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汽(热)电共生厂Fama热备份系统控制器方案 发布日期:【2009-6-19】
讯息负责人: 杨先生 886-3-5783280 Ext.653
 

当前中小型汽()电共生厂及企业自备电厂的锅炉广泛采用循环硫化床(CFBB)技术, 本方案从电脑控制系统设计及电脑控制系统功能来说明盟立自动化()公司Fama热备份控制器(Hot Standby Redundant)系统在汽()电共生厂典型机组的应用。

 

(图一) ()电共生厂

 

(图二) ()电共生

1. 控制系统规模与效果 :

此汽()电共生厂的系统组成为475 T/H循环硫化床(CFBB)锅炉机组及212,000KW汽轮发电机组, 均采用盟立自动化()公司Fama热备份控制器(Hot Standby Redundant)系统, 全部机组的I/O控制点及控制迴路共计1,160点,其电脑控制系统分成为主控制柜8套、电气保护柜2套、资料列印伺服器1套、双热备份(Redundant)伺服器1, 双热备份(Redundant)操作工作站12, 双热备份(Redundant)工程师工作站1套。

此系统已完全实现了汽()电共生厂的资料获取和资料处理(DAS)、顺序控制(SCS)、炉膛安监系统(FSSS)、类比量控制(MCS)等功能. 顺序控制(SCS)的投入,极大方便了运行人员对辅机及相关设备的停操作,操作介面方便、直观,同时对运行中设备出现的故障可以进行即时的反映和保护,保证机组与设备的运行安全;炉膛安监系统(FSSS)的投入,有效地在机组运行异常时,即时保护动作,避免危险的进一步扩大,动作准确、快捷,并能准确指示动作原因。

现行投入闭环路运行的系统控制有:给煤机负荷调节系统、一次风量调节系统、二次风量调节系统、炉膛负压调节系统、汽包水位调节系统,除氧器水位调节系统、除氧器压力调节系统、凝汽器水位调节系统、轴封压力调节系统。

2. 控制系统功能

循环硫化床锅炉(CFBB)的控制系统功能,可分资料获取系统(DAS)、类比量调节系统(MCS)、顺序控制系统(SCS)、炉膛监测保护系统(FSSS) 、事故顺序记录(SOE)。其中比较特殊的控制功能为燃烧调节系统,其由主汽压力调节、一/二次风调节和引风调节系统所构成。

2-1. 资料获取系统(DAS) :

快速、准确地反应循环硫化床锅炉的参数资料、设备状态、事故报警、性能参数设定,并作汽()电共生厂操作人员操作的依据。

2-1-1. 流程类比图

()电共生厂控制流程类比图可分燃烧系统图、汽水系统图、烟气系统图、点火系统图、FSSS系统图、汽机总貌图、除氧给水系统图等。流程类比图显示机组运行状态,包括过程变数、设备状态。处於报警的变数以变色、闪烁等方式显示。

2-1-2. 流程群组

流程群组显示系统中的主参数及副参数,从而汽电共生厂操作人员提供汽电共生系统相关的详细资讯,以便监视和操作,同时以视窗的形式显示某些设备的相关参数,如:风机线圈温度、水泵温度参数等。

2-1-3. 告警事件显示和回应

对整个系统中随机发生的事件处理都归在报警处理之中,这些事件包括类比量高低限、接点与开关状态转换、系统本身的故障报警、操作员的重要操作等,对重要的报警均输出到马赛克。可以采用声音、闪光、色变化来区分未经确认的报警和已经确认的报警,并可按需要列印。

2-1-4. 记录和列印

可随机性列印或周期性列印报警记录、操作记录、运行报表以及机组的歷史资料与曲线等。

2-1-5. 歷史资料记录和再现

Fama系统可将I/O点的歷史资料存入硬碟,周期1秒,存档时间长短视硬碟容量而定,歷史资料可以以曲线或资料方式再现。

2-2. 类比量调节系统(MCS) :

