中藍(lán)裕興化工鍋爐自控(一)基于和利時(shí)MACSV系統(tǒng)組態(tài)

1、燃燒系統(tǒng)控制一風(fēng)煤系統(tǒng)圖形化組態(tài)及原理說(shuō)明部分功能塊說(shuō)明PIC337MMAN.AM=0 3#爐母管壓力調(diào)節(jié) ，AM=0為自動(dòng)模式FT_306_B 二次風(fēng)補(bǔ)償后總風(fēng)量FT_306SEL 總風(fēng)量三取中HSMEDSEL DCS三取中模塊，MD=6選變送器3RR3 風(fēng)煤比FIC0301 3#爐一次風(fēng)門調(diào)節(jié)HZ_302MAN 3#爐一次風(fēng)門手操器（執(zhí)行器）WI0301 實(shí)際給煤量（反饋數(shù)據(jù)）WI0301SP 給煤機(jī)手操器賦值（手動(dòng)設(shè)定值）PIC337S 3#爐模式開關(guān)WDXE3 3#爐溫度選擇，為“非”邏輯，圖片太小可能看不到。【注】部分模塊標(biāo)注不是很詳細(xì)，需前后參考，部分命名欠妥，見(jiàn)諒。 【注】初次閱

2、讀可先看看一-（10）部分的方案原理說(shuō)明。（1）主參數(shù)計(jì)算【說(shuō)明】主參數(shù)包括：產(chǎn)汽率計(jì)算值、總風(fēng)量計(jì)算值、總煤量計(jì)算值。三數(shù)值都為運(yùn)算底數(shù)，補(bǔ)償值在其基礎(chǔ)上加減得到合理的輸出值。(產(chǎn)汽率)*（送風(fēng)率）=（風(fēng)煤比）圖1-1產(chǎn)汽率算法圖1-2給煤量底數(shù)算法圖1-3送風(fēng)率算法*B3_P主要受燃煤煤質(zhì)影響。（2）產(chǎn)汽率無(wú)擾切換圖1-4產(chǎn)汽率無(wú)擾切換（3）床溫風(fēng)煤補(bǔ)償邏輯圖1-5床溫風(fēng)煤補(bǔ)償邏輯（4）3#爐總風(fēng)自控（三取中計(jì)算合理風(fēng)量）【說(shuō)明】X1：母管壓力調(diào)節(jié)總風(fēng)量，傳統(tǒng)的風(fēng)煤交叉控制策略，采用PID算法實(shí)現(xiàn)，技術(shù)成熟，適合連續(xù)用汽的企業(yè)，且負(fù)荷波動(dòng)不能高于10%/分鐘（理論值），與本公司非連續(xù)用汽工

3、藝不符，也是造成風(fēng)煤交叉控制一直不能投用的主要原因。X2：風(fēng)煤比控制的總風(fēng)量算法，由投煤量直接計(jì)算出與之匹配的總風(fēng)量，是一種比例控制。RR3可采用手動(dòng)負(fù)值或折線函數(shù)（由運(yùn)行歷史記錄生成的合理函數(shù)，最高為7階X項(xiàng)）控制，X3：二次補(bǔ)償后總風(fēng)量，依據(jù)鍋爐床溫、流量、壓力等參數(shù)折算出的合理風(fēng)量，也是本優(yōu)化方案的主要控制策略，具體算法詳見(jiàn)（10）燃燒系統(tǒng)自控說(shuō)明。LIMIT：限幅控制，(總風(fēng)量)-(二次風(fēng)量)=（一次風(fēng)量），32000M3/H<一次風(fēng)量<65000 M3/H.該數(shù)值可保證鍋爐流化與負(fù)壓正常。圖1-6風(fēng)量三選一算法（5）3#爐給煤量自控（三取中計(jì)算合理煤量）【說(shuō)明】I1: 給

