熱電廠(chǎng)DCS控制系統的應用與改進(jìn)

2 運行效果和問(wèn)題

2003年DCS改造后，兩套鍋爐系統基本實(shí)現了爐況穩定條件下的自動(dòng)控制。通過(guò)設置合適的爐排轉速、鼓風(fēng)轉速、引風(fēng)轉速限幅值，基本保證了煤的充分燃燒，減少了環(huán)境污染。實(shí)現了工況穩定時(shí)整個(gè)鍋爐系統的自動(dòng)控制。同時(shí)由于引入燃燒周期的自適應調整‘力Ⅱ快了負荷大幅變化時(shí)的響應速度。提高了系統控制的自動(dòng)化程度。 但在運行期問(wèn)，發(fā)現該鍋爐在負荷變化較大的工況下，控制過(guò)程中存在以下幾個(gè)主要問(wèn)題：鍋爐汽包液位測量存在較大偏差;燃燒控制系統無(wú)法投自動(dòng)。 [b]3 問(wèn)題分析與改進(jìn) 3.1 汽包液位控制改進(jìn)[/b] 在鍋爐汽包液位測量中，由于汽包液位系統是一個(gè)沒(méi)有自平衡能力的被控對象。當供水量突然降低或出口蒸汽流量增大時(shí)。由于此時(shí)鍋爐傳給汽包的熱量不變。致使液體大量汽化。造成汽包液位測量結果偏大;當供水量突然增大或出口蒸汽流量減小時(shí)，情況相反，也就是我們常說(shuō)的“汽包虛假液位”.而該鍋爐在汽包液位檢測回路的原設計方案中忽視了這個(gè)問(wèn)題;直接影響了汽包液位控制的平穩，為此，我們對汽包液位測量結果引入壓力補償，補償公式如下：

h=[△P+gH(ρ“-ρ)]/[g(ρ”-ρ’)]

式中：h一補償后的汽包液位;△P-變送器測量的差壓值;g-重力;H一汽包高度;ρ-液體參考密度;ρ‘-水的密度;ρ“-蒸汽密度。汽包壓力與ρ’、ρ”之間的關(guān)系曲線(xiàn)用折線(xiàn)近似后如表3所示。

在HS2000DCS控制點(diǎn)的組態(tài)中。運用RPV點(diǎn)中的表達式及折線(xiàn)化算法，很容易實(shí)現以上補償關(guān)系。原設計所給出的汽包液位三沖量控制方案如圖1所示。

通過(guò)分析發(fā)現，調節器的輸人為：汽包液位設定值-汽包液位測量值+主蒸汽流量-給水流量。實(shí)際運行中由于各種擾動(dòng)的影響。給水流域和主蒸汽流量幾乎不可能相等。該方案的控制結果將使汽包液位產(chǎn)生靜差。為此，采用在三沖量基礎上的串級控制方案。如圖2所示。由于主調節器的作用。該方案較好地消除了靜差。

3.2 燃燒控制改進(jìn)

原設計的燃燒控制用于氧含量測量的裝置改用700B氧含量分析儀。把控制方案改為氧含量控制引風(fēng)機出口擋板，爐膛負壓控制送風(fēng)機出口擋板的方案。并使氧含量控制的P、I作用弱一些。經(jīng)過(guò)實(shí)際運行，燃燒控制系統的滯后時(shí)間相對較小，證明改進(jìn)的控制方案可行。

3.3 功能擴展

轉速是汽輪機運行的最主要的參數之一。對該參數實(shí)現實(shí)時(shí)監測。增加了運行人員的監測手段與途徑，提高了信號顯示精度，方便了運行人員的監盤(pán)與操作控制。更重要的是總調值長(cháng)可通過(guò)局域網(wǎng)監測汽機轉速。在脫網(wǎng)事故狀態(tài)下仍可監測到汽機轉速變化，從而可據此有效地進(jìn)行事故處理。避免事故的進(jìn)一步擴大;給水泵是為鍋爐供水的關(guān)鍵設備，因此在2004年將原DCS系統進(jìn)行擴展。將汽輪機轉速和三臺給水泵的變頻調節信號加入到了DCS系統中。

4 結論

綜合效果

DCS系統自安裝投運以來(lái)，軟、硬件運行基本可靠。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后達到了預期的技術(shù)指標。① 控制水位精度：±10 mm.汽壓：±0.03 MPa,汽溫：±5℃。負壓：±4 Pa;②節能效果顯著(zhù)。煙氣含氧量和渣含碳量明顯降低。經(jīng)測試提高運行效率4% .實(shí)際節煤5% ,一年耗煤量按40000噸計算，每噸煤按360元人民幣計算。僅節煤一項一年可節約72萬(wàn)元。

(2)DCS的進(jìn)一步應用目標

①進(jìn)一步擴展DCS系統的功能范圍。實(shí)現一體化;采用先進(jìn)的控制軟件，進(jìn)一步發(fā)揮DCS的效能。為提高電廠(chǎng)管理的自動(dòng)化水平，進(jìn)一步擴大DCS的應用范圍。實(shí)現所謂的一體化，未來(lái)計劃汽輪機電液控制系統(DEH和MEH)、發(fā)電機、主變組和廠(chǎng)用電源系統的控制都將納入DCS.②進(jìn)一步擴大DCS物理分散的應用。以減少電纜費用。③實(shí)現全廠(chǎng)輔助車(chē)間的系統聯(lián)網(wǎng)和統一監控。減少值班人員。

(3)DCS在小型火力發(fā)電廠(chǎng)應用中存在的問(wèn)題

①?lài)a(chǎn)DCS硬件的制造工藝及制造水平離國際水平有較大的差距，硬件的故障率較高;② 由于缺乏切實(shí)可行的測試方法和手段。有些DCS性能指標無(wú)法進(jìn)行考核和驗收。許多性能指標沒(méi)有達到規范要求;③由于DCS市場(chǎng)競爭激烈，價(jià)格壓得很低。DCS供應商在工程設計及應用軟件的開(kāi)發(fā)上不可能有很大的投入。在硬件配置上往往并沒(méi)有體現DCS的分散控制原則。特別是在小型系統中。這種現象尤為明顯;④工程設計及應用軟件的開(kāi)發(fā)水平也不高。先進(jìn)的控制軟件及控制策略不能推廣應用。不利于電廠(chǎng)的經(jīng)濟安全運行;⑤國產(chǎn)檢測元件及執行機構的可靠性、準確性往往不能滿(mǎn)足DCS控制系統的要求。加大了系統自動(dòng)調節投入的難度。使得DCS的優(yōu)勢不能完全發(fā)揮出來(lái)，影響了機組的經(jīng)濟運行;⑥ 由于小機組的不規范性。一些輔助設備都自帶控制系統(箱)。較常用的方法是采用硬接線(xiàn)的方式，將這些設備的控制信號傳送至DCS并由DCS進(jìn)行控制;各系統之問(wèn)的聯(lián)接是工程中最麻煩的問(wèn)題。能否解決這些問(wèn)題又成了整個(gè)系統能否長(cháng)期安全運行的關(guān)鍵;⑦控制策略一般由DCS廠(chǎng)家制定。1旦DCS廠(chǎng)家往往對生產(chǎn)過(guò)程的細節并不太了解?；蛘哒f(shuō)對主設備的變化不太了解。因而?？刂撇呗酝行┎蛔?。必須在投產(chǎn)后在有經(jīng)驗的運行人員的幫助下，根據實(shí)際情況不斷修改才能取得較好的效果。