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2、3号炉自动控制系统在DCS上的逻辑改进
发布时间：2013-05-09 07:46 来源：未知
0、前言
广州发电厂2、3号炉为220 t/h锅炉，运行方式为母管制，原采用DDZ -Ⅱ型单元组合式仪表来实现锅炉自动控制系统，自动投入率不高。在2001年下半年至2002年初，2、3号炉利用大修进行了DCS改造，采用了上海新华公司XDPS - 400 DCS系统，自动控制系统由DCS重新组态，实现自动投运。
1、DCS自动控制功能
在DCS上实现自动控制系统的有给水、减温水、热负荷、送引风及一次风压等系统，其中除了热负荷采用连续调节外，其他系统均采用断续调节，采用新华公司专用于断调控制的智能双回路伺服控制卡（LC—S卡）直接输出开关量信号去控制电动执行机构。由于母管制运行的特殊性及现场控制设备已运行多年，客观条件不是很理想，以至原由DDZ一Ⅱ型仪表组成的自动控制系统存在有的无法投运，如减温水系统，故此次在DCS上的逻辑改进，有针对性解决这些问题。下面主要介绍给水、减温水、热负荷三套主要系统逻辑改进情况（2、3号炉逻辑回路基本一致）。
2、MCS系统试投运存在的主要问题及解决方法
2.1热负荷调节系统
由于锅炉为母管制运行，5台炉之间负荷分配是在没有配置负荷分配器的情况丁，由运行人员根据经验确定好各炉主汽压，从而相对分配负荷，维持母管压力相对稳定。运行对主汽压力的稳定性要求非常高，在正常工况下，压力波动维持在设定±0.05MPa范围内，当锅炉负荷变动时，调节系统要能快速反应，在短时间内恢复稳定主汽压。如果主汽压不稳，波动大的话就会引起与其他锅炉发生相互间抢负荷的问题，主汽流量波动大。主汽压控制稳定性如何，是对嗣节系统的一种考验。对逻辑回路的修改是在边调试边摸索中进行的，有如下大修改：a．原采用炉蒸汽出口到母管处的母管压力来作为调整对象，在调试中发现母管压力变化明显滞后于集汽联箱主汽压力，灵敏度差，造成主汽压力波动大，蒸汽流量波动也大。经分析，母管压力取样点受到内、外部因素影响较多，代表性不强，改为用主汽压力来调整可以更直接些。b．为了达到快速作用，取消逻辑回路中主调，改用偏差器来替换，起纯比例作用，简化逻辑回路。c．对三个输入信号主汽压力、汽包压力与主汽流量，以主汽压力为控制的主信号，蒸汽流量与汽包压力组成的热量信号为副信号，主信号所起的作用得到加强，大于副信号所起的作用。d+PID参数经整定后，较为灵敏，输出存在瞬间抖动现象，以添加滞后模块(Dday)作防数字抖动处理。逻辑改进后经试验调试数据统计：主汽压每变化0.05 MPa，可引起同排四台给粉机转速变化100r/min多，而且响应快速，有效保证了主汽压的稳定，正常波动范围基本保持在设定+0.04 MPa范围内（2、3号炉一样）。
富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
从图1可以看出，调节系统采用单级调节。上排和下排给粉机分别调节，为独立的两套子系统。
2.2给水调节系统
给水调节系统分为主给水和旁路给水两个子系统，两者管径一样，平时运行互为备用，通过控制调整门来达到调整水位。由于阀门流量特性缘故，在小开度时给水流量已能满足锅炉不带负荷需要，为了防止锅炉断水，全程给水自动无法实现，因此逻辑回路修改为在锅炉带一定负荷下，采用三冲量单级调节系统，并应用断续调节。
新华公司DCS系统智能双回路伺服控制卡（LC -S卡）专门用于断续调节，可以在组态上根据需要设置死区、精控范围、周期等参数，其中：死区用于设置是否输出增或减开关量范围；精控范围用于设置输出脉冲长或短范围，当指令与反馈相减的差值超过精控范围时输出长脉冲，否则输出定周期定脉宽的脉冲；周期T在0.1 s与10.1 s内可选。经测试，主给水与旁路给水调整门在死区1%，精控范围1.5%．周期0.1 s下，门开度控制精度可在±1%内，并且不产生过调振荡。
经试凑法整定PID参数之后，进行了定值扰动试验，调节系统表现良好，汽包水位波动基本在设定±30 mm范围内。由于汽机侧负荷变化对母管制下各炉主汽流量都有影响，相对而言，对每台炉的影响就没有单元制下的大，调节系统受到的负荷扰动不是很突出。为了减少电动执行器无谓动作，也对PID输出加了滞后模块(Delay)，防止抖动。
2.3减温水调节系统
计有甲、乙一级和甲、乙二级减温水系统，其中一级减温水调整屏过出口温度，最大设计流量6 t/h为粗调；二级减温水调整主汽温度，最大设计流量4t/h，为细调。调试中遇到的问题较多，主要表现在调整门阀门流量特性较差、漏水、执行器刹车惯性惰走大、关卡涩等。针对这些问题，对设计逻辑回路作了多处改进。
2.3.1针对阀门流量特性较差问题，此问题也较为普遍，在逻辑回路上增加保护控制回路，并对输出进行限位，采用分段控制。
从图2可以看到，10%开度已有近3 t/h流量，其后阀门开度存在盲区，流量变化很小。对此，把串级PID调节回路输出限位在10%内，这样更合理些，经运行观察，阀门小歼度近3t/h流量对减温嚣出口温度（导前信号）影响较大，阀门经常需要回到全关位置。当主汽温与设定偏差超过高偏差限值时，输出从调节回路切换到设定指令输出(40%)，流量约3.4 t/h;当偏差降到回程偏差限值时，输出又重新回到调节回路，此逻辑作为后备保护手段。
2.3.2在对2号炉乙一级调试过程中，发现阀门存在关卡涩现象，因此逻辑回路加了阀门关之前先开一点后才关逻辑。分三种情况进行：一是由设定指令输出准备返回PID调节回路输出之前；二是当屏过温度与设定偏差低于偏差限值时；三是当输出指令与反馈偏差大并保持有一段时间时；有效解决此问题。
2.3.3 3号炉甲一级执行器开方向刹车惯性惰走比较大，在执行器除非更换无法处理情况下，作了拉大输出死区处理，否则执行器会在输出指令左右频繁振荡，死区的拉大(5%)反过来也影响到PID调节回路的自动投运。对此，暂时不用PD调节回路，直接改为采用两级偏差限值方法，设置高、高高偏差限值及其回程偏差限值、条件，逻辑回路逐级按条件开大或关小，保证了系统能投入自动运行。
2、3号炉减温水改进后都能投入自动运行，其中，主汽温稳定性要比屏过的好，满足了运行方面的要求。
3、结束语
2、3号炉自动控制系统在DCS上的逻辑改进，在一定程度上弥补了现场部分控制设备所引起的不利影响，提高了自动投入率，使控制品质变优，相信随着今后现场控制设备的改进，自动控制系统会更加有力保证机组的良好运行。
