(jié)在雙交叉的基礎上應引入給煤調節(jié)

11、輸出作前饋信號，以保證風煤的協調控制。床溫的調節(jié)過程中，也必須充分考慮一次風的控制作用。 </p><p>　　3.2.4 爐膛負壓調節(jié) </p><p>　　爐膛負壓的調節(jié)通道動態(tài)特性較好，但擾動通道的飛升速度快，必須保證送、引風的協調控制，因而采用反映送風量前饋信號的前饋-反饋復合系統，根據爐膛負壓變化調節(jié)引風當板，前饋信號取自送風調節(jié)的輸出而不是送風量，因為相對于對象擾動通道動態(tài)特性

12、的飛升時間來說，送風量信號對負荷變化的反應太慢。 </p><p>　　3.2.5 床溫調節(jié) </p><p>　　對循環(huán)流化床鍋爐來說，最重要的就是保證正常運行時床溫在850℃～950℃左右。但是正常情況下，床溫受檢測點位置影響比較大，反應滯后且無法反映床層不同層面的溫度。根據我們研究的結果以及大量的工程經驗，如將床溫控制單獨作為一個控制回路，將影響系統克服干擾的魯棒性。所以將床溫控制分

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

14、渣調節(jié)閥控制料層差壓。 </p><p>　　根據設定的循環(huán)流化床料層差壓排渣值，系統在料層差壓達到該值時通過開關量輸出信號打開排渣閥進行斷續(xù)排渣。 </p><p>　　3.2.7 汽包水位調節(jié) </p><p>　　汽包水位是鍋爐安全生產運行中的一個非常重要的工藝參數，歷來工藝上均要求汽包水位被控制在一個非常嚴格的工作范圍內。由于引起汽包水位變化的因素較多，如鍋

15、爐負荷、燃燒工況、給水壓力等，加上鍋爐特有的虛假水位現象，簡單的單回路控制難以滿足對控制的要求，本方案汽包水位采用三沖量串級調節(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成串級調節(jié)控制系統，從而克服汽包虛假水位現象，維持汽水平衡，從而保證汽包液位一定。 </p><p>　　3.2.8 過熱蒸汽溫度調節(jié) </p><p>　　由于對象調節(jié)通道遲延和慣性較大，動

16、態(tài)特性較差以及進入過熱器的蒸汽熱焓經常變化，因此引入減溫器后的蒸汽溫度，可反映所有引起過熱器蒸汽熱焓變化的擾動，可發(fā)揮中間點參數的超前作用。本調節(jié)回路采用串級調節(jié)系統，把鍋爐蒸汽出口溫度作為被調量送入主回路，同時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，控制蒸汽減溫器進水閥門，使過熱蒸汽溫度達到控制要求。 </p><p><b>　　3.3 操作 </b></p>

17、;<p>　　由于循環(huán)流化床機組的工藝決定了其控制較一般鍋爐機組控制更復雜，因此本方案采用了大量復雜控制，方案中，對以上復雜控制回路的控制，同時考慮了重要控制環(huán)節(jié)的人員獨立操作，通過微機實現對系統參數增減的操作，并可由運行人員靈活地進行自動調節(jié)與人工操作間的相互切換。 </p><p>　　4. 采用該系統后的優(yōu)越性： </p><p>　　與采用常規(guī)儀表相比，其主要特點是：

18、 </p><p>　?、棚@示數據準確，容量大。并且因為有流程圖與數據的綜合顯示，使顯示效果更直觀。 </p><p>　?、茖崿F微機操作，增加了對系統操作的可靠性與準確性。 </p><p>　?、菆缶凸收嫌涗浀谋４?，以及重要參數的歷史曲線，給事故的分析和預防提供了可靠的依據。 </p><p>　?、认到y可實現自動調節(jié)，增強了循環(huán)流化床

19、鍋爐的運行穩(wěn)定性。 </p><p>　?、晒?jié)能與環(huán)保方面：雙交叉燃燒控制系統使風、煤的配比更趨合理化，對爐膛內剩余空氣系數的雙向限幅，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，也減少了SO2和煙塵的排放量和排放濃度。 </p><p>　　5 .經濟效益分析： </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、除氧每班節(jié)約各1人，共3人。按4班計算，可年減少支出： </p><p>　　1800元/月、人×12月×4班×3人/班=25.92萬元 </p><p>　?、乒?jié)約燃料方面：每年按發(fā)電7500萬kwh計算，可年減少支出： </p><p>　　7200×104kwh×（0.467-0.420）×