DCS系统在锅炉发电系统中的应用

摘要:从和利时MACSV--DCS自动控制系统在25T锅炉发电中的应用,介绍该套锅炉中DCS的网络结构和软硬件的组成,并对其在本锅炉发电系统中应用的不足进行了分析。

关键词:锅炉发电 MACSV―DCS 组态

0 引言

福建三安钢铁公司动力厂锅炉发电系统,主要设备装置有一台25T/h全烧煤气锅炉和两台1.5MW气轮机发电机组;其他辅助系统有除氧给水,循环水及软化水控制等;它们的控制集中布置在控制室内,仪表自控系统采用是和利时公司的MACSV―DCS(集散控制系统)。

1锅炉DCS控制系统的结构组成

MACSV―DCS在本锅炉发电系统的结构,主要由网络、工程师站、操作员站、服务器、现场控制站组成。其中网络组成又分为三部分:监控网络、系统网络、控制网络。监控网络实现工程师站、操作员站、通讯站与服务器的互连;系统网络实现现场控制站与系统服务器的互连;控制网络实现现场控制站与过程I/O单元的通讯。现场控制站是MACSV系统直接与现场打交道的、规模较大的I/O处理系统;它的主要功能是采集来自锅炉和气机的各种信号、对电气设备回路进行远程控制、以及对整个锅炉发电系统中的各种逻辑连锁等。根据工程中实际的I/O点数和FM801主控单元的处理数据能力,此锅炉发电系统只需要一个现场控制站,配置两个FM801主控单元,每个主控单元带两路接口,形成双冗余网络:主控单元之间互为热份,同时接受网络数据,一个单元作控制运算,另一个处于监视状态。一旦工作中的主控单元发生故障,备份主控单元自动进入工作状态。

2锅炉DCS控制系统的主要软硬件组成

本锅炉发电采用的MACS V系统是一套全能综合型集成化的综合信息系统,它在该锅炉系统中的主要控制内容有:数据采集、锅炉和汽机的辅机顺序控制、发电变和厂用电系统的监控和控制、锅炉点火和熄火保护装置、汽轮机监视以及保护系统等。它通过通信站接收来自25T锅炉炉膛燃烧状况、锅炉气包水位状况、气轮机发电系统等现场数据,在操作员站进行运行状态的监控和生产操作。并对锅炉和汽机的运行状态进行监测和统计,完成各种信号的综合处理,包括接受来自操作员的键盘、鼠标信息,进行画面显示切换,或输入操作员的命令和参数,修改系统运行参数实现对系统人工干预,如锅炉引风机风量调节、气包的给水流量调节等。整个锅炉发电DCS系统软硬件配置如下所示。

2.1 操作站

该操作站采用的是基于Windows 2000环境的工业PC机,用于局域型控制系统监视、操作和组态编程。其CPU采用了Pentium Ⅳ芯片、内存256M、硬盘80G,串行口:COM1、COM2。

2.2 主控单元FM801

FM801采用的是Pentium级冗余工控机,具有较强数据处理能力和网络通信能力,在本锅炉系统中,FM801能够处理所有的I/O点数据信息。因此只配置一个现场控制站,两块FM801主控单元(互为冗余)。FM801主要有以下部分组成:机壳、无源底板、电源模块、CPU卡、2路10M以太网卡等。主控单元的前面板为系统运行状态指示灯:POWER(绿)、STANDBY(黄)、RUN(绿)、ERROR(红)。

2.3 锅炉DCS系统采用的主要卡件列表。

2.4 锅炉MACSV--DCS的组态软件

MACSV组态软件包运行于锅炉发电系统工程师站上,操作系统采用的是Windows2000。它的应用软件主要包括:服务器算法软件,控制器算法软件。服务器软件用于锅炉系统的服务器负荷率组态,以及通讯点算法组态;控制器算法软件主要进行:硬件配置,数据库定义以及用不同的算法语言编写控制方案。它具有SFC(顺序流程图)、FBD(功能块图)、LD(梯形图)、ST(结构文本)等控制组态方式。 在此锅炉发电系统中,采用的是FBD(功能块图)组态方式,使用它能很好的完成锅炉电气设备的回路控制,仪表的报警处理,以及流量的累积与运算等功能。

3 MACSV--DCS系统在本锅炉系统应用中存在的不足

3.1 系统不能完全做到在线修改,无扰动下装

系统兼有增量及全局编译功能,增量编译只对部分修改有效,但有些修改必须用全局编译,如硬件配置、目标配置、任务配置等,而全局下装实质是对控制器复位,即现场所有的电机停转、调节阀关闭等,整个装置停止运行,其实质也就是不能完全做到在线修改,无扰动下装。

3.2 锅炉汽包液位控制算法不是三冲量

锅炉三冲量控制采集汽包液位、蒸汽流量和给水流量三个信号,它们经过一定的运算后,共同控制锅炉给水阀。引入蒸汽流量信号可以及时克服蒸汽流量波动对汽包液位的影响,并有效地克服由于“假液位”现象而引起的控制系统的误动作。引入给水流量信号的目的是为了将给水流量作为副变量,利用串级控制系统中副回路克服干扰的快速性来及时克服给水压力流量变化对汽包液位的影响。这种控制方案在大型锅炉的汽包水位调节中应用普遍。

而本锅炉采取的方案是在汽包水位PID调节控制的基础上,引入了蒸汽流量来校正(二冲量水位控制),它补偿了“虚假水位”引起的误动作;可以消除汽包水位“虚假现象”对调节系统的不良影响。但是该控制方案却存在不能及时反映给水流量对水位调节的干扰。

4 结语

MACSV―DCS在此锅炉发电系统中操作方便,功能齐全,能够满足各种工艺基本要求。但在一些工艺细节中的控制算法或方案还需要进一步完善。

参考文献:

[1]《和利时MACSV组态手册》

[2]《电厂锅炉的过程控制》

本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文