流化床CFB熱工控制DCS操作員培訓

1、DCS發(fā)展史 1975年至80年代前期為第一代產品。1975 年美國最大的儀表控制公司霍尼韋爾首次向世界推出了它的綜合分散控制系統(tǒng)TDC2000 (Total Distributed Control -2000) , 這一系統(tǒng)的發(fā)表, 立即引起美國工業(yè)控制界高度評價, 稱之為“最鼓舞人心的事件”。世界各國的各大公司也紛紛仿效, 推出了一個又一個集散系統(tǒng), 從此過程控制進入了集散系統(tǒng)的新時期。 80年代中期至90年代前期為第二代產品。隨著計算機的發(fā)展與網絡開發(fā)使各控制廠商更多地采用商業(yè)計算機的技術, 80年代末許多公司推出新一代的集散系統(tǒng), 其主要特征是新系統(tǒng)的局部網絡采用MA P 協(xié)議; DC

2、S發(fā)展史 引用智能變送器與現(xiàn)場總線結構; 在控制軟件上引入PLC 的順序控制與批量控制,使DCS 也具有PLC 的功能。 90年代中期至21世紀初為第三代產品。至90 年代初各國知名的DCS 有: Bailey 的IN F I90, Rosemount 的RS3, WestHoose 的WDPF, Leeds & Nonthrup 的MAX1000,日本橫河的CEN TUM。這里所提到的均為大型的DCS, 為了適應市場的需要各廠商也開發(fā)了不少中小型的DCS 系統(tǒng)如S9000,MAX2, LXL ,A 2 PACS 等等。 DCS發(fā)展史 3代產品的區(qū)別，可從DCS的三大部分，即控制站、操

3、作站和通信網絡的發(fā)展來判斷。 目前許多 DCS 系統(tǒng)的操作系統(tǒng)采用UNIX 或其變種，也有中、小系統(tǒng)采用NT。相比較來看， UNIX 的穩(wěn)定性要好一些，采用NT 系統(tǒng)死機現(xiàn)象發(fā)生較多。 采用UNIX 還是采用NT 操作系統(tǒng)、采用專用的還是通用的監(jiān)控軟件,操作系統(tǒng)和監(jiān)控軟件配合比較好時可以減少死機現(xiàn)象;在通訊網絡方面，最差的是輪詢方式，在網絡上設有交通指揮器。較好的是令牌廣播、例外報告方式，根據我們的實驗，其速度要相差七八倍。DCS發(fā)展史 根據國內外使用經驗，DCS 的操作站可以使用7 年以上，控制器則可用15-20 年。DCS 的各部件的壽命與平常的維護水平有關。在投運初期，容易損壞的概率比較

4、大，一旦投入運行，幾乎是不壞的。從檢修的經驗來看，經檢修過的模件，已修復的部分一般不會重復損壞。從部件故障概率來看，電源的損壞概率最大。DCS發(fā)展史 定義： 輪詢方式：由CPU定時發(fā)出詢問，依序詢問每一個周邊設備是否需要其服務，有即給予服務，服備結束后再問下一個周邊接闃不斷周而復始。 令牌廣播令牌廣播式式：由一個節(jié)點發(fā)出一個令牌 令牌是特殊的比特組，比特組內無源地址和目的地址，令牌沿環(huán)繞行。拿到這個令牌的節(jié)點就改變令牌中的一個特定位，將令牌變成一信息幀的幀起始界定。加掛上構成一幀所需要的其余字段以發(fā)送信息，網絡上的其他節(jié)點都在接收信息。當本站檢測到幀的目的地址與本站地址DCS發(fā)展史 相符時，就

5、接收該信息幀(目的節(jié)點)，同時轉發(fā)該幀，直到該幀回到發(fā)送站(源節(jié)點)，才把該幀釋放，再發(fā)送新令牌，令牌廣播式協(xié)議的網絡中，可以連接多個人機界面的節(jié)點，在網絡上的節(jié)點都是平等的，每個節(jié)點都有機會發(fā)送信息。大同富喬垃圾焚燒發(fā)電有限公司循環(huán)流化床DCS操作員操作講解一、DCS定義二、DCS作用和功能三、控制系統(tǒng)配置方案四、DCS系統(tǒng)硬件配置方案五、DCS系統(tǒng)完成的主要功能DCS定義DCS 是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(Distributed Control System)，在國內自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機(Comp

