華能岳陽電廠2期新建機組

1、華能岳陽電廠期新建機組30MW DCS系統(tǒng)MCS系統(tǒng)設(shè)計說明文件編碼：YYM0103版 本：1.0編寫：華能岳陽電廠DCS項目組審批：日期：2006-3-4MCS系統(tǒng)設(shè)計說明MCS系統(tǒng)設(shè)計說明21系統(tǒng)介紹32機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：32.1 負荷指令處理回路32.2 壓力設(shè)定回路52.3 鍋爐主控62.4 汽機主控62.5 燃料主控72.6 磨煤機料位控制83風(fēng)量控制103.1 引風(fēng)控制系統(tǒng)103.2 送風(fēng)控制系統(tǒng)103.3 二次風(fēng)分配控制123.4 一次風(fēng)壓控制124蒸汽溫度控制125汽包水位控制135.1 汽包水位的調(diào)節(jié)控制135.2 控制目的135.3 輸入信號處理135.4 控制策略135.

2、5 自動許可條件和強制手動作條件155.6 電泵再循環(huán)控制155.7 給水控制系統(tǒng)對汽泵的遙控151 系統(tǒng)介紹岳陽電廠二期新建工程的模擬量控制系統(tǒng)（MCS）采用華能新銳控制技術(shù)有限公司的PineControl1000分散控制系統(tǒng)，主要控制系統(tǒng)包括1) 機爐協(xié)調(diào)控制、鍋爐主控、汽機主控、2) 送風(fēng)量控制、爐膛負壓控制、氧量控制、一次風(fēng)壓力控制3) 主蒸汽溫度控制、再熱汽溫度控制4) 給水控制5) 磨的料位控制、容量風(fēng)門控制、旁路風(fēng)門控制、密封風(fēng)壓控制。6) 連排擴容器液位、高壓加熱器水位、低壓加熱器水位、閉式水箱水位、凝結(jié)水補水箱水位共有自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)101套，以下主要簡單介紹機爐協(xié)調(diào)，風(fēng)量控制、

3、爐膛負壓控制、給水控制，其他屬于單回路調(diào)節(jié)不做介紹。2 機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的思想是將汽機、鍋爐作為整體考慮。在能量平衡控制策略基礎(chǔ)上，通過前饋/反饋、連續(xù)/斷續(xù)、非線性、方向控制等控制機理的有機結(jié)合，來協(xié)調(diào)控制機組功率與機前壓力，協(xié)調(diào)處理負荷要求與實際能力的平衡。在保證機組具備快速負荷響應(yīng)能力的同時，維持機組主要運行參數(shù)的穩(wěn)定。一般有以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)和以汽機為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)2種方式，在岳陽2期我們采用的是以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式，即鍋爐出力控制主蒸汽壓力，汽機調(diào)門控制發(fā)電功率。協(xié)調(diào)主控系統(tǒng)由幾部分組成：1） 負荷指令形成部分2） 壓力指令處理回路3） 爐主控器4） 機主控制

4、器5） 燃料主控6） 磨料位控制7） 風(fēng)量主控2.1 負荷指令處理回路機組指令處理回路是機組控制的前置部分，它接受AGC指令、一次調(diào)頻指令和機組運行狀態(tài)。根據(jù)機組運行狀態(tài)和調(diào)節(jié)任務(wù)，對負荷指令進行處理使之與運行狀態(tài)和負荷能力相適應(yīng)。當協(xié)調(diào)主控在手動方式時，負荷指令來源于運行人員的手動設(shè)定，AGC投運后，負荷指令來源于中調(diào)遠程指令，即由中調(diào)人員遠方設(shè)定。同時，運行人員還可根據(jù)具體情況投入一次調(diào)頻（轉(zhuǎn)速或頻差控制）功能，該功能投入時，將自動根據(jù)頻差情況，在頻率偏差超過0.2Hz時，對負荷指令進行頻差修正，頻率調(diào)節(jié)范圍確定為500.2 HZ，即49.850.2 HZ（對應(yīng)于汽輪機轉(zhuǎn)速控制范圍為300

