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石油天然气学报 ( 江汉石油学院学报)2 0 1 3 年 3 月 第3 5 卷 第3 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y( J J P I )Ma r 2 0 1 3 V o 1 3 5 N o 3 基 于 J X 一 3 0 0 X P D C S的 7 5 t h燃煤锅炉控 制系统 在 河南油 田的应用 魏涛 ( 中石化河南油田分公司第二采油厂, 河南南阳4 7 3 4 0 0 ) 摘 要河南油 田 7 5 t h燃煤锅 炉控制 系统 采用浙 江 中控技术 有 限公 司 的 We b F i e l d j x 一 3 0 0 X P D C S系统, 实现 了该燃煤锅 炉及 相关 辅助 系统工 艺生产过 程 的监 视、 自动 控制、程序 控制 、联 锁保 护、数据 采集、 历史数据查询与打印、故障报警等功能 。 关键词燃煤锅炉;控制系统;现场应用 ;河南油 田 中图分类号TE 9 2 7 文献标 志码A 文章编号1 0 0 09 7 5 2( 2 0 1 3 )0 3 0 3 5 4 0 3 河南油 田 7 5 t h燃煤锅炉是一台高温、高压煤粉炉,额定蒸发量 7 5 t h ,额定蒸汽压力 9 7 9 MP a , 额定蒸汽温度 3 8 0 2 0 C,并配套上煤系统 、煤粉制备与输送系统、除渣系统及除尘 、水处理 、脱硫等 辅 助 系统 。根据 工艺设 备及 生产 过程要 求 ,为确 保锅 炉 机组 安 全 、高效 、平 稳 地运 行 ,提 高管 理水 平 , 减 少操 作人 员 ,降低 能 源 消 耗 ,锅 炉 控 制 系统 采用 浙 江 中控 技 术 有 限 公 司 W e b F i e l d J X 一 3 0 0 XP系 统 ,以实现数据采集 、远程通讯 、自动控制 、集中操作等功能要求 。 1 7 5 t h燃煤锅炉工艺流程及主要设备 燃煤锅炉工艺流程为 :供水一 蒸汽系统、原煤贮煤和预处理、煤粉制备与输送 系统、燃烧 系统、灰 渣排 放 系统 、烟气 烟尘及 二氧化 硫排 放浓 度在线 检测 系统 、 电气 系统 以及 自控系统 。燃煤 锅炉 主要设 备 包括 :7 5 t h高温、高压煤粉炉 1台,煤粉制备与输送系统 1套 , 水处理系统 1套 ,除渣、除尘系统, 除 S O 。系统等 辅助设 备 。 2 7 5 t h燃煤锅炉 D C S控制系统硬件组成 2 1 D C S系统 规模 配置 D C S系统规 模 配置包括 控制 站 、工程 师站 、工程 师站及 过程 控制 网络 。 1 ) 工程 师站 是 为专业 工程 技术人 员设 计 的 ,内装 有相应 的组 态平 台和 系统维护 工具 。 2 )操 作 员站 是 由工 业 P C机 、显 示 器 ( C RT或 I C D) 、键 盘 、 鼠标 、打 印机 等组 成 ,是 操作 人 员完成 过程 监控管 理任 务 的环境 。 3 )控 制站 是 系统 中的 I O处 理 单元 ,完成整 个 工业过 程 的现场数 据采集 及控制 。 4 )过 程控制 网络 实现 工程 师站 、操 作 员站 、控 制 站 的连 接完 成信 息 、控 制命 令 等传 输 ,双 重化 冗 余设 计 ,使得 信息传 输安 全 、高速 。其主要 功 能如 图 1 和 表 1 所示 。 、 2 2 现场 检测 仪表 的功能 检测仪表负责把现场的温度 、压力 、液位和气体浓度信号等被测量的物理量转换成 D C S控制系统 可以识别和处理的电信号 ,要求其能够准确 、及时和稳定地反映生产过程的工艺参数。