6、uter)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C 技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方便。)DCS主要特點 控制功能強、系統(tǒng)可靠性高、采用CRT 操作站有良好的人機界面、軟硬件采用模塊化積木式結構、系統(tǒng)容易開發(fā)、采用組態(tài)軟件，編程簡單，操作方便、有良好的性價比。二、二、DCS的功能的功能DCS的功能的功能 在集控室通過CRT及軌跡跟蹤球/鍵盤并輔以少量的重要常規(guī)監(jiān)控儀表完成對整臺機組啟動、聯(lián)鎖保護、正常監(jiān)控及緊急停機的全部監(jiān)控功能，并在機組控制室內能滿足各種工況運行要求。 實現(xiàn)的功能有：DAS（鍋爐、汽機、和除氧給水數據采

7、集）、MCS（模擬量控制）、SCS（輔機程控啟停和機組聯(lián)鎖保護）、FSSS(爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng))和ETS（汽輪機保護）二、二、DCS控制系統(tǒng)配置方案常規(guī)控制系統(tǒng)配置原則常規(guī)控制系統(tǒng)配置原則 在控制室內，運行人員以CRT操作臺為人-機接口，對整個機組進行監(jiān)視和控制。 為安全起見，可根據實際情況及電廠的要求，保留一定的常規(guī)儀表及控制開關。 配置原則是：在DCS不能對機組進行正?？刂茣r，通過常規(guī)儀表及控制開關保證機組的安全停機。常規(guī)控制系統(tǒng)配置方案常規(guī)控制系統(tǒng)配置方案鍋爐部分鍋爐部分 顯示記錄表： 汽包水位工業(yè)TV監(jiān)視 汽包水位電接點水位計 汽包水位平衡容器水位計 后備開關： 緊急停爐按鈕 燃油速斷閥

8、常規(guī)控制系統(tǒng)配置方案常規(guī)控制系統(tǒng)配置方案汽機部分汽機部分 顯示記錄表： 汽輪機轉速 凝汽器真空表 后備開關： 緊急停機按鈕 對于可調雙抽汽汽輪機組，建議采用DEH(汽輪機數字電液控制系統(tǒng))常規(guī)控制系統(tǒng)配置方案常規(guī)控制系統(tǒng)配置方案汽機部分汽機部分 后備開關： 緊急停機按鈕 我廠是雙抽汽汽輪機組，采用DEH(汽輪機數字電液控制系統(tǒng))三、 DCS系統(tǒng)硬件配置方案DCS配置原則配置原則 操作員站臺數N:1冗余配置，保證系統(tǒng)的可靠性； 所有I/O站主控單元、電源模塊、系統(tǒng)網絡均冗余配置； DCS系統(tǒng)有通訊接口可完成與其它系統(tǒng)的信息交換； 用于控制功能的信號通過硬接線傳輸，僅用于監(jiān)視的信息則可充分利用DC

9、S系統(tǒng)的通訊功能實現(xiàn)信息共享；DCS硬件配置說明硬件配置說明 現(xiàn)場控制站配置：母管制機組，各主機設備和公用系統(tǒng)分開；對于大型單元機組，除上述配置原則外，各主機系統(tǒng)內的分配可根據功能分開，適當考慮現(xiàn)場控制站的負荷均衡問題。 每臺鍋爐配置一臺操作員站，每臺汽輪機組配置兩臺操作員，操作員站之間互為備用，完成整個系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視、控制操作。另外設置兩臺工程師站，用于完成系統(tǒng)功能組態(tài)、組態(tài)數據下裝等功能；工程師站也可設置成操作員站。北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司頁號頁號圖名圖名版次版次設計設計審核審核批準批準日期日期DCS接地系統(tǒng)接線圖DCS接地系統(tǒng)接線圖1號OS5號OSEN

10、配電柜匯流排匯流排匯流排到電廠接地網（接地電阻小于2歐姆）3號I/O站2號I/O站1號I/O站保護地屏蔽地公共連接板接地體大地接地總干線匯流排4號I/O站匯流排5號I/O站匯流排繼電器柜2號OS3號OS4號OS四、CFB機組控制方案電氣監(jiān)控系統(tǒng)（電氣監(jiān)控系統(tǒng)（ECS）數據采集系統(tǒng)（數據采集系統(tǒng)（DAS）16模擬量控制系統(tǒng)（模擬量控制系統(tǒng)（MCS）2順序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)（SCS）3鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)5汽機保護汽機保護(ETS)4數據采集系統(tǒng)（數據采集系統(tǒng)（DAS）1信號處理 正確性判斷 數字濾波 非線性修正 參數補償 工程單位變換 開關量接點有效性檢查 脈