5、013r/min），13r/min對應(yīng)24MW。SAMA圖如下 圖1 指令回路2.2 壓力設(shè)定回路主蒸汽壓力設(shè)定來至2方面，一是運行人員在CRT上進行設(shè)定，另外一個是自動根據(jù)負荷進行自動的壓力設(shè)定，自動壓力設(shè)定又分定壓和滑壓2條設(shè)定曲線?；瑝哼€可以在CRT上由運行人員根據(jù)實際情況進行-22Mpa的偏至以滿足運行要求。目標壓力經(jīng)過升速率限制后就是實際壓力給定。圖2 壓力設(shè)定回路2.3 鍋爐主控鍋爐主控就是計算出磨的出力率和風(fēng)量需求。在此項目中采用間接能量法的控制策略，能量需求用P1*PS/Pt代表，能量反饋采用P1+D（Pb/dt）代表。其中P1：調(diào)節(jié)級壓力PS：主汽壓力設(shè)定值Pt：實際主汽壓力

6、Pb：鍋爐汽包壓力其中D（Pb/dt）即汽包壓力微分代表鍋爐蓄熱量。圖3 鍋爐主控2.4 汽機主控汽機主控分2種情況進行調(diào)節(jié)，當鍋爐主控處于自動時則汽機主控根據(jù)功率偏差進行調(diào)節(jié)，當鍋爐主控手動時根據(jù)主汽壓力進行調(diào)節(jié)。在RB發(fā)生的時候，鍋爐主控切手動，汽機主控保持機前壓力穩(wěn)定以求機組穩(wěn)定。圖4 汽機主控2.5 燃料主控燃料主控就是根據(jù)鍋爐主控的輸出計算出各臺磨的出力率。進入爐膛的煤粉由容量風(fēng)帶出磨煤機，在磨煤機內(nèi)粉位一定的情況下（即風(fēng)/粉比一定），控制容量風(fēng)的流量，就可以控制磨的出力。燃料主控的指令直接作用于容量風(fēng)擋板控制磨煤機負荷，自動時運行人員可以加一定量的偏置以調(diào)整每臺磨的出力，并且保證了

7、手自動控制的無擾動。為了快速響應(yīng)，燃料主控采用前饋的PI控制，前饋量為汽包壓力微分。為了防止容量風(fēng)門的開度經(jīng)常突大突小，采用鍋爐輸入指令和總?cè)萘匡L(fēng)門開度偏差的純積分算法。圖4 燃料主控2.6 磨煤機料位控制雙進雙出磨煤機的優(yōu)點是對負荷變化的響應(yīng)快，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析岳陽電廠2期大致的響應(yīng)延時為7分鐘，其原因是磨煤機出力的改變是通過容量風(fēng)流量的改變而改變的，但前提條件是，磨煤機的料位必須保持恒定，即風(fēng)/粉比恒定。因此，磨煤機的料位控制也是雙進雙出磨最基本的控制之一,也是投磨煤機負荷(容量風(fēng)擋板)自動的必要條件。為了更好的控制料位，在調(diào)節(jié)中采用前饋的PI調(diào)節(jié)方式，前饋量采用磨的容量風(fēng)門開度微分。磨煤機的

8、料位測量有兩種：(1) 差壓信號在磨煤機的大罐底部裝有兩個差壓測量裝置，驅(qū)動端、非驅(qū)動端各一個。裝置由下向上對煤粉吹出恒定流量的氣流，通過測量煤粉層上面與氣流下端的差壓，可測得煤粉的料位。差壓測量裝置定期進行吹掃，防止煤粉堵塞。在吹掃過程中，差壓信號無效，此時應(yīng)保持吹掃前的測量值，待吹掃結(jié)束一定時間后，信號才有效，此時可恢復(fù)使用測量的信號。為了便于運行人員估計吹掃時間，在界面上設(shè)置有吹掃時間的倒計時。(2) 電耳信號通過測量磨煤機轉(zhuǎn)動時的噪音，可獲得磨內(nèi)的料位情況。磨內(nèi)煤粉多時，發(fā)出的噪音悶；煤粉少時，發(fā)出的噪音響亮。電耳信號僅供參考，不作為自動調(diào)節(jié)的依據(jù)。圖5 給煤機轉(zhuǎn)速控制3 風(fēng)量控制3.

