電廠燃煤蒸汽鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制

1、電廠燃煤蒸汽鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制【摘要】燃煤鍋爐生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的控制調(diào)節(jié)過程, 是多輸入多輸出、多回路、非線性的相互關(guān)聯(lián)的對(duì)象，目前 控制理論缺乏足夠的過程動(dòng)態(tài)特征資料，實(shí)際動(dòng)態(tài)過程測試 也困難，其數(shù)學(xué)模型也已經(jīng)驗(yàn)為主，本文就熱工燃燒自動(dòng)控 制進(jìn)行一些論述?！娟P(guān)鍵詞】蒸汽鍋爐；熱工調(diào)節(jié)；自動(dòng)控制燃燒1熱工調(diào)節(jié)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)從擾動(dòng)發(fā)生，經(jīng)過調(diào)節(jié)，直到系統(tǒng)重新建立平衡的過程，稱為調(diào)節(jié)過程。鍋 爐熱工系統(tǒng)由給水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)等部 分組成。工業(yè)鍋爐熱工燃燒控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是針對(duì)這幾個(gè)系統(tǒng) 的運(yùn)行過程進(jìn)行自動(dòng)控制，其主要控制回路：鍋爐汽包水位 自動(dòng)控制和鍋爐燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)

2、系統(tǒng)兩部分。1.1汽包水位自動(dòng)鍋爐調(diào)節(jié)汽包鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的主要任務(wù)是維持汽包水位在 允許范圍內(nèi)變化。引起水位變化的因素很多，但主要是鍋爐 的蒸發(fā)量、給水流量和燃燒率等。為保證鍋爐運(yùn)行安全，給 水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)選用可靠性較高的儀表和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽流量信號(hào)高于30%時(shí)高低值監(jiān)視器動(dòng)作控制繼電器使 之由單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)切換到三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。裝有三沖量給 水自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的鍋爐在運(yùn)行時(shí)，由于引進(jìn)了蒸汽流量和給 水流量的調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)作及時(shí)，抗干擾能力強(qiáng)，當(dāng) 蒸汽負(fù)荷突然發(fā)生變化，蒸汽流量信號(hào)使給水調(diào)節(jié)閥一開始 就向正確方向動(dòng)作。例如：在江蘇淮安電廠4x300mw電泵 改造為汽泵，在機(jī)組試運(yùn)行

3、時(shí)，在投給水流量自動(dòng)時(shí)，給水 流量時(shí)大時(shí)小，造成汽包水位波動(dòng)很大，電廠技術(shù)人員一時(shí) 沒找到原因，電廠值長決定機(jī)組停機(jī)。理論知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn), 分析造成給水流量不穩(wěn)的原因，作何認(rèn)為有可能流量變送器 造成的，根據(jù)實(shí)際處理情況驗(yàn)證了我的分析。變送器在安裝 過程中，熱控安裝人員沒能把儀表管吹掃干凈，在投變送器 時(shí)沒排污，造成汽泡在儀表管內(nèi)不停波動(dòng)，所以造成汽包水 位不穩(wěn)。1.2鍋爐燃燒的自動(dòng)調(diào)節(jié)容量較大的鍋爐，根據(jù)節(jié)能和自動(dòng)化水平的需要以及維 護(hù)水平和投資允許時(shí)，可設(shè)置鍋爐燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。調(diào)節(jié) 的任務(wù)有三個(gè)：(1)維持蒸汽母管壓力不變；(2)保持鍋爐 燃燒的經(jīng)濟(jì)性；(3)維持爐膛負(fù)壓在一定范圍內(nèi)。這三