11、沖量累計顯示功能 模擬圖包括概貌圖、區(qū)域圖和細節(jié)圖處于報警的變量以變色、閃爍等方式顯示 成組顯示 棒圖顯示 趨勢圖實時趨勢圖歷史趨勢圖 報警顯示和響應 Help功能記錄和打印 隨機性打印 周期性打印 人工召喚打印歷史數據記錄和再現(xiàn) 存儲周期最小為1秒 運行人員可隨時調出歷史數據性能計算 汽輪機效率 鍋爐效率 加熱器效率 凝汽器效率模擬量控制系統(tǒng)（模擬量控制系統(tǒng)（MCS）2母管壓力調節(jié)系統(tǒng) 母管制運行機組須考慮負荷分配 得到各臺鍋爐的負荷指令、給煤指令和風量指令母管壓力母管壓力母管壓力設定母管壓力調節(jié)（1）母管壓力調節(jié)（1）PTPTPITRACKALAG汽包壓力汽包壓力汽包壓力設定PTPTPIT

12、RACKALAG汽包壓力汽包壓力二選一模塊D/dtFQFQ由給水調節(jié)系統(tǒng)來主汽流量信號LAG超滯*0-100物理量物理量0-1000-100物理量物理量物理量物理量+熱量Q0-100CPITRACK信號選擇1 1ABB=11#爐給煤量指令調壓開關當1#爐參與母管壓力調節(jié)時為“1”能量能量PIDPID主汽壓力主汽壓力PIDPID母管壓力母管壓力PIDPIDPTPTPTPT*負荷分配系數C3C1C3*C13#爐熱量指令*C22#爐熱量指令主汽壓力調節(jié)系統(tǒng) 維持主汽壓力恒定 由燃料加入量控制 能量供給與能量需求相平衡 串級調節(jié)系統(tǒng) 考慮床溫影響 設置不調溫死區(qū) 主汽流量作為前饋PTK TRAPO+-

13、+K g(x)FT負荷指令PT主汽壓力床溫主汽流量TTf2(x)f1(x)燃料量指令風量指令給煤控制系統(tǒng) 給煤量指令與總風量交叉限制 考慮煤質影響FTK -燃 料 量+g ( x )F T燃 料 量總 風 量 指 令Af 1 ( x )f 2 ( x )f 3 ( x )點火風指令一次風指令二次風指令播煤風控制系統(tǒng) 由給煤指令得到控制系統(tǒng)給定值 運算結果控制播煤風進口擋板FTK TR-A/MT播煤風量+ZTf(x)g(x)給煤指令A點火風控制系統(tǒng) 總風量控制系統(tǒng)得到的點火風指令作為系統(tǒng)給定值 運算結果控制點火風機執(zhí)行機構FTK TR-A/MT點火風量+ZTf(x)點火風指令A一次風量調節(jié)系統(tǒng)

14、送入助燃空氣 組織初期燃燒 流化床料及燃料 風量大小適宜(最佳風煤比) 考慮因素：煤種負荷床溫爐溫TTK TR-A/MTZT床溫+Ag1(x)g2(x)FTPT一次風壓 一次風量 一次風溫一次風指令f(x)TT二次風調節(jié)系統(tǒng) 送入燃料燃燼所需空氣量 分段燃燒降低NOX 影響因素：煤種負荷床溫爐溫FTK TR-二、三次風量+g2(x)FTFT給煤量一次風量O2K TR+-煙氣含氧量A負荷指令g3(x)Ag1(x)FT蒸汽流量給煤量指令g1(x)g2(x)二次風量指令三次風量指令引風量調節(jié)系統(tǒng) 維持爐膛負壓 送風量作為前饋PTK TRA-A/MTZT爐膛負壓+LAGd/dt總風量f(x)FT給水調

15、節(jié)系統(tǒng) 汽包水位是機組運行的重要參數 反映給水量與供汽量的動態(tài)平衡 低負荷時采用單沖量調節(jié)系統(tǒng) 高負荷時采用三沖量調節(jié)系統(tǒng) “虛假水位”現(xiàn)象 多組PID參數-A/MTZT+-FTFTLTA汽包水位K TRK TR主給水調節(jié)閥f(x)g(x)PT+-汽包壓力給水流量主蒸汽流量K TRA/MTZT啟動給水調節(jié)閥f(x)-+-主汽溫度調節(jié)系統(tǒng) 維持主汽溫度穩(wěn)定 主汽溫度偏高 主汽溫度偏低 噴水減溫 串級控制系統(tǒng) 多組調節(jié)參數 與給水調節(jié)綜合考慮TT-+K TRg(x)FTA/MTZT減 溫 器 后 汽 溫主 汽 流 量TTK TRA+-主 汽 溫 度f(x)減 溫 水 流 量模 糊 控 制床溫控制系