9、1 引風(fēng)控制系統(tǒng)爐膛壓力測量采用3臺壓力變送器取中值的方法，爐膛壓力控制采用傳統(tǒng)的“前饋反饋”方式進行控制，取送風(fēng)機動葉位置平均信號作為前饋，使送風(fēng)量改變的同時，引風(fēng)量跟著改變，減少爐膛壓力的波動。當發(fā)生引風(fēng)機RB時，在運行的引風(fēng)機快速增大1.5倍的開度，然后根據(jù)實際壓力進行調(diào)節(jié)，同時當單臺運行時P和I的作用增強一倍以實現(xiàn)快速響應(yīng)。如圖6所示3.2 送風(fēng)控制系統(tǒng)保證燃料在爐膛中充分燃燒是送風(fēng)控制系統(tǒng)的基本任務(wù)。本機組的送風(fēng)系統(tǒng)中，一、二次風(fēng)各用兩臺風(fēng)機分別供給。一次風(fēng)通過制粉系統(tǒng)，帶粉入爐，二次則分為輔助風(fēng)控制。一次風(fēng)的控制涉及到制粉系統(tǒng)和煤粉的噴燃的要求，所以鍋爐總風(fēng)量主要由二次風(fēng)控制，送風(fēng)

10、系統(tǒng)包括氧量校正。自動送風(fēng)量采用DEB信號靜態(tài)表達式：（P1PT）PS作為風(fēng)量指令，當RB時用第一級壓力P1作為風(fēng)量指令，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定。見圖3圖6 爐膛壓力控制3.3 二次風(fēng)分配控制拱上、拱下二次風(fēng)的分配，未設(shè)自動調(diào)節(jié)，完全由運行人員決定，組態(tài)中具有同操（層操）功能，當油槍點火時程控實現(xiàn)對應(yīng)的C檔板全開，F(xiàn)檔板在40%的點火位。3.4 一次風(fēng)壓控制采用單回路控制方式，維持一次風(fēng)壓為運行人員設(shè)定值，執(zhí)行機構(gòu)是兩臺一次風(fēng)機的入口擋板。一般采用定壓運行，當發(fā)生小機RB時將設(shè)定值自動設(shè)定在9kPa4 蒸汽溫度控制過熱汽溫度控制采用兩級噴水減溫的方法控制過熱器蒸汽的溫度。主蒸汽溫度由二級噴水減溫組成，

11、一級和二級噴水減溫均有兩個噴水減溫閥。第1級的噴水減溫的被調(diào)量是二級過熱器的出口汽溫（也就是二級噴水減溫器的入口溫度），第2級的噴水減溫被調(diào)量的是過熱器出口溫度（也就是主蒸汽溫度）。二級噴水減溫的調(diào)節(jié)原理和一級的噴水減溫原理相同，不同的是被調(diào)量為主蒸汽溫度，調(diào)節(jié)量為二級噴水量，其前饋量為其入口溫度。一級和二級噴水減溫的被調(diào)量的設(shè)定和負荷成函數(shù)關(guān)系，也可以由運行人員進行溫度設(shè)定。再熱汽溫度控制采用改變煙氣擋板的方法控制再熱器蒸汽的溫度，同時配有事故噴水減溫。正常時以改變尾部煙道的煙氣擋板作粗調(diào)手段，微量噴水減溫調(diào)節(jié)作為微調(diào)手段。緊急時打開再熱事故噴水減溫調(diào)節(jié)。再熱器的出口溫度設(shè)定和負荷成一定的函

12、數(shù)關(guān)系，運行人員可以進行必要的修正。為了提高系統(tǒng)的相應(yīng)能力加入了鍋爐的主蒸汽流量作為前饋量，再熱器的噴水減溫指令也加入了再熱器的入口溫度的導(dǎo)前微分作為前饋量以提高系統(tǒng)的相應(yīng)速度。噴水減溫作為備用手段主要是通過其被調(diào)量的設(shè)定值比煙氣擋板的設(shè)定值高4度（只有在煙氣檔板自動的情況下，否則就按設(shè)定值進行調(diào)節(jié)）的方式實現(xiàn)的。 為了更好的控制主蒸汽溫度，我們引入了預(yù)估的手段，其大致思路是噴水后溫度到溫度受控點虛擬的分成3點，根據(jù)噴水后的溫度加上蒸汽流量預(yù)估出這3點的可能溫度，根據(jù)受控點的溫度預(yù)估出這3點虛擬點必須的溫度進行偏差的比例和作為噴水量的預(yù)估量。5 汽包水位控制5.1 汽包水位的調(diào)節(jié)控制給水管路如

13、下：5.2 控制目的汽包水位控制的控制目的是通過改變進入汽包的給水流量來維持汽包水位在一定的范圍內(nèi)變化。系統(tǒng)設(shè)計有一個給水旁路控制閥，一個主給水電動門，一臺50%電動給水泵及一臺100%汽動給水泵。其中給水旁路調(diào)節(jié)閥、主給水電動門和50%電泵在FWC上控制，100%汽泵在MEH上控制。5.3 輸入信號處理汽包壓力共有三個測量信號，選擇中值信號。汽包水位有3個測量信號(差壓量程為：0-820mmH2O，經(jīng)汽包壓力補償后的水位量程：-405mm至+415mm)，采用三取中信號。汽包水位還有一個僅用于顯示的測量信號。主蒸汽流量：(來自APC)汽機第一級壓力共有三個測量信號，選擇中值信號。經(jīng)函數(shù)發(fā)生器

