Question

锅炉燃烧控制系统课程设计太少了？

Answer 1

工 配套公用工程中包括3 台快
装锅炉装置, 产汽能力分别为70TöH
(318M PA )。开车过程中为合成氨提供中压蒸
汽, 正常生产为尿素二氧化碳压缩机供汽。每台
快锅均有一套燃烧控制系统、联锁保护系统以
及汽包液位三冲量控制系统。
我们采用日本横河公司生产的CEN TUM
集散控制系统实现3 台快锅的燃烧控制及联锁
保护, 由计算机软件完成全部的控制与联锁, 具
有较高的可靠性、准确性和关联性, 带有事故记
忆和逻辑判断、智能化功能。它能替代操作人员
要进行的部分操作和紧急事故处理, 这里以A
炉为例介绍一下快锅燃烧控制系统。
2　锅炉燃烧控制系统说明
　　如图2—1 所示, 本系统是以母管蒸汽压力
为主调, 以燃料气量和燃烧空气量为副调组成
的串级—比值调节系统, 以保证在各种燃烧负
荷下维持合适的燃料—空气比。
211　通过控制锅炉的燃料气量来保证母管蒸
汽压力稳定
212　锅炉加负荷时, 先加空气后加燃料气, 减
负荷时则先减燃料气后减空气
213　增加了对燃料气流量的温压补正
3　控制原理分析
311 控制功能设计
由母管蒸气压力P IC001 构成稳定母管蒸
气的主环, 根据实际压力与给定值的偏差, 计算
出应需要如何改变当前每台炉子的燃料气量和
空气量。由燃料气流量调节器F IC811 和空气
流量调节器F IC812 作为副环。
工艺上需要在克服蒸汽负荷扰动时有超前
滞后的作用, 即增加负荷时先加空气后加燃料
气; 减负荷时先减燃料气后减空气, 为了实现这
一目的, 设置了高选器FX0812 和低选器
FX0811。当系统处于稳定状态时, FX0811 和
FX0812 的两个输入信号相等, 一旦出现扰动,
P IC01A 的输出有了变化, 如果是增加的变化,
则只能通过高选器FX0812, 这个信号是代表
燃料气量, 可以通过RL 0812 乘以空ö燃比系数
变为需要的空气量去作F IC812 的外给定。
F IC812 调节系统确实使空气流量增加后, 即
F IC812 的测量值PV 增加, 把这个值经
RL 0811 除法器, 除以空ö燃比系数变成燃料气
量送到低选器FX0811, 低选器的另一路输入
信号是刚才已经增加的P IC01A 的输出, 这样
燃料气调节器F IC811 的给定增加了, 它就使
1997 年第2 期　　　　　　　　　　　　工业仪表与自动化装置·27·
图2—1
燃料气阀开大, 导致燃料气量加大, 这样就实现
了增加负荷时, 先加空气, 后加燃料气的目的。
如果系统出现扰动, 使P IC01A 的输出减少, 则
这个信号只能通过低选器FX0811 到F IC811
的外给定, 导致燃料气量减少后, 即F IC811 的
PV 值减少, 这个信号送到高选器FX0812。
FX0812 上另一路输入信号是已减少的P I2
CO 1A 的输出, 所以F IC811 的PV 值经过
FX0812 再经RL 0812 乘以空ö燃比系数换算成
空气量作为调节器F IC812 的外给定, 导致空
气量减少。实现了减负荷时, 先减燃料气后减空
气的目的。
312　水汽快锅
　　水汽快锅有A、B、C　3 台炉子, 但只有一
个母管压力仪表指示P IC001。因此, 我们从内
部设置了3 个P IC01A、P IC01B、P IC01C、P ID
调节仪表, 分别相当于A、B、C　3 台炉的调节
器, 其测量值PV 仍是母管的压力, 3 个内部仪
·28· 工业仪表与自动化装置　　　　　　　　　　　　1997 年第2 期
表指示完全一样, 而在自动状态其3 个给定值
SV 又都等于母管压力P IC001 的SV 值, 且分
别有AU T 1MAN 两种状态, 但不需人为去切
换, 完全依靠SEQ 表实现, 操作人员只须给定
P IC001 的SV 即可。
313　可以实现空ö燃比等比例控制
在某些情况下, 例如当燃料气发生变化时,
可以用空ö燃比给定控制器FL 0811 来改变空ö
燃比值, 从而达到附合生产操作要求的空气量
和燃料气量的比例。
314　有一定的自保护能力
若空气量不足, 将会使燃料气在燃料室内
积聚, 则将危及安全, 这是不允许的。此调节系
统可以实现当空气量下降时, 会通过除法器
RL 0811 和低选器FX0811 及时减少燃料气量,
而当燃料量增加时会通过高选器FX0812 和乘
法器RL 0812 及增加空气量, 这样在上述情况
发生时, 不会使进入燃料室的燃料气过量, 起到
安全保护作用。
315　燃料气的温度TI0880 和压力LPS816 对
燃料气量F I0811 进行T1P 补正
当压力和温度的测量信号正常时, 5 秒收
集一次数据, 参加温压补偿。一旦压力和温度测
量信号异常时, 就停止收集数据, 温压补偿采用
异常前的数据, 所以检查或校验压力和温度时,
不会影响温压补偿。
4　安全保护措施