16、統(tǒng) 維持床溫850900 影響因素：給煤量石灰石供給量排渣量一次風量二次風量返料量 調節(jié)一、二次風比例 調節(jié)返料量TTK TR-A/MTZT床溫+g(x)FTFTFTA負荷指令給煤量一次風量二次風量f(x)床層厚度控制系統(tǒng) 床層厚度太小則不易組織燃燒及脫硫過程 床層厚度太大則會增大運行成本 床層厚度由床壓控制來實現(xiàn) 考慮負荷及工況的影響PTA-+K TRA/MTZT床壓f(x)石灰石給料量控制系統(tǒng) 石灰石脫硫 煤種 給煤量 Ca/S比FTK TR-A/MTZT石灰石給料量+SO2K A+-SO2含量g(x)A石灰石給定量指令f(x)PTK TR-A/MT除氧器壓力+AZTf(x)LTK TR-

17、A/MTZT除氧器水位+Af(x)LTK TR-A/MT凝 汽 器 熱 井 水 位+AZTf(x)凝汽器水位調節(jié)系統(tǒng)凝汽器水位調節(jié)系統(tǒng)軸封壓力調節(jié)系統(tǒng)軸封壓力調節(jié)系統(tǒng)TTK TR-A/MT軸 封 壓 力+AZTf(x)低低,高加水位調節(jié)系統(tǒng)高加水位調節(jié)系統(tǒng)LTK TR-A/MT液 位+AZTf(x)抽氣流量調節(jié)系統(tǒng)抽氣流量調節(jié)系統(tǒng)FTK TR-A/MT抽汽量+AZTf(x)除氧器水位調節(jié)系統(tǒng)除氧器水位調節(jié)系統(tǒng)-A/MTZT+-FTFTLTA除氧器水位K TRK TRf(x)g(x)化學補充水流量凝結水流量K TRA/MTZT除氧器水位調節(jié)閥（單沖量）f(x)-+-除氧器水位調節(jié)閥（三沖量）除氧

18、器壓力調節(jié)系統(tǒng)除氧器壓力調節(jié)系統(tǒng)P TK T R-A / MT除 氧 器 壓 力+AZ Tf ( x )減溫減壓溫度調節(jié)系統(tǒng)減溫減壓溫度調節(jié)系統(tǒng)P TK T R-A / MT減 溫 減 壓 器 溫 度+AZ Tf ( x )減溫減壓壓力調節(jié)系統(tǒng)減溫減壓壓力調節(jié)系統(tǒng)P TK T R-A / MT減 溫 減 壓 器 壓 力+AZ Tf ( x )順序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)（SCS）3 主設備、輔機的順控及聯(lián)鎖 提高運行可靠性 降低勞動強度 程序啟動 程序停止 手動操作 聯(lián)鎖控制 單獨控制 SCS控制功能觸發(fā)信號：操作員請示程序自動執(zhí)行 CRT顯示運行狀態(tài) 條件不滿足時報警 中斷順控過程 聯(lián)鎖保護指

19、令優(yōu)先級最高 手動控制指令優(yōu)先級次之 自動控制指令優(yōu)先級最低 同一設備的開、關指令互鎖 重要手動操作指令需確認 按工藝系統(tǒng)分組 每一功能組執(zhí)行某一特定功能引風機功能組引風機啟動條件：停車指令未投入引風機入口壓力大于最小值引風機入口擋板在最小位置引風機出口擋板打開引風機潤滑油壓大于最小值按下啟動按鈕二次風機功能組二次風機啟動條件：停車指令未投入二次風門擋板和入口葉片在最小位置高壓風機在運行引風機在運行按下啟動按鈕一次風機功能組一次風機啟動條件：停車指令未投入一次風門擋板和入口葉片在最小位置高壓風機在運行引風機在運行爐膛壓力不在高高值按下啟動按鈕給煤機功能組給煤機啟動條件：不存在主燃料跳閘(MFT