4、項(xiàng)調(diào) 節(jié)任務(wù)是相互關(guān)聯(lián)的，它們可以通過調(diào)節(jié)燃料量、送風(fēng)量和 引風(fēng)量來完成。對(duì)于燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)在負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)使 燃燒量、送風(fēng)量和引風(fēng)量各自保持不變，及時(shí)地補(bǔ)償系統(tǒng)內(nèi) 的內(nèi)部擾動(dòng)。在負(fù)荷變化的外擾作用時(shí)，則應(yīng)使燃料量、送 風(fēng)量和引風(fēng)量成比例的改變，既要適應(yīng)負(fù)荷要求，又要使三 個(gè)被調(diào)量：蒸汽壓力、爐壁負(fù)壓和燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)保持在允 許的范圍內(nèi)。例如；在孝兒電廠(2x600mw)試運(yùn)行過程中 發(fā)生主燃料跳閘事故，根據(jù)主燃料跳閘邏輯查找故障的原 因，發(fā)現(xiàn)由于爐膛壓力過高和火焰檢測系統(tǒng)方面原因。爐膛 壓力開關(guān)均勻布置在鍋爐燃燒穩(wěn)定區(qū)的爐前及左右墻位置 的3只壓力開關(guān)，在熱控安裝取樣有防堵裝置，定值校驗(yàn)嚴(yán)

5、 格根據(jù)鍋爐廠家設(shè)計(jì)要求，取源信號(hào)進(jìn)入同一保護(hù)卡板，因 此采用三取二邏輯構(gòu)成mft條件。由于在運(yùn)行中防堵裝置中 的煤粉進(jìn)入儀表管，造成壓力開關(guān)堵塞，至少3個(gè)爐膛壓力 開關(guān)高報(bào)。同時(shí)由于火焰檢測系統(tǒng)的火檢探頭被煤粉遮住， 造成輸出信號(hào)弱，經(jīng)過dcs運(yùn)算，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的開度，增加爐 膛進(jìn)風(fēng)量，造成風(fēng)煤比失去平衡，而發(fā)生鍋爐跳閘。2 dcs在鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制上的應(yīng)用2. 1鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)2. 1. 1汽包水位的自動(dòng)調(diào)節(jié)汽包水位保護(hù)采用三取二邏輯，并在dcs監(jiān)視畫面中設(shè) 置有“汽包水位投入/切除”按鈕，根據(jù)實(shí)際情況決定是否 投入保護(hù)。當(dāng)保護(hù)投入時(shí)，3臺(tái)汽包水位變送器全部參與保 護(hù)，當(dāng)其中的任意兩臺(tái)變送器

6、發(fā)出汽包水位高ii值，高iii值 或低ii值，低iii值時(shí)，保護(hù)即可動(dòng)作。在dcs監(jiān)視畫面設(shè)置 成“汽包水位切除”狀態(tài)，當(dāng)水位變送器有一臺(tái)發(fā)生故障 時(shí)，或汽包壓力變送器故障或任意兩臺(tái)水位變送器偏差大于100mm時(shí)，“汽包水位異常”信號(hào)在dcs畫面閃動(dòng)，提醒運(yùn) 行人員及時(shí)采取措施。2. 1.2鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)為完成鍋爐燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的三個(gè)任務(wù)，鍋爐的dcs 調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用了綜合自動(dòng)調(diào)節(jié)方案，即：（1）根據(jù)出口壓力 調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)變頻控制器頻率，從而改變送風(fēng)量，并且汽包壓 力及蒸汽流量換算的熱量信號(hào)進(jìn)行精調(diào)，為保證出口蒸汽計(jì) 算準(zhǔn)確，引進(jìn)了溫度和壓力補(bǔ)償；（2）根據(jù)最佳風(fēng)煤比調(diào)節(jié) 燃燒煤的進(jìn)煤量

