600MW一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)

1、摘 要目前，我國(guó)的電廠大多數(shù)是火力發(fā)電廠，煤是發(fā)電的主要燃料，鍋爐燃燒是發(fā)電的重要環(huán)節(jié)之一。我們要以最經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)利用有限的能源，這就要求我們尋找燃燒的最優(yōu)方案。 本論文主要針對(duì)一次風(fēng)壓控制系統(tǒng)。一次風(fēng)壓控制系統(tǒng)通過(guò)I/O卡件接收一次風(fēng)壓變送器信號(hào)，經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算輸出控制指令，直接通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制二次風(fēng)擋板來(lái)改變風(fēng)量，維持一次風(fēng)壓力在給定范圍內(nèi)。關(guān)鍵詞：燃燒控制，一次風(fēng)壓，控制系統(tǒng)，邏輯運(yùn)算ABSTRACTAt present, most of the power plant in China is the thermal power plant, coal is the main fuel

2、 for power generation, the boiler combustion is one of the important links in power generation. We are in the most economic way to use the limited energy, which requires us to find the optimal solution combustion. In this paper, a pressure control system. A pressure control system through the I/O ca

3、rd receiving a pressure transmitter signal, through the logic output control instruction, directly through the electric actuator control two windshield plate to change the volume, maintain a wind pressure in a given range.Key words: Combustion control, A pressure, Control system, Logic operations目 錄

4、1、 緒論11.1一次風(fēng)壓概述1 1.2一次風(fēng)壓力對(duì)象的特性分析2 1.3 鍋爐燃燒控制的發(fā)展概述22、系統(tǒng)配置52.1概述52.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖62.3設(shè)備清單63、一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)83.1壓力設(shè)定值生成8 3.2磨跳閘工況前饋設(shè)計(jì)83.3防失速的平衡回路設(shè)計(jì)94 控制策略的設(shè)計(jì)104.1一次風(fēng)壓概論104.1.1一次風(fēng)壓力受到的主要擾動(dòng)來(lái)源104.1.2控制策略設(shè)計(jì)：104.3系統(tǒng)SAMA圖124.4設(shè)計(jì)方案圖124.5系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)如表4.1135、600MW火電機(jī)組DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)145.2 通信部分155.3 系統(tǒng)接地165.4 軟件部分166、系統(tǒng)組態(tài)186.1設(shè)計(jì)一個(gè)PIDloop186.

5、2添加I/O模件187、系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì)197.1畫(huà)面設(shè)計(jì)原則197.2設(shè)計(jì)步驟198、 小結(jié)20參考文獻(xiàn)21附錄一22附錄二23附錄三241、 緒論1.1一次風(fēng)壓概述 一次風(fēng)壓指空預(yù)器后熱一次風(fēng)母管壓力。而一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)是指通過(guò)控制系統(tǒng)的控制作用保持一次風(fēng)壓的穩(wěn)定。其風(fēng)壓設(shè)定值為“鍋爐負(fù)荷的函數(shù)+運(yùn)行人員的偏置”，并且有上下限值。 一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)的必要性：在電廠燃煤機(jī)組中，一次風(fēng)是鍋爐的燃料輸送系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿?lái)源。一次風(fēng)壓的高低直接影響煤粉的噴射，輕則火焰燃燒不穩(wěn)，重則引起爐膛滅火甚至爐膛爆炸。一次風(fēng)機(jī)都要保證一次風(fēng)母管風(fēng)壓的大致恒定，不然磨內(nèi)存粉會(huì)因一次風(fēng)壓不穩(wěn)而忽多忽少，爐膛負(fù)壓、主汽壓力等

6、關(guān)鍵參數(shù)頻繁波動(dòng)。同時(shí)一次風(fēng)壓能影響爐膛效率和燃燒的安全性。因此一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)是燃燒過(guò)程的任務(wù)之一。1.1一次風(fēng)壓力受到的主要擾動(dòng)來(lái)源： 磨煤機(jī)熱風(fēng)擋板開(kāi)度擾動(dòng)（外擾）下風(fēng)壓調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性：由于煤粉干燥度的變化及鍋爐負(fù)荷的變化使得擋板開(kāi)度變化，當(dāng)開(kāi)度增大時(shí)，風(fēng)流量增大，一次風(fēng)壓減小。 控制策略設(shè)計(jì)： 為了實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差控制以及快速控制，設(shè)計(jì)單回路前饋加反饋控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，控制量為風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)擋板位置，被控制量為一次風(fēng)壓力。將磨煤機(jī)熱風(fēng)擋板位置擾動(dòng)作為前饋引入系統(tǒng)。該方案簡(jiǎn)單，能快速響應(yīng)磨煤機(jī)擋板位置擾動(dòng)并且能維持風(fēng)壓的穩(wěn)定，但是有節(jié)流損失，并且該方案對(duì)風(fēng)門(mén)的調(diào)節(jié)特性以及氣壓的測(cè)量穩(wěn)定性有比