根据工艺要求及 现场 环境 ,选择 检测 仪表 及控制 执行 机构 。 收稿 日期2 O 1 30 1 2 2 作者简介魏涛 (1 9 8 2一 ) ,男,2 0 0 6年大学毕业 ,技术员 ,现 主要从事油田注汽锅炉自动控制方面的工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 5卷第 3期 魏涛 :基于 J X 一 3 0 0 X P I ) C S的 7 5 t h 燃 煤锅炉控 制系统在河南油田的应用 1 )温度检测仪表根据检测介质及工 况 采用 国产 热 电 阻 、热 电偶 及 一 体 化 温 度 变 送器 。 2 )压 力 、差压 检 测仪 表 采 用 国 内引 进 的 I GP 2 0系列 智 能 压 力 变送 器 和 I D P 1 O 系列智 能差 压 变送 器 。 3 )流 量检 测仪 表采 用 节 流 装 置 、横 截 面 式 流 量 测 量 装 置配 套 I D P 1 0系列 智 能 差 压变 送器 。 4 ) 物位 测量仪 表锅 炉 汽包 液位 检 测 采 用 I D P 1 0系 列 智 能 差 压 变 送 器 ,煤 粉仓 料 位检 测采 用射 频锁 相料 位检 测仪 。 6 _ _ 。 一 _ 1 l S C n e t II N q l l S C n e t I I N N l l S C n e t I I N q e I 爪 爪 l l 个 个 S C n e t I I 网络 一 主 冗 主 控 余 控 控 : 制 制 制 卡 站 : 图 l J X - 3 0 0 X P S C n e t网络结构 5 )烟气检测分析仪表根据检测 内容 ,分别选用氧量分析仪和在线连续检测烟气分析系统 。 6 )执行机构采用智能型电动执行机构。 表 1 信 号卡件配置及 I O点数 3 We b F i e l d J X 一 3 0 0 X P D C S控制系统软件组成 We b F i e l d J X 一 3 0 0 X P系统 的软件 采用 中控 自主 开发 的 Ad v a n t r o l P r o软件 包 。它 主要 由 2大部 分 组 成 ,一 部分 为系 统组 态软 件 ,包括 :用 户授 权 管理 软件 、系统 组 态软 件 、图形化 编程 软件 、语 言编程 软 件、流程 图制作软件 、报表制作软件、二次计算组态软件等 ;另一部分为系统运行监控软件 ,包括 :实 时 监控 软件 、数 据服 务软 件 、数据 通讯 软件 、报 警 记 录软件 、趋 势记 录软件 等 。系统 组态 软件 通常安 装 在工 程 师站 ,系统运 行监 控软 件安 装在 操作 员站 和运 行 的服务 器 、工程 师站 中。 4 7 5 t h燃煤锅炉控制 系统 的功能 4 1 检 测 、控 制设计 范 围 1 )7 5 t h高温、高压煤粉炉、煤粉制备与输送系统 、水处理系统 、除渣、除尘系统、除 S O 系统 、 锅炉燃烧系统等以及相关辅助系统正常生产过程的监视与控制 。 2 )生产 过程 系 统设施 的安全 启动 、停 止 和运行 。 3 )炉膛 自动吹扫、生产过程系统异常状态报警及联锁保护、锅炉熄火保护及紧急停炉 。 4 2 主 要监 测参 数 对 工 艺生 产过 程 中的 主要参 数如 :主给水 温 度和 压力 、汽包 压 力和水 位 、过热 器 出 口蒸 汽温 度和压 力 、排烟含氧量、炉膛 出口烟气温度、空气预热器出口烟气温度、空气预热器出I= 1 热风温度 、磨煤机热 风进风温度、煤粉仓中煤粉温度、气粉混合物温度、炉膛烟气压力 、空气预热器进出口烟气压力 、一二 次风压 、鼓 、引风机负荷电流、煤粉仓粉位、给水流量 、蒸汽流量、锅炉辅机轴瓦温度及轴承振动等实 施集中监测 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石 油机 械 工 程 2 0 1 3 年 3月 4 3主要调 节控 制参 数 主要调 节控制 参数 包括 :锅炉 汽包 水位调 节 、过热 蒸汽 温度及 压力调 节 、炉膛 负压调 节 、制 粉 系统 调 节及 锅炉 燃烧 过程 自动调 节等 。 