14、得汽機入口蒸汽流量信號，它需經(jīng)主汽溫補償。主蒸汽流量為汽機入口流量加旁路流量?？偨o水流量：鍋爐給水流量和一、二級噴水流量相加為總給水流量。(水流量計算不進行溫度補償)。5.4 控制策略在機組啟/停、低負荷、高負荷等各種工況下，分別設(shè)計了控制系統(tǒng)，并實現(xiàn)了各系統(tǒng)間的自動跟蹤切換。從測量信號上看，分別設(shè)計了單沖量控制系統(tǒng)和三沖量控制系統(tǒng)，從被控對象看，分別設(shè)計了旁路調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)、電泵調(diào)速控制系統(tǒng)和汽泵調(diào)速控制系統(tǒng)。為了防止在某種工況下控制系統(tǒng)頻繁切換，系統(tǒng)設(shè)計了2%-5%的切換回差：工況一:0%到12%-15%額定負荷。由旁路調(diào)節(jié)閥控制水位(單沖量系統(tǒng)工作)，電泵在較低速運行。工況二:(12%-

15、15%)到(28%-30%)額定負荷。旁路調(diào)門開至最大，由電泵調(diào)速控制水位(單沖量系統(tǒng)工作)。工況三: (28%-30%)到(45%-50%)額定負荷。由電泵調(diào)速控制水位(三沖量系統(tǒng)工作)。工況四：(45%-50%)到(45%-50%)額定負荷。由汽泵調(diào)速控制水位(三沖量系統(tǒng)工作)。汽包水位設(shè)定值可由運行人員在操作畫面上手動設(shè)定，設(shè)定范圍為：-90mm到+90mm。在單沖量控制系統(tǒng)工作時，汽包水位控制指令由汽包水位和運行人員設(shè)定值(偏置設(shè)定)的偏差形成。在三沖量控制系統(tǒng)工作時，汽包水位控制指令由兩個串級的調(diào)節(jié)器根據(jù)汽包水位偏差、總給水流量和主蒸汽流量三個信號形成。由于給水泵的工作特性不完全相同

16、，為穩(wěn)定各臺泵的并列運行特性，避免發(fā)生負荷不平衡現(xiàn)象，設(shè)計了各泵出口流量調(diào)節(jié)小回路。5.5 自動許可條件和強制手動作條件序號設(shè)備自動許可條件和強制手動條件說明1旁路調(diào)節(jié)閥自動許可條件強制手動條件取反強制手動條件(任意條件)閥位壞質(zhì)量、調(diào)節(jié)閥故障、閥位反饋偏差大汽包水位綜合壞質(zhì)量、汽包壓力綜合壞質(zhì)量汽包水位偏差大MFT電泵未運行、主給水電動門已開延時1秒、前后門有一關(guān)電泵液力耦合器在自動位汽泵遠控2電泵液力耦合器執(zhí)行機構(gòu)自動許可條件強制手動條件取反強制手動條件(任意條件)汽包水位綜合壞質(zhì)量、汽包壓力綜合壞質(zhì)量也是汽泵強制切手動的條件三沖量調(diào)節(jié)時，給水流量信號異?；蚧蛘羝髁啃盘柈惓７荝B時，汽包水位偏差大汽包水位過高(200mm)或過低(-150mm)MFT液耦執(zhí)行機構(gòu)故障、液耦執(zhí)行機構(gòu)位置壞質(zhì)量、位置反饋偏差大電泵未運行備注：汽動給水泵和電動給水泵切手動條件相同，當汽動給水泵未在遙控方式時，汽動給水泵跟蹤MEH的指令。5.6 電泵再循環(huán)控制設(shè)備名稱圖號編碼被調(diào)量設(shè)定方法電泵最小流量再循環(huán)閥K0211-0130LAB41AA151汽包水位偏置設(shè)定電泵再循環(huán)控制的電泵入口流量默認為電泵最高轉(zhuǎn)速下的最大值(暫時設(shè)為250.6t/h)。再循環(huán)閥在以下情況下強制全開：順控來的強制全開命令；(電泵子組順啟