2-2-1. 主汽压力调节系统

通过调节给煤量和配风来控制主蒸汽压力,以满足机组的运行要求。由於给煤量是影响床温的重要因素之一,故在设计主汽压力控制方案时把床温的影响也纳入控制方案中。床温增加减小给煤量,床温降低则增大给煤量。由於CFBB运行时床温可以在一定范围內波动,故在主汽压力控制方案中设置了不调温稳定区,即床温在该稳定区內时不改变给煤供给量。这里需要结合操作工经验设置控制参数。

同时由於氧量直接反映了炉膛內燃料与风的配比,因此方案中利用氧量校正给煤量。由於主蒸汽流量变化直接反映了机组的负荷变化,故在主汽压力控制方案中把主蒸汽流量信号经过函数运算后直接加到控制输出上,通过前馈形式提高系统的回应速度。

2-2-2. 一次风量调节系统

一次风量控制采用串级控制系统,主汽压力主调、一次风量副调,其运算结果去控制一次风门挡板开度,以调节送入炉膛的一次风量。一次风量测量值是在考虑了温度修正和压力修正后才送入PID中进行运算的。锅炉负荷指令在进行处理时,需要考虑煤质的特性及负荷变化情况。煤种不同时,助燃空气量会有所不同。同时,负荷变化时一次风量占总风量的比例也会发生变化。同时由於一次风对锅炉床温具有快速调节作用,故在设计一次风量调节系统时也考虑了床温修正。如果床温偏高,在一定范围內可增大一次风量。如果床温偏低,在一定范围內可减少一次风量。由於床温主要靠给煤控制,一次风量不作调节床温的主要手段,故在一次风量控制系统中床温信号仅作修正信号。

2-2-3. 二次风量调节系统

二次风量控制采用串级控制系统。烟气含氧量测量值与给定值一起送入主调中进行PID运算,其结果作副调的给定值与二次风量测量值进行PID运算,运算结果经限幅及手操控制后控制二次风量调节系统的执行机构,以使二次风量满足机组运行要求。由於给煤量变化到烟气含氧量变化需要一段时间,故在二次风量控制方案中直接对给煤量进行处理,把其结果作前馈信号加到控制输出中,以提高控制系统的快速回应性。在对给煤量进行处理的函数中,考虑了燃料/空气比例、负荷影响及一次风量等因素,其运算结果直接叠加到PID运算的输出上。

2-2-4. 引风量调节系统

在引风量调节系统中,炉膛负压测量值经过惯性延滯处理后与给定值一起送入PID中进行运算,运算结果动作引风机执行机构,从而控制炉膛负压,满足机组运行要求。炉膛负压过程值采取两点取平均值的办法进行处理。由於一次风量和二次风量发生变化时,需经过一段时间炉膛负压才发生变化,故在引风量控制系统中直接把一次风量与二次风量之和作前馈信号送入PID控制输出中,以提高一、二次风量变化时控制系统回应的快速性。

2-2-5. 给水调节系统

汽包水位是机组运行的一个重要参数,它反映了给水量与供汽量的动态平衡关系。如果水位过高,会破坏汽水分离装置的正常工作,严重时会导致蒸汽带水增多,从而增加在过热器管壁上和汽轮机叶片上的结垢,甚至会使汽轮机发生水衝击而损坏叶片。相反,如果水位过低则会破坏水迴圈,导致水冷壁管道破裂。因此,机组停和正常运行时要求保持汽包水位相对恒定。如果水位超出正常范围,轻则发出报警,重则停炉停机。CFBB给水调节系统低负荷时采用单衝量调节系统,高负荷时采用三衝量调节系统。构成给水调节系统的三衝量是汽包水位、主蒸汽流量及给水流量。汽包水位信号经汽包压力补偿后作主调的输入,蒸汽流量信号经温度、压力修正后与给水流量信号一起作副调的反馈输入。