7、較高的要求。1.2一次風(fēng)壓力對(duì)象的特性分析 一次風(fēng)壓力可通過(guò)調(diào)節(jié)排粉機(jī)入口擋板來(lái)加以控制,當(dāng)擋板開(kāi)度變化時(shí),一次風(fēng)壓力的變化相當(dāng)靈敏。對(duì)一次風(fēng)壓力的主要擾動(dòng)有2個(gè):一是在制粉系統(tǒng)(乏氣送粉鍋爐)的啟動(dòng)和停止過(guò)程中,存在熱風(fēng)送粉和乏氣送粉的切換(即倒風(fēng)),由于閥門(mén)開(kāi)、關(guān)時(shí)的流量特性不同,必然會(huì)對(duì)一次風(fēng)壓力造成影響,但這一擾動(dòng)對(duì)一次風(fēng)壓力的影響相對(duì)較小,一般在200300 Pa,依靠PID控制能夠及時(shí)消除;二是排粉機(jī)出口一次風(fēng)小風(fēng)門(mén)的開(kāi)啟或關(guān)閉,隨著機(jī)組負(fù)荷的升、降,需要投入或切除火嘴,對(duì)應(yīng)的小風(fēng)門(mén)需要開(kāi)啟或關(guān)閉,而這種操作對(duì)一次風(fēng)壓力的影響很大。會(huì)使一次風(fēng)壓力上下波動(dòng)1 0002 000 Pa。

8、因此,在這種情況下,若排粉機(jī)擋板不快速動(dòng)作,一次風(fēng)壓力波動(dòng)太大,容易造成鍋爐燃燒不穩(wěn)定,嚴(yán)重時(shí)造成鍋爐熄火。由于PID調(diào)節(jié)器的輸出不可能在很短時(shí)間內(nèi)變化太大(若PID調(diào)節(jié)整定太快,會(huì)造成閉環(huán)系統(tǒng)振蕩,甚至不穩(wěn)定),因此在這種情況下,不能單靠常規(guī)的PID控制來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)1。而此時(shí)模糊控制器是一個(gè)比較好的選擇,因?yàn)槟：刂破鞑粌H能快速調(diào)節(jié)排粉機(jī)的入口擋板,而且還能保證閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。1.3 鍋爐燃燒控制的發(fā)展概述 鍋爐燃燒控制作為實(shí)現(xiàn)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)的有效手段，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、通訊技術(shù)和自動(dòng)控制理論應(yīng)用的迅速發(fā)展，為使鍋爐燃燒控制系統(tǒng)能統(tǒng)一到機(jī)、爐、電控制的高效智能一體化、信

9、息管理與控制集成化中，以及現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）和智能儀表融入到分散控制系統(tǒng)（DCS）的新型控制和保護(hù)策略的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化中，國(guó)內(nèi)外許多公司在這方面都做了有益的探索。 經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論、智能控制理論作為自動(dòng)控制理論發(fā)展的三個(gè)不同階段，在鍋爐燃燒控制理論的發(fā)展上得到了體現(xiàn)。在70年代，其控制過(guò)程采用單回路調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，控制策略PID控制，鍋爐燃燒控制的研究主要集中在鍋爐的動(dòng)態(tài)特性和數(shù)學(xué)模型，從線性到非線性，從單變量到多變量，從時(shí)不變到時(shí)變等，都進(jìn)行了廣泛而深入的研究1-5。 使生產(chǎn)一線一部分工人從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)。增加了生產(chǎn)的平穩(wěn)性和安全性。 進(jìn)入80年代以后，計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)

10、展引起了控制技術(shù)的革命，現(xiàn)代控制策略迅速在鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中得到發(fā)展，控制策略也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，特別是智能技術(shù)發(fā)展，有代表性的有：最優(yōu)化控制，自適應(yīng)控制，預(yù)測(cè)控制，魯棒控制6-8 等。這些優(yōu)化控制技術(shù)將模型與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)考慮，重點(diǎn)在于使所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有魯棒性，而模型則不像先前那樣要求得很?chē)?yán)格。為解決國(guó)內(nèi)現(xiàn)有中小型燃煤鍋爐出力不能隨著外界溫度的變化及時(shí)變化，爐膛溫度低、排煙溫度較高。風(fēng)煤比不能及時(shí)調(diào)整，爐膛換熱效率低等問(wèn)題指明了方向。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和重大進(jìn)步，生產(chǎn)的規(guī)模越來(lái)越大，使得控制對(duì)象日益復(fù)雜化，而且人們對(duì)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)諸如控制精度等要求也越來(lái)越