4、煤機(jī)手操器直接賦值，手動(dòng)設(shè)定，是目前鍋爐投煤的方式。I2：給煤量三取中后得到的合理煤量X1：母管壓力調(diào)節(jié)煤量，風(fēng)煤交叉控制算法。X2：風(fēng)煤比算法。X3：二次補(bǔ)償后給煤量，依據(jù)鍋爐床溫、流量、壓力等參數(shù)折算的合理煤量，具體算法詳見(jiàn)“燃燒系統(tǒng)自控說(shuō)明”。K3x：給煤機(jī)分配比例，K31+K32+K33=1。*此處WDXE3(溫度選擇3)后面有個(gè)邏輯“非”符號(hào)。圖1-7給煤量三選一與無(wú)擾切換（6）斷煤自動(dòng)分配【說(shuō)明】DM_G/H/I： 1、2、3號(hào)給煤機(jī)斷煤標(biāo)志信號(hào)。邏輯如圖1-8所示.BOOL_TO_INT： 布爾型信號(hào)變?yōu)檎麛?shù)型號(hào)（因?yàn)椴紶栃盘?hào)無(wú)法進(jìn)行四則運(yùn)算）。WI0301_A: 計(jì)算煤量，（蒸

5、汽流量）/（產(chǎn)汽率）=（計(jì)算煤量）。FC0101G_DM1： 3#爐1#給煤機(jī)斷煤信號(hào)，是給煤機(jī)斷煤傳感器的信號(hào)。SI_FC0101G: 3#爐1#給煤機(jī)頻率WI_FC0101G: 3#爐1#給煤機(jī)煤量反饋值。斷煤后，自動(dòng)分配采用同時(shí)修改K3x值與WI0301實(shí)現(xiàn)。圖1-8 G給煤機(jī)斷煤判斷邏輯*同時(shí)滿足給煤機(jī)傳感器斷煤報(bào)警、頻率小于1、煤量小于0.4噸，則認(rèn)為G給煤機(jī)斷煤。此處AND“與”邏輯可能為OR“或”邏輯，筆者也困惑。*給煤機(jī)在設(shè)定參數(shù)時(shí)，需要考慮到給煤機(jī)稱重的頻率補(bǔ)償算法，偏差不能設(shè)置的過(guò)大，否則斷煤后，頻率很高，僅皮帶轉(zhuǎn)速的補(bǔ)償值就會(huì)高于0.4T，造成斷煤信號(hào)判斷錯(cuò)誤。*此處僅以

6、3#爐1#給煤機(jī)為例，其他給煤機(jī)斷煤邏輯類似圖1-8，不再詳述了。【圖1-9注解】*煤量計(jì)算值為底數(shù)*床溫高、低動(dòng)作為固定補(bǔ)償算法，高溫減煤0.5T，低溫加煤0.5T。高低溫邏輯見(jiàn)上面（3）處*低壓補(bǔ)償：根據(jù)減溫減壓低壓壓力值進(jìn)行補(bǔ)償，其煤量、風(fēng)量補(bǔ)償算法均為直線函數(shù)Y=kX+b，具體說(shuō)明見(jiàn)（8）。*母管補(bǔ)償：主蒸汽母管壓力補(bǔ)償，其煤量、風(fēng)量補(bǔ)償算法均為曲線函數(shù)Y=CkX3+b，具體說(shuō)明見(jiàn)（8）*斷煤補(bǔ)償：當(dāng)發(fā)生斷煤時(shí)，不同的給煤機(jī)依據(jù)K值進(jìn)行不同的補(bǔ)償，保證給煤總量正確（現(xiàn)使用的斷煤補(bǔ)償程序有錯(cuò),造成了斷煤后自動(dòng)給煤系統(tǒng)切換為手動(dòng)，不利于設(shè)備運(yùn)行與車間用汽）*筆者使用C語(yǔ)言IF指令編寫了個(gè)斷

7、煤補(bǔ)償程序，結(jié)合圖1-9，應(yīng)該能夠讓系統(tǒng)在斷煤時(shí)不進(jìn)行手/自動(dòng)切換，并輸出正確的給煤量?！?#爐給煤機(jī)IF指令】PROGRAM DMFPVAREND-VARIF (PIC337MMAN.AM=0 OR WI0301SEL.MD=6) AND (DM_G=0 AND FC0101GMAN.RM=1) AND (DM-H=0 AND FC0101HMAN.RM=1) AND (DM-I=0 AND FC0101I.RM=1) THENK31=0.3;K32=0.4;K33=0.3;ELSE (PIC337MMAN.AM=0 OR WI0301SEL.MD=6) AND (DM_G=1 OR FC0

