DCS控制系统在锅炉的运用

电力18讯：    
1，集散控制系统简介

　　南京化纤股份有限公司自备电厂共有3炉(75T循环流化床)3机(6MW背压机组)，为了提高生产过程自动化控制水平，更好地控制运行参数，我们配备了DCS控制系统。鉴于运行速度需满足工艺要求,完成诸如实时数据显示、报警、回路调节、设备的启停、联锁、解锁、事故追忆、历史值的查阅等功能。我们选用了选用相对国内技术领先、功能完善的浙大中控股份有限公司集散控制系统。

　　根据生产流程的需要，我们配备了6个控制站，1个工程师站，7个操作员站，相互之间通过网络连接，整个网络由SCNET网和SBUS网组成。为了加强系统运行的安全性，均采用了冗余控制。主控卡、数据转发卡、外配24VDC电源、网络交换机等都采用了冗余控制，当一路出现故障时，系统能自动切换，保证系统的正常运行。

　　工程师站的主要作用是完成软件组态及对各站数据库、报表、图形、历史库的下装，I/O站完成现场信号采集及控制功能，操作员站完成现场监视，包括报警、工艺流程显示、控制操作参数修改(如PID参数修改)、趋势显示、统计等功能。系统共有引风、送风、给水、减温水、给煤等调节量,用于调节炉膛压力、低温过热器后氧量、烟气出口氧量、锅筒水位、蒸汽温度、蒸汽流量。系统中所有电机、电动阀开停均由DCS操作,控制室内还安装了3个辅屏柜。为了及时处理紧急情况,在操作台上安装了紧急停炉按钮，这样可实现对整个系统的多重保护，将事故的可能性降至最低。

2，DCS系统的数据显示功能

2.1，数据、流程图显示画面

　　流程图主要包括：汽水系统画面、燃烧烟气系统画面、点火系统、除氧公用系统、MFT保护系统。

　　根据工艺要求将系统的工艺流程在DCS系统操作员站屏幕上形象逼真地反映出来，将所有能动的设备在运行时，让其产生动态，使操作人员易于识别哪些设备运行，哪些设备停止，如引风机运行时，风机由绿色变成红色，并运用隐藏显示功能，便可转动。给煤机运行时皮带显示会转动，且炉膛火焰上下跳动，所有调节阀随阀门开度变化而产生阀位的变化，液位亦随实际液位实时变化。

　　DCS对采集到的数据进行实时保存，操作人员可在趋势一览里查询需要的参数。

　　可以准确地反映当时的工况，趋势保存时间与操作站电脑硬盘的容量有关。较以前的二次表显示体现出很大的优势。

2.2，操作画面

　　系统组态提供了风机启停/风阀调节、给水阀、减温水阀、给煤机启停/频率调节、电动阀开关等操作画面，每一幅画面均将该回路调节所需参数完整提供。风机启停、电动阀开关画面采用窗口形式，窗口类似于正常电机控制使用的控制箱，它显示出远程/就地、故障、运行状态。调节画面采用PID窗口形式，有自动、手动转换功能，可随意修改设定值，由PID自动输出给现场执行机构，完成自动调节的功能。

3，DCS组态

3.1 设备启停的组态

　　现场设备的启停主要是通过图形编程来实现DCS对设备的启停，组态时需考虑现场设备的电气控制原理和设备的功率。根据电气设计资料，在其接器控制电路加入中间继电器(其中间继电器受控于DCS系统I/O站开出端子板上的继电器)，以满足开出信号端子板上继电器所能承受的电流，此类设计一般考虑为大功率电机启动时使用。

　　当电机功率不大时，可直接用I/O端子板上的续电器进行直接控制。

3.2，调节回路的组态

    现场执行机构多为角行程调节执行机构，在组态中运用BSCX模块进行控制。将测量值，设定值、连接至相应的引脚，输出控制连接至执行机构。并可构成一个简单的调节回路。在操作画面上可调节PID参数，正反作用。每个调节回路都有独立的PID参数。

　　锅炉液位是利用三冲量进行控制，及汽包液位、给水流量、主蒸汽流量。整个调节系统有主副两个回路和一个前馈通道组成，给水反馈形成副回路，能及时反映调节效果和消除给水自干扰。液位反馈形成主回路，当水位偏离给定值时主PID输出通道通过副回路调节给水量，使稳态时水位回到给定值，主蒸汽流量作为前馈通道。

3.3，系统连锁功能

　　本系统所有连锁开关都采用自定义一字节软开关来实现，可以在画面上手动切除与投入。总连锁投入时：如引风机停时系统自动按照顺序同时停一次风机与给煤机、二次风机、返料风机。连锁切除时，设备可随意启停。

　　根据MFT停炉条件设计逻辑图，如上图所示，当炉膛压力、床温、汽包液位等模拟量异常时，在连锁投入的情况下，会自动停给煤机。汽包液位、汽包压力到达设定值后会自动开关事故阀，保证锅炉的安全生产。设定值在工程师权限下可修改。输出动作后，将在首出中记忆，在不复位的情况下不会消失。

4，结束语

　　本系统自2006年投入运行以来，未出现过软硬件问题，系统运行稳定，控制操作灵敏，安全可靠性高。一方面减少了司炉工的工作强度提高了工作效率，又有效地节约了能源，减少污染。初步估算由DCS替代所有显示、调节二次表可节约投资50万元。实践证明在循环流化床上使用DCS系统较以前的二次表常规控制节约了大量的人力投入和资金投入，在以后的发展中有着广泛的前景。