7、和進(jìn)風(fēng)量的比值，改變鍋爐燃燒的發(fā)熱量進(jìn) 而改變了鍋爐的蒸發(fā)量，并用氧化錯(cuò)測量殘氧（剩余空氣含 氧量）信號(hào)加以修正，使鍋爐母管壓力保持在一定值內(nèi)，還 根據(jù)爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)變頻控制器頻率，從而改變引風(fēng) 量，用微分信號(hào)進(jìn)行超前調(diào)節(jié)。2.2鍋爐dcs卡件檢測系統(tǒng)（1）計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)dcs監(jiān)控系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心組成的監(jiān)視和控制系 統(tǒng)。它有很強(qiáng)的信息處理能力，運(yùn)算速度快，實(shí)時(shí)性好，具 有記憶比較判斷等邏輯功能，以及控制方法靈活等特點(diǎn)。 它主要實(shí)現(xiàn)對(duì)汽包水位、給水流量、給水壓力、省煤器進(jìn)出 口水溫、引送風(fēng)風(fēng)量、蒸汽流量、空氣預(yù)熱器出口煙壓、蒸 汽壓力、蒸汽溫度、爐膛溫度、爐膛負(fù)壓、給煤量、含氧量 等現(xiàn)場

8、信號(hào)通過卡件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，crt屏幕顯示， 制表打印及事故追憶，性能計(jì)算等。對(duì)機(jī)組的啟停和預(yù)防或 處理事故進(jìn)行指導(dǎo)。（2）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)它由計(jì)算機(jī)按測量信號(hào)和生產(chǎn)過程數(shù)學(xué)模型自動(dòng)設(shè)定 調(diào)節(jié)器或直接數(shù)字控制的給定值，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制和自適應(yīng)控 制。因此，要求計(jì)算機(jī)有很強(qiáng)的功能，尤其對(duì)軟件的功能要 求更高。這種計(jì)算機(jī)集中控制方式中，整套機(jī)組的運(yùn)行操作 管理工作全交計(jì)算機(jī)去完成，對(duì)計(jì)算機(jī)的功能，速度容量 及可靠性都提出了極高的要求，一旦計(jì)算機(jī)故障，所有控制 操作與管理協(xié)調(diào)將都要由運(yùn)行人員去完成。所以，dcs控 制系統(tǒng)以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的理論體系，又包含大量 行之有效的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。2.3鍋爐

9、熱工燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)方案鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)由ccs和fsss 起組成大型火電機(jī) 組鍋爐控制系統(tǒng)的兩大支柱。ccs系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐運(yùn)行 參數(shù)的調(diào)節(jié)，同時(shí)也具備一定的連鎖保護(hù)，保證機(jī)組在自動(dòng) 調(diào)節(jié)方式中安全運(yùn)行。fsss系統(tǒng)不實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)功能，它不直接 參與調(diào)節(jié)燃燒量風(fēng)量水等參數(shù)，但是它能行使超越運(yùn)行 人員和過程控制系統(tǒng)作用，可靠地保護(hù)鍋爐安全運(yùn)行。它采 用dcs為主要控制元件，對(duì)鍋爐生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的 控制，從而達(dá)到節(jié)省人力、物力，提高鍋爐熱效率和節(jié)省能 源的目的，而計(jì)算機(jī)作為監(jiān)測顯示部分不參與到控制中去， 鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)在n-90系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)上采用多層網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)，該系統(tǒng)由三部分組成。它們通過廠區(qū)環(huán)路連接，其中pcu 通過環(huán)路/總線接口摸件與廠區(qū)環(huán)路連接，ec及adv通過計(jì) 算機(jī)接口單元(ciu)與環(huán)路連接。過程控制單元層(pcu)： 整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及邏輯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備由8個(gè)dcs機(jī)柜組 成，3個(gè)送引風(fēng)機(jī)柜和給水調(diào)節(jié)柜，3個(gè)燃料柜，2個(gè)過熱 蒸汽溫度，再熱蒸汽溫度及空氣預(yù)熱器冷端金屬溫度機(jī)柜。 機(jī)柜上安裝有cpu模塊、i/o模塊、通訊模塊，并可以靈活 擴(kuò)展。各機(jī)柜及摸件間模擬量和開關(guān)量的輸入和輸出信號(hào)均 采用電纜通過機(jī)柜內(nèi)的輸入/輸出子摸件與機(jī)柜連接。3結(jié)束語由于鍋爐系統(tǒng)的