熱電廠DCS控制系統的應用與改進

2 運行效果和問題

2003年DCS改造后，兩套鍋爐系統基本實現了爐況穩定條件下的自動控制。通過設置合適的爐排轉速、鼓風轉速、引風轉速限幅值，基本保證了煤的充分燃燒，減少了環境污染。實現了工況穩定時整個鍋爐系統的自動控制。同時由于引入燃燒周期的自適應調整‘力Ⅱ快了負荷大幅變化時的響應速度。提高了系統控制的自動化程度。 但在運行期問，發現該鍋爐在負荷變化較大的工況下，控制過程中存在以下幾個主要問題：鍋爐汽包液位測量存在較大偏差;燃燒控制系統無法投自動。 [b]3 問題分析與改進 3.1 汽包液位控制改進[/b] 在鍋爐汽包液位測量中，由于汽包液位系統是一個沒有自平衡能力的被控對象。當供水量突然降低或出口蒸汽流量增大時。由于此時鍋爐傳給汽包的熱量不變。致使液體大量汽化。造成汽包液位測量結果偏大;當供水量突然增大或出口蒸汽流量減小時，情況相反，也就是我們常說的“汽包虛假液位”.而該鍋爐在汽包液位檢測回路的原設計方案中忽視了這個問題;直接影響了汽包液位控制的平穩，為此，我們對汽包液位測量結果引入壓力補償，補償公式如下：

h=[△P+gH(ρ“-ρ)]/[g(ρ”-ρ’)]

式中：h一補償后的汽包液位;△P-變送器測量的差壓值;g-重力;H一汽包高度;ρ-液體參考密度;ρ‘-水的密度;ρ“-蒸汽密度。汽包壓力與ρ’、ρ”之間的關系曲線用折線近似后如表3所示。

在HS2000DCS控制點的組態中。運用RPV點中的表達式及折線化算法，很容易實現以上補償關系。原設計所給出的汽包液位三沖量控制方案如圖1所示。

通過分析發現，調節器的輸人為：汽包液位設定值-汽包液位測量值+主蒸汽流量-給水流量。實際運行中由于各種擾動的影響。給水流域和主蒸汽流量幾乎不可能相等。該方案的控制結果將使汽包液位產生靜差。為此，采用在三沖量基礎上的串級控制方案。如圖2所示。由于主調節器的作用。該方案較好地消除了靜差。

3.2 燃燒控制改進

原設計的燃燒控制用于氧含量測量的裝置改用700B氧含量分析儀。把控制方案改為氧含量控制引風機出口擋板，爐膛負壓控制送風機出口擋板的方案。并使氧含量控制的P、I作用弱一些。經過實際運行，燃燒控制系統的滯后時間相對較小，證明改進的控制方案可行。

3.3 功能擴展

轉速是汽輪機運行的最主要的參數之一。對該參數實現實時監測。增加了運行人員的監測手段與途徑，提高了信號顯示精度，方便了運行人員的監盤與操作控制。更重要的是總調值長可通過局域網監測汽機轉速。在脫網事故狀態下仍可監測到汽機轉速變化，從而可據此有效地進行事故處理。避免事故的進一步擴大;給水泵是為鍋爐供水的關鍵設備，因此在2004年將原DCS系統進行擴展。將汽輪機轉速和三臺給水泵的變頻調節信號加入到了DCS系統中。

4 結論

綜合效果

DCS系統自安裝投運以來，軟、硬件運行基本可靠。經過改進后達到了預期的技術指標。① 控制水位精度：±10 mm.汽壓：±0.03 MPa,汽溫：±5℃。負壓：±4 Pa;②節能效果顯著。煙氣含氧量和渣含碳量明顯降低。經測試提高運行效率4% .實際節煤5% ,一年耗煤量按40000噸計算，每噸煤按360元人民幣計算。僅節煤一項一年可節約72萬元。

(2)DCS的進一步應用目標

①進一步擴展DCS系統的功能范圍。實現一體化;采用先進的控制軟件，進一步發揮DCS的效能。為提高電廠管理的自動化水平，進一步擴大DCS的應用范圍。實現所謂的一體化，未來計劃汽輪機電液控制系統(DEH和MEH)、發電機、主變組和廠用電源系統的控制都將納入DCS.②進一步擴大DCS物理分散的應用。以減少電纜費用。③實現全廠輔助車間的系統聯網和統一監控。減少值班人員。

(3)DCS在小型火力發電廠應用中存在的問題

①國產DCS硬件的制造工藝及制造水平離國際水平有較大的差距，硬件的故障率較高;② 由于缺乏切實可行的測試方法和手段。有些DCS性能指標無法進行考核和驗收。許多性能指標沒有達到規范要求;③由于DCS市場競爭激烈，價格壓得很低。DCS供應商在工程設計及應用軟件的開發上不可能有很大的投入。在硬件配置上往往并沒有體現DCS的分散控制原則。特別是在小型系統中。這種現象尤為明顯;④工程設計及應用軟件的開發水平也不高。先進的控制軟件及控制策略不能推廣應用。不利于電廠的經濟安全運行;⑤國產檢測元件及執行機構的可靠性、準確性往往不能滿足DCS控制系統的要求。加大了系統自動調節投入的難度。使得DCS的優勢不能完全發揮出來，影響了機組的經濟運行;⑥ 由于小機組的不規范性。一些輔助設備都自帶控制系統(箱)。較常用的方法是采用硬接線的方式，將這些設備的控制信號傳送至DCS并由DCS進行控制;各系統之問的聯接是工程中最麻煩的問題。能否解決這些問題又成了整個系統能否長期安全運行的關鍵;⑦控制策略一般由DCS廠家制定。1旦DCS廠家往往對生產過程的細節并不太了解。或者說對主設備的變化不太了解。因而。控制策略往往有些不足。必須在投產后在有經驗的運行人員的幫助下，根據實際情況不斷修改才能取得較好的效果。