11、高，自動(dòng)控制理論正面臨新的發(fā)展機(jī)遇和嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論在應(yīng)用中遇到不少難題，其主要原因是：（1）這些控制理論都是針對(duì)系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究的，而與普遍帶有復(fù)雜性、不確定性、不完全性、模糊性、時(shí)變性、非線性等的實(shí)際系統(tǒng)有一定差距；（2）這些控制理論研究系統(tǒng)時(shí)必須提出一些比較苛刻的假設(shè)，而這往往與實(shí)際不符；（3）對(duì)于某些復(fù)雜的和包含不確定性的控制過(guò)程，根本無(wú)法用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型來(lái)表示，即無(wú)法解決建模問(wèn)題；（4）這些控制理論為了提高性能指標(biāo)所設(shè)計(jì)出的控制系統(tǒng)往往很復(fù)雜，即增加設(shè)備投資，又降低系統(tǒng)的可靠性。與此同時(shí)，人工智能的研究得到飛速發(fā)展，并迅速滲透到各領(lǐng)域中。自動(dòng)控制與人

12、工智能的結(jié)合產(chǎn)生了智能控制。20世紀(jì)90年代，國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者將智能控制用于鍋爐系統(tǒng)的建模、仿真、診斷及控制。智能控制理論9-10主要是以數(shù)值計(jì)算、邏輯運(yùn)算、符號(hào)推理等為工具，模擬人類(lèi)學(xué)習(xí)和控制的能力，對(duì)難以建立精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行控制研究。 總而言之，以上提到的燃燒控制系統(tǒng)（包括大部分電廠采用的串級(jí)控制和新近提出的控制策略）都有其自身的優(yōu)勢(shì)，但由于鍋爐燃燒過(guò)程很復(fù)雜,都沒(méi)有對(duì)燃燒過(guò)程建立精確的數(shù)學(xué)模型。鍋爐燃燒問(wèn)題是科技工作者普遍關(guān)注的問(wèn)題，也是發(fā)展較快的一個(gè)領(lǐng)域。在這方面，發(fā)達(dá)國(guó)家曾經(jīng)走在最前列，特別是美國(guó)、日本等國(guó)家，他們研制的各種燃燒設(shè)備一度占領(lǐng)了國(guó)際市場(chǎng)?，F(xiàn)在，發(fā)展中國(guó)家正以極快

13、的速度發(fā)展，爭(zhēng)取在這一領(lǐng)域占有一席之地。2、系統(tǒng)配置2.1概述本控制系統(tǒng)規(guī)模小，由監(jiān)控級(jí)、控制級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)三部分組成。監(jiān)控級(jí)由工程師站（西門(mén)子工控機(jī)）和操作員站（西門(mén)子工控機(jī)）組成；控制級(jí)由控制器PM860、通訊模塊TU810、模擬量輸入模塊AI810、模擬量輸出模塊AO810和數(shù)字量輸出模塊DO810構(gòu)成；現(xiàn)場(chǎng)級(jí)由測(cè)量變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。監(jiān)控級(jí)與控制級(jí)之間的通信網(wǎng)絡(luò)選用以太網(wǎng)Ethernet，控制器與通信模塊之間的連接選用Modulebus(光纖)。該控制系統(tǒng)的工作原理：AI810采集現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程變量，通過(guò)通訊模塊送到控制器，控制器根據(jù)已設(shè)定的控制策略運(yùn)算得出控制信號(hào)，控制信號(hào)經(jīng)通訊模塊到AO

14、810，再到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而改變被控量按期望的方向變化。DO810用來(lái)輸出控制設(shè)備啟停信號(hào)。操作員站有豐富的外圍設(shè)備和人機(jī)界面，操作員通過(guò)畫(huà)面監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況。在遇到緊急狀況時(shí)，按規(guī)定流程進(jìn)行手動(dòng)操作。工程師站負(fù)責(zé)進(jìn)行控制系統(tǒng)的組態(tài)、控制模塊參數(shù)的修改等工作，并能夠?qū)⒖刂撇呗韵卵b到控制器2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖ModulebusEthernet工程師站操作員站控制器通訊模塊TU810模擬量輸入模塊AI810TU820模擬量輸出模塊AO810TU820現(xiàn)場(chǎng)變送器現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)字量輸出模塊DO810 圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 2.3設(shè)備清單(1) 監(jiān)控級(jí) 表2.1.1 監(jiān)控級(jí)設(shè)備清單序號(hào)設(shè)備數(shù)