8、101GMAN.RM=3) AND (DM-H=0 AND FC0101HMAN.RM=1) AND (DM-I=0 AND FC0101I.RM=1) THENK31=0.3;K32=0.45;K33=0.33;FC0101GMAN.RM=0;ELSE (PIC337MMAN.AM=0 OR WI0301SEL.MD=6) AND (DM_G=0 AND FC0101GMAN.RM=1) AND (DM-H=1 OR FC0101HMAN.RM=3) AND (DM-I=0 AND FC0101I.RM=1) THENK31=0.35;K32=0.45;K33=0.35;FC0101HMAN

9、.RM=0;ELSE (PIC337MMAN.AM=0 OR WI0301SEL.MD=6) AND (DM_G=1 AND FC0101GMAN.RM=3) AND (DM-H=0 AND FC0101HMAN.RM=1) AND (DM-I=1 OR FC0101I.RM=3) THENK31=0.33;K32=0.45;K33=0.3;FC0101IMAN.RM=0;ELSEFC0101GMAN.RM=0;FC0101HMAN.RM=0;FC0101IMAN.RM=0;END=IFIF PIC337.RM=1 OR WI0301SEL.MD=6PIC337S=1ESLEPIC337S=0

10、END-IF圖1-9給煤量修正算法（補(bǔ)償）（7）給煤機(jī)手自/動(dòng)切換報(bào)警此處僅以G給煤機(jī)為例說(shuō)明，其余類似圖1-10 G給煤機(jī)手自動(dòng)切換報(bào)警RM=0為手動(dòng)，所以當(dāng)RM<1時(shí)就說(shuō)明自動(dòng)切換手動(dòng)了，延時(shí)5秒后系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警。（8）風(fēng)煤補(bǔ)償算法1.斷煤補(bǔ)償：補(bǔ)償煤量，參考（6）處，而風(fēng)量不補(bǔ)償。2.床溫補(bǔ)償：固定補(bǔ)償，床溫高于925度或低于875度，煤量補(bǔ)償0.5噸，風(fēng)量補(bǔ)償5%總風(fēng)量。3.減溫減壓低壓壓力補(bǔ)償：Y=kX+bY1煤量：低壓壓力每變化1MPa，煤量補(bǔ)償10T，即k1=10B1值由IF語(yǔ)法賦值.當(dāng)?shù)蛪簤毫Υ笥?.7MPa時(shí)，b1=-0.5;當(dāng)?shù)蛪簤毫π∮?.7MPa時(shí)，b1=0.5

11、;Y2風(fēng)量：低壓壓力每變化1MPa，總風(fēng)量補(bǔ)償50%，即k2=0.5B2值由IF語(yǔ)法賦值。當(dāng)?shù)蛪簤毫Υ笥?.7MPa時(shí)，b2=-0.05;當(dāng)?shù)蛪簤毫π∮?.7MPa時(shí)，b2=0.05;4.母管壓力補(bǔ)償：Y=CkX+b因?yàn)殄仩t蒸汽母管壓力為燃燒系統(tǒng)的主控參數(shù)，故采用基于偏差的補(bǔ)償控制。對(duì)其控制要求具有變化速度快，且取值時(shí)不能影響偏差正負(fù)號(hào)的特點(diǎn)，故選X3（保號(hào)性與數(shù)值放大功能），為防止系統(tǒng)超調(diào)，在進(jìn)行乘C系數(shù)的處理，且0<C<1。B值可讓偏差較小時(shí)也有足夠的調(diào)節(jié)量。偏差X為蒸汽母管壓力減去3.0MPa后的數(shù)值再乘以10。X3良好的保證了偏差小于1時(shí)微調(diào)，偏差大于1時(shí)超調(diào)的效果，能有效