CEN TUM 集散型控制系统具有强大的反
馈控制、逻辑顺序控制及各种运算功能。我们在
软件设计时, 根据工艺要求, 灵活地把这些功能
有机地组合, 设置了许多安全保证措施。当测量
仪表故障或事故停车或误操作时, 调节回路会
自动切换, 并能自动开启ö关闭, 自动设定安全
值等, 而且各主要仪表均具有跟踪, 变化率限
幅、高低限报警、偏差报警、仪表故障诊断报警
和工艺操作范围限制提醒等功能, 并配有汉字
化的操作指导信息和声响、变色、闪光报警, 所
以对操作人员来说, 既简单又方便, 又安全可
靠。
411　F I0811 和F IC811 联动打校险
功能: 一个打成校验, 另一个会自动的打成
校验。
一个解除校验, 另一个也会自动的解
除校验。
412　当P IC01A 在自动状态时, 则执行顺控运
算式: 使SV(P IC01A) = SV(P IC001)
413　当F IC811 和F IC812 均不在串级时, 则
使P IC01A 打手动。
且①空ö燃比仪表FL 0811 跟踪实际的空ö
燃比。
　②P IC01A 的输出跟踪F IC811 的给定
值SV
414　当F IC811 和F IC812 均在串级时, 则使
P IC01A 打自动。
且　使SV(P IC01A) = SV(P ICOO1)
415　①　当F IC811 在串级且F IC812 输入开
路时, 则使F IC811 打自动, F IC812 打手
动。
②　当F IC812 在串级且F IC811 输入开
路时, 则使F IC812 打自动, F IC811 打手
动。
416 　当P IC01A 在自动, 若F IC811, F IC812
中有一者被切除串级, 则另一者也自动
脱除串级, 且P IC01A 打手动, CRT 报
井。
417　当P IC01A 的正、负偏差异常时, 则使P ICO1A
打手动且CRT 报井。
418　当F IC811 或F IC812 在串级时, 若实际
的空ö燃比PV(FL 0811) ≤110 时,
则使F IC811, F IC812 脱串级打成自动,
且CRT 报井。
419　当P IC01A, P IC01B, P IC01C 均不在自动
时,
则使SV (P IC001) = PV (P IC001) —— 母
管压力给定值跟踪实际值。
4110　当尿素CO2 压缩机跳车后, 则马上使3
(下转第22 页)
1997 年第2 期　　　　　　　　　　　　工业仪表与自动化装置·29·
案。
·“超时”再报警
有时, 报警出现需要系统或操作人员进行
确认处理, 但在设计的报警变化△死区, 报警状
态既未消除也未变得更糟。在这些报警量中有
一些情况是严重的, 足以再次引起运行人员的
注意。例如, 未超过跳闸值的磨煤机过载或风机
轴承温度高的运行工况, 产生过载和温度高报
警后, 报警值未产生进一步的变化, 处于一种
“休眠”状态, 但对于运行设备来说, 这种工况可
能对设备产生损坏, 必须及时进行维护处理。
解决这类情况的报警可采用“超时”再报警
的方法, 例如某报警点记录的时间超出了设定
的时间限值, 该报警点将作为新的报警点进行
报警。超时报警的设定时间通常为5～ 30 分钟,
长的可达几小时。但是注意这类报警不能频繁
出现, 使得运行人员感到厌烦。在具体使用时要
与电厂运行操作人员密切配合, 确定此类报警
点数和相应的设定时间。
3　结论
　　火电厂分散控制系统是一非常复杂的控制
系统, 设计良好的DCS 报警管理系统是DCS
安全可靠运行的重要保证。DCS 系统所采用的
报警技术应在DCS 系统最初设计阶段予以考
虑, 通过在系统数据库中设置使这些报警技术
有效的数据结构, 在显示导向系统中设置有效
的搜索链表和有关的报警图标, 从而设计出有
效的DCS 报警管理系统。这是提高电厂运行安
全可靠的重要手段。
参考文献
1　电力部规划设计总院1 火电厂分散控制系统
技术规范G—RK—95—51; 1995, 41
2　PROCON TROL P system Survey1ABB Pow er
Generat ion 1995, 11.
3 　A dvancde A larm ing Techno logy. MCS
MAX1000 Techno logy info rmat ion.
(上接第29 页)
　　　台炉子的负荷减到最低, 且不停车。
即F IC811, F IC812 均打手动, 且MV
(F IC811) = 10% ,MV (F IC812) = 15%
4111　当尿素CO 2 压缩机跳车后, 则使快锅3
台炉子停烧油。
5　结束语
我们利用DCS 实现的工业锅炉燃烧控制
系统, 经过一年多的实际投用验证, 该系统具有
较强的自适应能力和抗干扰能力, 调节品质与
控制特性优良, 运行效果十分良好, 减少了仪表
故障引起的停车, 达到了节能降耗增加产量的
目的, 保证了我厂安全稳定长周期运行。
·22· 工业仪表与自动化装置