15、量備注1SIMATIC IPC547C2操作員站和工程師站(2) 控制級(jí) 表2.1.2 控制級(jí)設(shè)備清單序號(hào)設(shè)備數(shù)量備注1SD 811電源模件224VDC、2.5A2TU810通訊模塊1支持雙絞線連接3AI810模擬量輸入模件1模擬量輸入8通道4AO810模擬量輸出模件1模擬量輸出8通道5DO810數(shù)字量輸出模件1數(shù)字量輸出8通道6PM860控制器2與以太網(wǎng)兼容通信7DIN RAIL導(dǎo)軌1安裝通訊和I/O模件8GYTA53光纖1連接控制器和通信模件9插槽2安裝控制器（3）現(xiàn)場(chǎng)級(jí)序號(hào)設(shè)備數(shù)量備注1DBS308壓力變送器1測(cè)量一次風(fēng)壓力2PTJ501差壓傳感器 1測(cè)量一次風(fēng)壓力3RSYN-8-30角

16、位移傳感器2測(cè)量擋板的角度4KINAX WT707角位移變送器2測(cè)量擋板的角度52SQ3031電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1改變擋板的角度 表2.1.3 現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備清單表3、一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)3.1壓力設(shè)定值生成為了使一次風(fēng)量的控制更加有效, 需要通過(guò)一次風(fēng)機(jī)入口擋板將空氣預(yù)熱器出口的熱一次風(fēng)壓力控制在適當(dāng)?shù)脑O(shè)定值上。一次風(fēng)壓控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉來(lái)控制一次風(fēng)母管壓力。一次風(fēng)壓力測(cè)量值三取中, 經(jīng)過(guò) 5 s 濾波后作為一次風(fēng)壓力控制的被調(diào)量。一次風(fēng)壓力的設(shè)定值是磨煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)的函數(shù)并經(jīng)過(guò) 7 12 kPa 的限幅后自動(dòng)設(shè)定, 可由操作員手動(dòng)設(shè)偏置, 設(shè)定值如表 3.1 所示。表3.1.1 不同工況下的一

17、次風(fēng)壓力設(shè)定磨煤機(jī)運(yùn)行數(shù)/ 臺(tái)03456壓力設(shè)定值 /kPa888.599正常運(yùn)行時(shí), 一次風(fēng)壓設(shè)定值變化率為 0. 1kPa/s; 當(dāng)發(fā)生一次風(fēng)機(jī) RB 或手動(dòng)停磨時(shí), 一次風(fēng)壓力設(shè) 定值變 化率為 0. 05 kPa/ s 。當(dāng) 發(fā)生送、引風(fēng)機(jī)和給水泵 RB 時(shí), 延時(shí) 40 s 后發(fā)時(shí)長(zhǎng)20 s 的脈沖, 自動(dòng)將一次風(fēng)偏置暫時(shí)切換為 0。3.2磨跳閘工況前饋設(shè)計(jì)主控回路設(shè)計(jì)了前饋功能, 當(dāng)磨煤機(jī)跳閘( 一次風(fēng)機(jī) RB 除外) 時(shí), 一次風(fēng)指令快減的超馳回路和一次風(fēng)機(jī) RB 時(shí)的指令正向疊加。磨煤機(jī)跳閘時(shí), 指令快減的前饋量根據(jù)磨煤機(jī)跳閘臺(tái)數(shù)確定如表 3.2 所示。磨煤機(jī)跳閘的前饋磨煤機(jī)跳

18、閘數(shù) /臺(tái)1 2 3前饋量 /%-9-14-17當(dāng)壓力控制偏差超過(guò) 0. 1 kPa 時(shí), 控制偏差的函數(shù)也作用于主控 PID 的前饋, 使一次風(fēng)壓力控制更加靈敏, 防止動(dòng)態(tài)指標(biāo)超調(diào)。控制偏差的前饋函數(shù)如表 3.3 所示。表3.2.2 一次風(fēng)壓力控制偏差的前饋控制偏差 /kPa -1-0.5 -0.1 0.1 0.5 1前饋量/ % -4-2 0 02 43.3防失速的平衡回路設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了 2 臺(tái)一次風(fēng)機(jī)均自動(dòng)情況下, 由電流平衡回路來(lái)匹配風(fēng)機(jī)出力的功能, 超過(guò)死區(qū)范圍時(shí)可以通過(guò)平衡回路在一定范圍內(nèi)相應(yīng)增減風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉開(kāi)度, 保證 2 臺(tái)風(fēng)機(jī)出力基本一致,避免發(fā)生風(fēng)機(jī)失速。設(shè)計(jì)還對(duì)平衡力度作了