12、的適應(yīng)負(fù)荷頻繁變化，有助于穩(wěn)定母管蒸汽壓力，結(jié)合床溫補(bǔ)償控制，可在超調(diào)量過(guò)大后，抑制風(fēng)、煤量，保證鍋爐安全運(yùn)行。Y3煤量：母管壓力每變化1MPa，煤量補(bǔ)償6T，即k3=6B3值由IF語(yǔ)法賦值.當(dāng)母管壓力大于3.0MPa時(shí)，b3=-0.5;當(dāng)母管壓力小于3.0MPa時(shí)，b3=0.5;Y4風(fēng)量：低壓壓力每變化1MPa，總風(fēng)量補(bǔ)償50%，即k2=0.5B2值由IF語(yǔ)法賦值。當(dāng)母管壓力大于3.0MPa時(shí)，b4=-0.05;當(dāng)母管壓力小于3.0MPa時(shí)，b4=0.05;以上各函數(shù)的C、K、B數(shù)值需要在試車時(shí)再調(diào)試修正，并“煤不足，風(fēng)過(guò)量”為基本調(diào)試方向?！?】低壓壓力煤量/風(fēng)量補(bǔ)償算法低壓函數(shù)IF語(yǔ)法賦

13、值：PROGRAM DYFP (低壓函數(shù)聲明)VAREND_VARIF PT_405SEL.AV>0.7 THEN.B1=-0.5 , b2=-0.05;ELSEB1=0.5 , b2=0.05.END_IF圖1-11 低壓壓力煤量補(bǔ)償圖1-12 低壓壓力風(fēng)量補(bǔ)償【2】母管壓力煤量/風(fēng)量補(bǔ)償算法母管壓力函數(shù)IF語(yǔ)法賦值：PROGRAM MGFP (母管壓力函數(shù)聲明)VAREND_VARIF PT_337SEL.AV>3.0 THEN.B3=-0.5 , b4=-0.05;ELSEB3=0.5 , b4=0.05.END_IF圖1-13 母管壓力煤量補(bǔ)償圖1-14 母管壓力風(fēng)量補(bǔ)償（

14、9）總風(fēng)量算法計(jì)算公式：（1N*5%）*（FT_306_A）=(FT_306_B)圖1-15總風(fēng)量算法（10）燃燒系統(tǒng)說(shuō)明此處筆者也不知道如何正確的表述這一控制思路，那就簡(jiǎn)單說(shuō)幾句吧。鍋爐雙交叉燃燒控制系統(tǒng)是燃煤鍋爐自動(dòng)化控制中最復(fù)雜的系統(tǒng)，因其影響燃燒的擾動(dòng)因素（如汽溫、汽壓、負(fù)荷、風(fēng)煤比等）眾多，因素之間耦合性、時(shí)變性強(qiáng)，一直以來(lái)都是鍋爐自控系統(tǒng)中最難實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)的雙交叉燃燒控制系統(tǒng)是依據(jù)主蒸汽壓力，通過(guò)對(duì)燃料和風(fēng)量的調(diào)節(jié)，已達(dá)到穩(wěn)定蒸汽母管壓力的目的。采用一主調(diào)兩副調(diào)的結(jié)構(gòu)，結(jié)合高低選的方法，經(jīng)過(guò)氧量的修正和蒸汽流量的補(bǔ)償后，能夠快速、準(zhǔn)確的計(jì)算出合適的調(diào)節(jié)量，并通過(guò)PID調(diào)節(jié)器與智能手

15、操器的方式實(shí)現(xiàn)。該方法調(diào)節(jié)通道短，傳遞函數(shù)簡(jiǎn)單易行，充分考慮到各個(gè)運(yùn)行參數(shù)之間的耦合交互關(guān)系。尤其在我廠主裝置生產(chǎn)用汽處于非連續(xù)狀態(tài)的情況下，用汽負(fù)荷波動(dòng)較大，燃燒調(diào)節(jié)頻繁，單純依靠司爐工的操作與經(jīng)驗(yàn)很難達(dá)到良好地調(diào)節(jié)效果，并帶來(lái)一些蒸汽品質(zhì)的波動(dòng)與節(jié)能減排效益的降低，所以燃燒系統(tǒng)的自控實(shí)現(xiàn)非常重要?？晌覐S主裝置的用汽波動(dòng)實(shí)在是過(guò)大過(guò)于頻繁了，傳統(tǒng)的控制工藝已達(dá)不到控制要求了。下面是2013年5月份某日的蒸汽流量圖。從圖上我們可以看到，生產(chǎn)車間某工段關(guān)閉蒸汽閥門后，在極短時(shí)間內(nèi)鍋爐流量急速下降，大約瞬間丟失18T/h流量，相當(dāng)于25%的總負(fù)荷，這么短的時(shí)間損失如此大的負(fù)荷在熱電企業(yè)都可以達(dá)到事