2-2-6. 主汽温度调节系统

如果主汽温度偏高,过热器及汽机将在更加恶劣的环境下运行,材料的使用寿命将会缩短。相反,如果主汽温度偏低,则汽机达不到预定的运行效率。因此,机组正常运行时要求主汽温度稳定。循环硫化床锅炉(CFBB)主汽温度调节系统采用由主汽温度、喷水减温器出口温度及主汽流量等参数组成的串级控制系统。主汽温度测量值作主调的反馈输入值,与主汽温度设定值进行PID运算后送入副调,在副调中与减温器出口汽温进行控制运算,其结果经限幅后由手操器输出至执行机构,调节喷水减温的控制阀。由於主汽流量变化时,喷水量应相应地发生变化,故在主汽温度控制方案中把主汽流量信号以前馈形式引入控制系统中。

机侧投入如下调节系统:

-除氧器压力调节系统

-除氧器水位调节系统

-凝汽器水位调节

-轴封压力调节

-减温减压调节

2-3. 顺序控制系统(SCS) :

本汽()电共生厂循环硫化床机组配有如下辅机及设备:引风机4台、高压风机2(一运一备)、一次风机4台、二次风机4台、给煤机12台、给水泵8(一运一备)、疏水泵8(一运一备)、凝结泵8(一运一备)、射水泵8(一运一备)、低位水泵1台、高压油泵2台、直流油泵2台、交流油泵2台等。

运行人员可通过操作站的显示器和键盘对有关设备进行操作,同时有关设备的运行状态也可在操作显示器上显示。操作显示器上还显示有关设备的动条件、状态等帮助资讯,运行人员提供运行指导。对同一设备,开、关指令之间设计成相互闭锁,不允许同时发出。根据系统运行方式,顺序控制系统(SCS)被划分成以辅机单位的功能组,每一子功能组执行某一特定功能,以实现成组操作和程式停,并具有联锁保护功能,本系统考虑了如下子功能组:

2-3-1. 锅炉引风机子功能组

当引风机均跳闸时,MFT动作,同时自动顺序关闭一次风机与二次风机。

2-3-2. 锅炉高压风机子功能组

高压风机采用一运一备方式运行,如一号高压风机跳闸,自动开2号高压风机出口电动门,关闭1号高压风机出口电动门,待2号高压风机出口电动门完全打开后,自动动2号高压风机。反之亦然。

2-3-3. 锅炉二次风机子功能组

当引风机均跳闸或一次风机均跳闸或任意引风机跳闸时,均自动关闭二次风机。

2-3-4. 锅炉一次风机子功能组

当一次风机均跳闸,MFT动作,同时自动关闭引风机与二次风机。

2-3-5. 给水泵子功能组

给水泵采取一运一备方式运行,在给水泵润滑油压不低的情况下允许 动,当一台给水泵跳闸或给水母管压力低时,自动动备用泵。

2-3-6. 凝结水泵子功能组

凝结水泵采取一运一备方式运行,当一台凝结水泵跳闸或凝结水母管压力低於设定值时,自动动备用泵。

2-3-7. 油系统子功能组

当润滑油压低值时,自动动交流油泵,低低值时自动动直流油泵。

2-4. 炉膛保护系统(FSSS) :

2-4-1. 炉膛安全监控

对机组运行参数和状态进行监控

2-4-2. 锅炉大联锁

实现了锅炉辅机的顺序动以及当引风机或一次风机跳闸时的顺序联动

2-4-3. MFT动作条件

床温不允许(沸下温度990℃并持续5分钟,64)

高压风无效(高压风机出口压力低於设定值)

炉膛压力高高(3.6KPa)

汽包水位高高(100mm)

汽包水位低低(-80mm)

引风机均跳闸

一次风机均跳闸

一次风量小於最小流化风量(一次风总风量80000)

手动MFT

2-4-4. MFT动作

切断主燃料

关闭减温水电动门

指出首次跳闸原因

2-4-5. 点火动油燃烧器管理

CFBB投煤之前动点火油燃烧器

调出油燃烧器动画面进行相应操作

 
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