19、限制, 并且當(dāng) 2 臺(tái)風(fēng)機(jī)都不在自動(dòng)或電流信號(hào)壞值時(shí), 平衡回路自動(dòng)切除。當(dāng) 2 臺(tái)風(fēng)機(jī)電流偏差過(guò)大時(shí), 判定電流小的風(fēng)機(jī)失速, 將該風(fēng)機(jī)動(dòng)葉撤出自動(dòng), 并在當(dāng)前基礎(chǔ)上將動(dòng)葉關(guān)小 5% , 偏差設(shè)定為 20 A2 臺(tái)風(fēng)機(jī)都手動(dòng)情況下, 風(fēng)機(jī)主控跟蹤 A/ B兩側(cè)風(fēng)機(jī)指令的平均值。主控調(diào)節(jié)器的比例帶根據(jù)一次風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。2 臺(tái)風(fēng)機(jī)都運(yùn)行時(shí), 主控輸出上限 90% 。當(dāng)喘振閉鎖功能檢測(cè)到一次風(fēng)機(jī)可能發(fā)生喘振時(shí), 閉鎖一次風(fēng)機(jī)入口擋板指令的增加, 以避免一次風(fēng)機(jī)出現(xiàn)喘振。4 控制策略的設(shè)計(jì)4.1一次風(fēng)壓概論一次風(fēng)壓指空預(yù)器后熱一次風(fēng)母管壓力。而一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)是指通過(guò)控制系統(tǒng)的控制作用保持

20、一次風(fēng)壓的穩(wěn)定。其風(fēng)壓設(shè)定值為“鍋爐負(fù)荷的函數(shù)+運(yùn)行人員的偏置”，并且有上下限值。一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)的必要性：在電廠燃煤機(jī)組中，一次風(fēng)是鍋爐的燃料輸送系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿?lái)源。一次風(fēng)壓的高低直接影響煤粉的噴射，輕則火焰燃燒不穩(wěn)，重則引起爐膛滅火甚至爐膛爆炸。一次風(fēng)機(jī)都要保證一次風(fēng)母管風(fēng)壓的大致恒定，不然磨內(nèi)存粉會(huì)因一次風(fēng)壓不穩(wěn)而忽多忽少，爐膛負(fù)壓、主汽壓力等關(guān)鍵參數(shù)頻繁波動(dòng)。同時(shí)一次風(fēng)壓能影響爐膛效率和燃燒的安全性。因此一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)是燃燒過(guò)程的任務(wù)之一。一次風(fēng)壓力受到的主要擾動(dòng)來(lái)源磨煤機(jī)熱風(fēng)擋板開(kāi)度擾動(dòng)（外擾）下風(fēng)壓調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性：由于煤粉干燥度的變化及鍋爐負(fù)荷的變化使得擋板開(kāi)度變化，當(dāng)開(kāi)度增大時(shí)，風(fēng)

21、流量增大，一次風(fēng)壓減小?？刂撇呗栽O(shè)計(jì)：為了實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差控制以及快速控制，設(shè)計(jì)單回路前饋加反饋控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，控制量為風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)擋板位置，被控制量為一次風(fēng)壓力。將磨煤機(jī)熱風(fēng)擋板位置擾動(dòng)作為前饋引入系統(tǒng)。該方案簡(jiǎn)單，能快速響應(yīng)磨煤機(jī)擋板位置擾動(dòng)并且能維持風(fēng)壓的穩(wěn)定，但是有節(jié)流損失，并且該方案對(duì)風(fēng)門(mén)的調(diào)節(jié)特性以及氣壓的測(cè)量穩(wěn)定性有比較高的要求。4.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下： 壓力變送器調(diào)節(jié)器K一次風(fēng)母管位置變送器管道一次風(fēng)擋板 圖4.2系統(tǒng)機(jī)構(gòu)框圖4.3系統(tǒng)SAMA圖圖4.3為系統(tǒng)SAMA圖，詳見(jiàn)附錄一。4.4設(shè)計(jì)方案圖為一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)圖（見(jiàn)附錄二）一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)的被調(diào)量是進(jìn)入爐膛的一次風(fēng)

22、母管壓力，測(cè)量裝置采用雙變送器，主、副變送器的切換由轉(zhuǎn)換器T實(shí)現(xiàn)。主、副變送器的信號(hào)同時(shí)送到時(shí)偏差器，當(dāng)某一只變送器有故障超過(guò)允許值時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒運(yùn)行人員要及時(shí)進(jìn)行檢查與修理。一次風(fēng)母管壓力的給定值即控制器PID的給定值是代表鍋爐負(fù)荷或內(nèi)擾變化的煤量信號(hào)（給煤機(jī)轉(zhuǎn)速）經(jīng)函數(shù)器1(x)轉(zhuǎn)換后的指令，1(x)的輸出還要經(jīng)過(guò)大值選擇器后再作用到控制器PID。大值選擇器的作用是保證一次風(fēng)壓力不低于壓力6.5kPa，如果一次風(fēng)壓力的測(cè)量值與給定值的偏差超過(guò)0.3 kPa，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 主控制器PID的輸出作為積分器的給定值指令，積分器的反饋信號(hào)是兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)（一次風(fēng)機(jī)A和B）節(jié)距信號(hào)（代表