16、故級(jí)別的負(fù)荷擾動(dòng)了。而且該工段并沒(méi)通知鍋爐房關(guān)閥門，讓司爐工們好一陣忙活這樣的負(fù)荷波動(dòng)在我們單位不是什么稀罕事，每天每個(gè)鍋爐運(yùn)行班都會(huì)遇到一兩次的。傳統(tǒng)的控制策略是完全控制不了這樣的負(fù)荷擾動(dòng)的。解決方法可以歸為兩點(diǎn)：一，設(shè)計(jì)DCS蒸汽用量預(yù)測(cè)與協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。筆者也構(gòu)思了一個(gè)方案，其方案思路類似熱電廠使用的CCS機(jī)爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)，但尚有部分細(xì)節(jié)不知如何處理，待方案成熟后再向單位相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)提交方案。二，優(yōu)化改進(jìn)燃燒系統(tǒng)風(fēng)煤交叉控制系統(tǒng)。筆者于是有了這個(gè)基于蒸汽流量信號(hào)為參數(shù)，將風(fēng)、煤調(diào)節(jié)獨(dú)立起來(lái)，交叉部分由床溫、母管蒸汽壓力、低壓壓力進(jìn)行定值偏差計(jì)算后，折算為合適的數(shù)值分別補(bǔ)償?shù)斤L(fēng)、煤控制器上。這實(shí)

17、際是一種基于比例運(yùn)算的軟交叉控制方案。之前筆者寫的控制方案就是這個(gè)思路。但這里還有兩個(gè)細(xì)節(jié)需要處理：一、蒸汽流量信號(hào)需要進(jìn)行壓力信號(hào)的二次修正。DCS系統(tǒng)本身有個(gè)蒸汽流量的壓力補(bǔ)償算法，這里要進(jìn)行二次修正，原理如下圖（錯(cuò)誤更正：SUB應(yīng)為DIV除法）二、燃燒系統(tǒng)除了風(fēng)煤控制外，其實(shí)還有兩個(gè)系統(tǒng)負(fù)壓系統(tǒng)和料層差壓系統(tǒng)。我廠鍋爐的負(fù)壓系統(tǒng)比較好用，暫不需要優(yōu)化。下面筆者就介紹下料層差壓系統(tǒng)的自控方案。二料層差壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)圖形化組態(tài)及原理說(shuō)明之所以將料層差壓?jiǎn)为?dú)作為一章來(lái)說(shuō)明，原因有二：一是，與上面的優(yōu)化方案不同，風(fēng)煤控制方案只需要進(jìn)行程序上的修改，可以說(shuō)是零投入，而料層差壓控制需要一定的資金投入

18、，大約需要二百米的數(shù)據(jù)傳輸線和維修下相應(yīng)的電動(dòng)執(zhí)行器，總的來(lái)說(shuō)投資也不大。二是，該控制方案涉及SCS順控設(shè)備組態(tài)，邏輯也略微復(fù)雜，篇幅不少，故單列一章。以下以3#爐1#（A）冷渣機(jī)為例說(shuō)明。（1）料層差壓慣性濾波圖2-1料層差壓慣性濾波（2）冷渣機(jī)手操器圖2-2冷渣機(jī)手操器（3）冷渣機(jī)PV幅值偏差圖2-3冷渣機(jī)PV幅值偏差（4）冷渣機(jī)手自動(dòng)切換報(bào)警圖2-4冷渣機(jī)手自動(dòng)切換報(bào)警（5）床溫慣性濾波圖2-5床溫慣性濾波（6）3#爐1#冷渣機(jī)閘板關(guān)動(dòng)作邏輯斷水報(bào)警為冷渣機(jī)自帶斷水傳感器信號(hào)圖2-6冷渣機(jī)閘板關(guān)動(dòng)作邏輯（7）延時(shí)關(guān)邏輯圖2-7 延時(shí)關(guān)邏輯（8）3#爐1#冷渣機(jī)閘板開動(dòng)作邏輯圖2-8冷渣機(jī)閘板開動(dòng)作邏輯雖然邏輯圖比之前的略顯復(fù)雜，但其實(shí)很容易看明白，就