4 4主要 报警 、联锁 保护信 号 包括 :过热蒸汽温度高低限报警 、炉膛压力高低限报警 、高低限联锁保护 、给水压力低限报警、主 燃料跳闸、鼓风机故障时 自动切断燃料供应 、自动调节系统故障、及 D C S故障报警 。 4 5远程控 制 对生产 运行 过程 中主要 调节 控制部 分 、启停 过 程 中辅 机 、阀 门、挡 板在 控 制 室 内 由 D C S系统 实 施 安全 的远程 操作 控制 。 5 锅炉汽包水位调节的主要任务 锅炉汽包 给水 自动调节 的主要 任务是维 持汽包水 位在允许 范围 内变化 。影 响水 位变化 的主要 因素有锅 炉的蒸发量 、给水流量 和燃烧率等 。当蒸汽流量突然 增大 时 ,由于汽 包水位对 象是无 自平衡 能力 的 ,这 时 水位应按积 分规律下 降。但 是 当锅炉蒸发量 突然增加时 ,汽包 水面下 的汽泡容积 也迅速增 大 ,即锅 炉 的蒸 发强度增加 ,从而使水位 升高 。因蒸发强度 的增 加是有一定 限度的 ,故汽 泡容积增 大而 引起 的水 位变化是 惯性环节 的特性 。实 际水 位变化 的趋势是 两种特性 的迭加 。由此可 以看 出,当锅炉蒸汽 负荷变 化时 ,汽 包 水位 的变化具有特殊 的形 式 :在负荷 突然 增加时 ,虽然 锅炉的给水流量 小于蒸 发量 ,但 开始 阶段 的水位 不 仅不下 降 ,反而迅 速上升 ( 反之 ,当负 荷突 然减小 时 ,水 位反而 先下 降) ,这 种现象 就是 “ 虚假 水位” 现 象 。另外 ,给水流量 和燃 烧率扰动 由于水 面下汽泡 的原 因 ,也能产生 虚假水位 ,因此给 水控制 系统不能 单 单 以汽包水位 为被 调量 ,为 了减少或抵 消虚假水位现象 ,就必须采用三 冲量 调节系统 。 所谓三冲量 ,就是指汽包水位、蒸汽流量和给水 流量 。蒸汽流量和给水流量是引起水位变化的原 因 ,蒸 汽流 量作 为水位 调节 的前馈 信号 ,当蒸 汽 流量 改变 时 ,调 节器 立 即 动作 ,相 应地 改 变 给水 流 量 , 而 当给水流量 自发地 变化 时 ,调节 器也 立 即动作 ,使给 水流量 恢复 到原 来数值 ,这 样就有效 控制 了虚 假 水位的影响。给水控制是串级调节系统 ,主调节器接受水位信号 ,对水位起校正作用,是细调 ;其输出 作 为 副调节 器 的给定值 ,副调节 器 的被 调量 是给水 流量 , 目的是快 速 消除来 自水侧 的扰 动 。 6 现场应 用效果分析 操作人 员 在控制 室通 过操作 站 对 工艺 运 行 情 况进 行 集 中监视 和 控 制 。锅 炉燃 烧 系 统 、锅 炉制 粉 系 统、点火油系统、除氧器系统等流程及运行参数通过监控画面很直观的显示 出来 ,通过 鼠标和操作员键 盘的配合使用 ,操作者可以方便地完成各种监控操作 。操作人员点击画面上各工艺系统或设备操作 “ 激 活 ” 区 ,将弹 出式 流程 图 ,按操 作 提示进 行生 产操作 。在 每个 流程 图画面 的下方 有 6个按钮 ,点 击各个 按钮将进入相应的画面 ,以监控其它运行参数。 除上述在操作员站上进行的全 C R T操作方法以外 ,在控制室设有紧急操作 台,以备系统停电、控 制系统故障 、紧急休风时的应急处

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