23、風(fēng)量）之和。在正常情況下，積分器的輸出經(jīng)切換開(kāi)關(guān)T2改變一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉節(jié)距，來(lái)改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，保證一次風(fēng)壓力為要求的給值。一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉節(jié)距也受邏輯信號(hào)閉鎖一次風(fēng)葉開(kāi)/關(guān)動(dòng)葉節(jié)距和開(kāi)/關(guān)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的影響?？刂破鱌ID輸出的控制信號(hào)是開(kāi)大或關(guān)小一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉節(jié)距是通過(guò)PTC來(lái)控制的。當(dāng)控制信號(hào)大于一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉節(jié)距ZT反饋的信號(hào)時(shí)，控制信號(hào)選通左端，輸出開(kāi)大擋板的信號(hào)。反之，選通右端，輸出關(guān)小擋板的信號(hào)。切換開(kāi)關(guān)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)手動(dòng)方式切換，當(dāng)置一次風(fēng)壓力控制手動(dòng)信號(hào)作用時(shí)，選通手動(dòng)操作信號(hào)發(fā)生器。小值選擇器輸入的比較信號(hào)是積分器的輸出和補(bǔ)償后總一次風(fēng)量經(jīng)函數(shù)器2(x)轉(zhuǎn)換后的一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉節(jié)距開(kāi)度。它的

24、作用是限制過(guò)分地要求開(kāi)大一次風(fēng)壓。總一次風(fēng)量由進(jìn)入各臺(tái)磨煤機(jī)的一次風(fēng)量相加得到。各臺(tái)磨煤機(jī)的一次風(fēng)量在磨煤機(jī)的入口處測(cè)量，并用磨煤機(jī)入口的一次風(fēng)溫進(jìn)行補(bǔ)償。各臺(tái)補(bǔ)償后的磨煤機(jī)一次風(fēng)量相加稱(chēng)為補(bǔ)償后總一次風(fēng)量。如圖所示是補(bǔ)償后總一次風(fēng)量（見(jiàn)附錄三）。4.5系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)如表4.1表4.1 系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)序號(hào)類(lèi)型測(cè)點(diǎn)名稱(chēng)信號(hào)類(lèi)型單位變量名稱(chēng) 1AI一次風(fēng)壓力測(cè)量信號(hào)420mAKPaFENGPRESS 2AI磨煤機(jī)熱風(fēng)擋板位置測(cè)量信號(hào)420mA%HOTPOSITION 3AO 一次風(fēng)入口擋板位置指令信號(hào)420mA%YICIPOSITION4AI一次風(fēng)擋板位置反饋信號(hào)420mA%YICIFEEDBACK 5、60

25、0MW火電機(jī)組DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)DCS系統(tǒng)配置應(yīng)能滿足機(jī)組任何工況下的監(jiān)控要求(包括緊急故障處理)，CPU負(fù)荷率應(yīng)控制在設(shè)計(jì)指標(biāo)之內(nèi)并留有裕度；所有站的CPU負(fù)荷率在惡劣工況下不得超過(guò)60，所有計(jì)算站、數(shù)據(jù)管理站、操作員站、歷史站等的CPU負(fù)荷率在惡劣工況下不得超過(guò)40；控制站、操作員站、計(jì)算站、數(shù)據(jù)管理站、歷史站或服務(wù)器脫網(wǎng)、離線、死機(jī)，在其它操作員監(jiān)視器上應(yīng)設(shè)有醒目的報(bào)警功能，或在控制室內(nèi)設(shè)有獨(dú)立于DCS系統(tǒng)之外的聲光報(bào)警；DCS應(yīng)采用合適的冗余配置和直至卡件的自診斷功能，使其具有高度的可靠性，系統(tǒng)的任何一個(gè)組件發(fā)生故障均不影響整個(gè)系統(tǒng)工作。DCS系統(tǒng)應(yīng)易于組態(tài)、易于實(shí)用和易于擴(kuò)展；系統(tǒng)的報(bào)警