20、)信號給煤機密封壓力滿足要求床溫大于某一設定值(如500)風箱壓力大于最低值按下啟動按鈕石灰石給料機功能組石灰石給料機啟動條件：石灰石旋轉閥運行速度大于最低值石灰石輸送風壓滿足要求不存在MFT按下啟動按鈕鍋爐排渣功能組排渣機啟動條件：不存在MFT冷卻水運行正常按下啟動按鈕電動給水泵功能組電動給水泵啟動條件：給水泵潤滑油壓正常給水泵軸封差壓正常給水泵已經停止未接到停止指令接到啟動指令 鍋爐定期排污子功能 鍋爐疏水子功能 除氧器子功能組 汽機疏水系統(tǒng)子功能組 汽機油系統(tǒng)子功能組 高壓加熱器子功能組 循環(huán)水系統(tǒng)子功能組 減溫減壓器子功能組 發(fā)電機冷卻系統(tǒng)子功能組汽機保護（汽機保護（ETS）4ETS功

21、能 機組安全啟停 機組正常運行 對重要機械參數進行監(jiān)控 對重要的熱工參數進行監(jiān)視和保護ETS監(jiān)視、聯(lián)鎖、保護項目序號項目名稱主要功能1軸向位移顯示、報警、 保護2偏心度顯示、越限閉鎖3高壓缸差脹顯示、報警4中壓缸差脹顯示、報警5低壓缸差脹顯示、報警6高壓缸熱膨脹顯示、兩側脹差大于規(guī)定值時報警7中壓缸熱膨脹顯示、兩側脹差大于規(guī)定值時報警8軸承座振動顯示、報警、保護9軸振動顯示、報警、保護10轉子扭矩顯示11轉速顯示、報警、保護12零轉速聯(lián)鎖13危急遮斷器顯示、報警、保護14轉子熱應力顯示15油動機行程顯示16同步器行程顯示17高、中壓缸主汽門關閉顯示18主油箱油位顯示19潤滑油壓顯示、聯(lián)鎖、報警

22、、保護20發(fā)電機內部保護動作聯(lián)跳主汽門聯(lián)鎖21發(fā)電機主油開關跳閘聯(lián)跳主汽門聯(lián)鎖22汽機主汽門跳閘聯(lián)跳發(fā)電機聯(lián)鎖23主汽門關閉聯(lián)動抽汽逆止門關閉聯(lián)鎖24高加水位保護聯(lián)鎖及調節(jié)25給水泵低水壓聯(lián)動（母管制給水常用）聯(lián)鎖ETS系統(tǒng)響應 被監(jiān)控主要參數超過規(guī)定值（報警值）時，發(fā)報警信號； 被監(jiān)控主要參數超過極限值（危險值）時，保護裝置動作，關閉主汽門，實行緊急停機，以避免重大惡性事故的發(fā)生汽機緊急跳閘條件汽機軸承振動大軸向位移大推力瓦溫度高軸承回油溫度高于75潤滑油壓力低于0.02MPa凝汽器真空低汽機超速發(fā)變組保護動作發(fā)電機內部故障停機保護發(fā)電機主油開關跳閘就地手動危急保安器動作集控室手動緊急跳閘有

23、兩種方式可選:1.使用繼電器搭建.2.使用單獨的PLC搭建并與DCS進行通訊.鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)51.FSSS基本要求 1. 燃燒器控制系統(tǒng)燃燒器控制系統(tǒng)BCS 2.2.爐膛安全系統(tǒng)的基本功能爐膛安全系統(tǒng)的基本功能FSSSFSSS2.FSSS具體功能 1.爐膛吹掃 2.鍋爐啟動 3.鍋爐冷態(tài)啟動 4.鍋爐熱態(tài)啟動監(jiān)視燃燒系統(tǒng)的參數和狀態(tài)防止爐膛爆炸進行主燃料跳閘(MFT)爐膛安全監(jiān)控鍋爐點火啟動事故分析全爐膛火焰喪失手動MFT爐膛正壓高爐膛負壓高汽包水位高汽包水位低引風機停送風機停燃料中斷推出MFT動作畫面指出首次跳閘原因閉鎖從動跳閘條件給出聲光報警信號進行聯(lián)鎖和順控動作停止全部給煤機全部調節(jié)回路切至手動點火器不允許打火供油安全關斷閥關閉吹掃條件： 爐內無火焰所有風機都在運行及相應檔板開全部角閥和吹掃閥燃油母管快關閥關閉一次風門