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DCS控制系统在锅炉的运用

DCS控制系统在锅炉的运用

2011/12/24 21:14:21

DCS控制系统在锅炉的运用

史钢军

                      (南京化纤股份有限公司)

摘要:本文主要介绍了DCS控制系统结构及其在锅炉运行中体现出的优势。

关键字:集散系统组态、安全生产。

1,集散控制系统简介

南京化纤股份有限公司自备电厂共有3炉(75T循环流化床)3机(6MW背压机组),为了提高生产过程自动化控制水平,更好地控制运行参数,我们配备了DCS控制系统。鉴于运行速度需满足工艺要求,完成诸如实时数据显示、报警、回路调节、设备的启停、联锁、解锁、事故追忆、历史值的查阅等功能。我们选用了选用相对国内技术领先、功能完善的浙大中控股份有限公司集散控制系统。

根据生产流程的需要,我们配备了6个控制站,1个工程师站,7个操作员站,相互之间通过网络连接,整个网络由SCNET网和SBUS网组成。为了加强系统运行的安全性,均采用了冗余控制。主控卡、数据转发卡、外配24VDC电源、网络交换机等都采用了冗余控制,当一路出现故障时,系统能自动切换,保证系统的正常运行。具体网络结构如下:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

工程师站的主要作用是完成软件组态及对各站数据库、报表、图形、历史库的下装,I/O站完成现场信号采集及控制功能,操作员站完成现场监视,包括报警、工艺流程显示、控制操作参数修改(PID参数修改)、趋势显示、统计等功能。系统共有引风、送风、给水、减温水、给煤等调节量,用于调节炉膛压力、低温过热器后氧量、烟气出口氧量、锅筒水位、蒸汽温度、蒸汽流量。系统中所有电机、电动阀开停均由DCS操作,控制室内还安装了3个辅屏柜。为了及时处理紧急情况,在操作台上安装了紧急停炉按钮,这样可实现对整个系统的多重保护,将事故的可能性降至最低。

2,DCS系统的数据显示功能

2.1,数据、流程图显示画面

   流程图主要包括:汽水系统画面、燃烧烟气系统画面、点火系统、除氧公用系统、MFT保护系统。

   根据工艺要求将系统的工艺流程在DCS系统操作员站屏幕上形象逼真地反映出来,将所有能动的设备在运行时,让其产生动态,使操作人员易于识别哪些设备运行,哪些设备停止,如引风机运行时,风机由绿色变成红色,并运用隐藏显示功能,便可转动。给煤机运行时皮带显示会转动,且炉膛火焰上下跳动,所有调节阀随阀门开度变化而产生阀位的变化,液位亦随实际液位实时变化。

DCS对采集到的数据进行实时保存,操作人员可在趋势一览里查询需要的参数。可以准确地反映当时的工况,趋势保存时间与操作站电脑硬盘的容量有关。较以前的二次表显示体现出很大的优势。

2.2,操作画面

系统组态提供了风机启停/风阀调节、给水阀、减温水阀、给煤机启停/频率调节、电动阀开关等操作画面,每一幅画面均将该回路调节所需参数完整提供。风机启停、电动阀开关画面采用窗口形式,窗口类似于正常电机控制使用的控制箱,它显示出远程/就地、故障、运行状态。调节画面采用PID窗口形式,有自动、手动转换功能,可随意修改设定值,由PID自动输出给现场执行机构,完成自动调节的功能。

3,DCS组态

3.1 设备启停的组态

现场设备的启停主要是通过图形编程来实现DCS对设备的启停,组态时需考虑现场设备的电气控制原理和设备的功率。根据电气设计资料,在其接触器控制电路加入中间继电器(其中间继电器受控于DCS系统I/O站开出端子板上的继电器),以满足开出信号端子板上继电器所能承受的电流,此类设计一般考虑为大功率电机启动时使用。当电机功率不大时,可直接用I/O端子板上的续电器进行直接控制。

3.2,调节回路的组态

   现场执行机构多为角行程调节执行机构,在组态中运用BSCX模块进行控制。将测量值,设定值、连接至相应的引脚,输出控制连接至执行机构。并可构成一个简单的调节回路。在操作画面上可调节PID参数,正反作用。每个调节回路都有独立的PID参数。

   锅炉液位是利用三冲量进行控制,及汽包液位、给水流量、主蒸汽流量。整个调节系统有主副两个回路和一个前馈通道组成,给水反馈形成副回路,能及时反映调节效果和消除给水自干扰。液位反馈形成主回路,当水位偏离给定值时主PID输出通道通过副回路调节给水量,使稳态时水位回到给定值,主蒸汽流量作为前馈通道。下为示意图:

 

 

3.3,系统连锁功能

   本系统所有连锁开关都采用自定义一字节软开关来实现,可以在画面上手动切除与投入。总连锁投入时:如引风机停时系统自动按照顺序同时停一次风机与给煤机、二次风机、返料风机。连锁切除时,设备可随意启停。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


                                                                                                       

 

 

根据MFT停炉条件设计逻辑图,如上图所示,当炉膛压力、床温、汽包液位等模拟量异常时,在连锁投入的情况下,会自动停给煤机。汽包液位、汽包压力到达设定值后会自动开关事故阀,保证锅炉的安全生产。设定值在工程师权限下可修改。输出动作后,将在首出中记忆,在不复位的情况下不会消失。

 

4,结束语

本系统自2006年投入运行以来,未出现过软硬件问题,系统运行稳定,控制操作灵敏,安全可靠性高。一方面减少了司炉工的工作强度提高了工作效率,又有效地节约了能源,减少污染。初步估算由DCS替代所有显示、调节二次表可节约投资50万元。实践证明在循环流化床上使用DCS系统较以前的二次表常规控制节约了大量的人力投入和资金投入,在以后的发展中有着广泛的前景。

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