26、、監(jiān)視和自診斷功能應(yīng)高度集中在CRT上，控制功能應(yīng)盡可能在功能和物理上進(jìn)行分散；主要控制器應(yīng)采用冗余配置，重要I/O點(diǎn)應(yīng)考慮采用非同一板件的冗余配置；系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)采用各種抗噪聲技術(shù)、包括光電隔離、高共模抑制比以及合理的接地和屏蔽；分配控制回路和I/O信號(hào)時(shí)，應(yīng)使一個(gè)控制器或一塊I/O板件損壞時(shí)對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行的影響盡可能小。I/O板件及其電源故障時(shí)，應(yīng)使I/O處于對(duì)系統(tǒng)安全的狀態(tài)，不出現(xiàn)誤動(dòng)；電子設(shè)備機(jī)柜的外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；機(jī)柜內(nèi)的模件應(yīng)能帶電插拔，而不影響其它模件的正常運(yùn)行。DCS設(shè)計(jì)完成后能保證以下安全原則:單一故障不應(yīng)引起DCS系統(tǒng)的整體故障。單一故障不應(yīng)引起鍋爐或汽機(jī)/發(fā)

27、電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)作或拒動(dòng)作?？刂乒δ艿姆纸M劃分應(yīng)使某個(gè)區(qū)域的故障將只是部分降低整個(gè)控制系統(tǒng)的控制功能，此類(lèi)控制功能的降低應(yīng)能通過(guò)運(yùn)行人員干預(yù)進(jìn)行處理?？刂葡到y(tǒng)的構(gòu)成應(yīng)能反映電廠設(shè)備的冗余配置，以使控制系統(tǒng)內(nèi)單一故障不會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行設(shè)備與備用設(shè)備同時(shí)不能運(yùn)行。整個(gè)DCS的可利用率至少為99.98%。當(dāng)DCS系統(tǒng)通訊發(fā)生故障或運(yùn)行操作員站和LCD全部故障時(shí)，應(yīng)能確保安全停機(jī)，當(dāng)控制器單元發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)能保證穩(wěn)定負(fù)荷下安全停機(jī)。5.1 電源部分系統(tǒng)電源應(yīng)設(shè)計(jì)有可靠的后備手段(如采用UPS電源)，備用電源的切換時(shí)間應(yīng)小于5ms(應(yīng)保證控制器不能初始化)，同時(shí)，系統(tǒng)電源故障應(yīng)在控制室內(nèi)設(shè)有獨(dú)立于DCS之外

28、的聲光報(bào)警；有條件的機(jī)組，DCS應(yīng)采用隔離變壓器供電。系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)雙回路供電，其中一路電源要采用UPS供電，并應(yīng)進(jìn)行定期切換試驗(yàn)；UPS電源應(yīng)能保證連續(xù)供電30min，以確保安全停機(jī)、停爐的需要；采用直流供電方式的重要I/O板件，其直流電源應(yīng)采用冗余配置。5.2 通信部分主系統(tǒng)及主系統(tǒng)連接的所有相關(guān)系統(tǒng)(包括專(zhuān)用裝置)的通訊負(fù)荷率設(shè)計(jì)必須控制在合理的范圍(保證在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)不出現(xiàn)“瓶頸”現(xiàn)象)之內(nèi)，其接口設(shè)備(板件)應(yīng)穩(wěn)定可靠：連接到系統(tǒng)數(shù)據(jù)高速公路上的任一系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生故障都不應(yīng)導(dǎo)致通訊系統(tǒng)癱瘓或影響其它聯(lián)網(wǎng)和系統(tǒng)和設(shè)備的工作；通信總線應(yīng)有冗余設(shè)置，冗余的數(shù)據(jù)高速公路在任何時(shí)候都能同時(shí)工作，通

29、信負(fù)荷率在繁忙工況下不得超過(guò)30，對(duì)于以太網(wǎng)則不得超過(guò)30；通訊高速公路的故障不應(yīng)引起機(jī)組跳閘或使DPU(分散處理單元)不能工作；當(dāng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)生某個(gè)通訊錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)采取某種安全措施如切除故障的設(shè)備或切換到冗余裝置等；系統(tǒng)應(yīng)能在電子噪聲、射頻干擾和振動(dòng)都很大的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中連續(xù)運(yùn)行而不降低系統(tǒng)性能。5.3 系統(tǒng)接地DCS的系統(tǒng)接地必須嚴(yán)格遵守技術(shù)要求，所有進(jìn)入DCS系統(tǒng)控制信號(hào)的電纜必須采用質(zhì)量合格的屏蔽電纜，且有良好的單端接地；DCS系統(tǒng)與電力系統(tǒng)共用一個(gè)接地網(wǎng)時(shí)，控制系統(tǒng)接地線與電氣接地網(wǎng)只允許有一個(gè)連接點(diǎn)，且接地電阻應(yīng)小于0.5；重點(diǎn)處理好兩種接地：保護(hù)地(CG)和屏蔽地(AG)。

30、保護(hù)地接至電廠電氣專(zhuān)業(yè)接地網(wǎng)，接地電阻小于2；屏蔽地當(dāng)電廠電氣專(zhuān)業(yè)接地網(wǎng)接地電阻不大于0.5，直接接入電廠電氣專(zhuān)業(yè)接地網(wǎng)；當(dāng)電氣專(zhuān)業(yè)接地網(wǎng)接地電阻較大時(shí)，獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng)，接地電阻不大于2；屏蔽地接地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離電廠大電流設(shè)備，如給水泵、磨煤機(jī)等，距離應(yīng)大于10m以上；模擬量信號(hào)(模入、模出，特別是低電平的模入信號(hào)，如熱電偶、熱電阻信號(hào)等)最好采用屏蔽雙絞線電纜連接，且有良好的單端接地。5.4 軟件部分整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該采用統(tǒng)一的組態(tài)技術(shù)和方法，操作系統(tǒng)應(yīng)選用適用于工業(yè)控制要求的穩(wěn)定的系統(tǒng)，應(yīng)用軟件的安全性和穩(wěn)定性應(yīng)能完全勝任工業(yè)控制；所有算法和系統(tǒng)整定參數(shù)應(yīng)駐存在各處理模件的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)，執(zhí)行時(shí)無(wú)

31、須重新裝載；系統(tǒng)應(yīng)留有后繼開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的方式；在工程師站上應(yīng)能對(duì)系統(tǒng)組態(tài)進(jìn)行修改，不論該系統(tǒng)在線或離線，均能對(duì)系統(tǒng)組態(tài)進(jìn)行修改。增加或改變系統(tǒng)中的一部分內(nèi)容應(yīng)不必重新編譯整個(gè)系統(tǒng)的程序。在編程或修改完成之后，系統(tǒng)組態(tài)程序應(yīng)能通過(guò)數(shù)據(jù)高速公路裝入到各有關(guān)處理模件而不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；所有程控邏輯的修改都在系統(tǒng)內(nèi)完成，而無(wú)需使用外部硬接線、專(zhuān)用開(kāi)關(guān)或其它替代物作為邏輯的組態(tài)輸入；應(yīng)提供方便查閱歷史數(shù)據(jù)的工具軟件；應(yīng)設(shè)計(jì)有對(duì)報(bào)警歷史、操作員操作歷史的記錄和查閱程度包；應(yīng)提供對(duì)事故順序記錄的主錄和查閱程序包；系統(tǒng)應(yīng)有對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的記錄和查閱功能，對(duì)于一般過(guò)程點(diǎn)應(yīng)能精確到一秒，重要事件應(yīng)能記錄到毫秒

32、級(jí)。系統(tǒng)應(yīng)有完善的在線診斷和離線診斷能力，查找故障的自診斷功能應(yīng)至少診斷至模件級(jí)故障，報(bào)警功能應(yīng)能使使用人員方便地辨別和解決各種問(wèn)題。6、系統(tǒng)組態(tài)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，組態(tài)部分可以用一個(gè)PIDloop 來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體步驟如下：6.1設(shè)計(jì)一個(gè)PIDloop1. 插入ControlBasicLib 到項(xiàng)目樹(shù)。右擊CBM 里的Library 并選InsertLibrary。添加完畢后，進(jìn)入Applications程序部分，右擊Connected library,選擇連接庫(kù)文件，在下拉框中選擇連接ControlBasicLib-1.0-11.lbr。2. 進(jìn)行策略程序部分設(shè)計(jì)，選擇Applications，在P

33、rograms中有三個(gè)選項(xiàng)，fast、normal和slow，本次測(cè)試選用normal正常速度。打開(kāi)后的畫(huà)面如下圖所示，name部分為變量名，data type中填寫(xiě)變量數(shù)據(jù)類(lèi)型，description中填寫(xiě)變量的注釋。創(chuàng)建一個(gè)TAB,以功能塊的方式插入此項(xiàng)PID。然后插入一個(gè)PID loop。3. 模塊上有多條引腳，可以連接變量表中的變量，根據(jù)需要進(jìn)行連接，但是有些引腳是必須連接變量的，如PID模塊中的Pv，Out,和InteractionPar三個(gè)引腳。如果空置，在編譯的時(shí)候就會(huì)報(bào)錯(cuò)，無(wú)法完成控制任務(wù)。連接以下參數(shù)：Name, Sp, Pv, Out 和InteractionPar。6.2添加I/O模件I/O模塊的添加是在ModuleBus下添加的，選擇添加單元Insert Unit，按照實(shí)際DCS