模拟量控制系统(MCS)调试措施.doc

模拟量控制系统(MCS)调试措施1 编制目的编制本措施的目的，是为了规范MCS系统的调试工作，提高热工自动调节系统的调试质量；使MCS系统的调试工作有计划、有条理地进行，避免失误和遗漏,以保证机组整体调试工作的安全顺利实施。2 编制依据火电工程启动调试工作规定电力工业部建设协调司（1996年版）火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程 电力工业部（1996年版）火电工程调整试运质量检验及评定标准电力工业部建设协调司（1996年版）模拟量控制系统负荷变动试验导则 电力工业部建设协调司（1996年版）MCS控制系统功能设计说明书 新华控制公司；MCS控制系统组态逻辑图新华控制公司；西北电力设计院有关图纸、资料；新华控制公司XDPS-400e技术资料及图纸；大唐甘谷电厂300MW机组锅炉运行规程；大唐甘谷电厂300MW机组汽轮机运行规程。3 调试对象及简要特性介绍大唐甘谷电厂2*300MW机组MCS协调控制系统采用XDPS集散控制系统实现，其控制功能由XDPS 系统相应控制器柜及相应的扩展柜和构成控制回路的外围测量变送设备、执行机构共同完成；每一个调节回路的控制策略组态于相应的控制器中，而控制状态切换都由其中的切换逻辑自动完成。 机炉各调节系统的手动操作及手/自动的切换，可由运行人员在CRT画面进行。MCS系统包括单元机组机、炉主控系统及相关的子系统和辅助控制系统两大部分。3.1 单元机组机、炉协调系统：主要任务在于建立电网调度、锅炉和汽机控制系统之间的有机联系，协调机炉的运行，共同适应外界负荷的要求；根据机组主、辅机的运行状况，确定机组带负载的能力，提高机组的负荷适应性；形成机组负荷指令。3.1.1协调控制方式 协调控制分MAN、BF、TF、CCBF、CCTF五种方式：3.1.1.1 MAN方式MAN方式即锅炉主控、汽机主控都在手动方式。3.1.1.2 BF方式 BF方式炉跟机，即锅炉控制主汽压力，汽机主控在手动方式。3.1.1.3 TF方式 TF方式机跟炉，即汽机控制主汽压力，锅炉主控在手动方式。3.1.1.4 CCBF（炉跟机）方式 CCBF方式即汽机控制功率，锅炉控制压力。这是一种控制功率为主的综合控制方式，机组指令按比例直接作用到汽机主控、锅炉主控。功率偏差、DEB与热量信号偏差作为细调。为了限制过多施放蓄热，在汽机主控设计压力拉回回路。3.1.1.5 CCTF（机跟炉）方式 CCTF方式即锅炉控制功率，汽机控制压力。这是一种控制压力为主的综合控制方式，机组指令按比例直接作用到锅炉主控、汽机主控。功率偏差、主汽压力偏差作为细调。这里用功率偏差对主压力控制进行前馈，在保证主压力稳定的前提下，减小功率偏差。3.1.2锅炉主控方案 锅炉主控分二种工况：1）炉跟机主调输入：机组指令为前馈信号，DEB信号与热量信号相比较。付调输入：主调输出作为燃料指令；燃料量作为反馈。2）机跟炉主调输入：机组指令为前馈信号，同时与实发功率相比较。付调输入：主调输出作为燃料指令；燃料量作为反馈。3.1.3汽机主控 汽机主控在BF方式下控制功率，当机前压力偏差超出范围，进行方向闭锁，闭锁失败进行压力拉回。在TF方式下控制机前压力（RB过程采用TF方式）。当DEH RB接口动作，汽机主控跟踪负荷参考。3.1.4引风系统引风控制主要任务维持炉膛压力稳定，本系统设计防内爆、方向闭锁和联锁保护功能。引风系统采用静叶控制。1） 防内爆发生MFT瞬间炉膛压力急剧下降，可能发生炉膛变形。因此一旦发生MFT，引风调节机构按送风执行器指令比例减小，30秒后逐步恢复。2） 送风机跳闸影响 送风机跳闸对炉膛压力影响较大，采用比例前馈适当减小引风量，可以有效地抑制炉膛压力波动。3） RB切除燃料影响 RB发生时切除给煤机（BMS），同时引风调节前馈关，关的幅度与切除燃料量成比例。4） 非线性控制 炉膛负压影响因素较多，波动也很频繁。对于较小波动（偏差小于20Pa）不调节，偏差小，增益小；偏差大，增益大。这样有利于运行工况稳定。5） 方向闭锁 炉膛压力高于80Pa,送风控制增闭锁、引风控制减闭锁；炉膛压力低于-200Pa,送风控制减闭锁、引风控制增闭锁。6） 启停磨影响磨的启停对炉膛压力影响较大,为此本系统设计了动态前馈。7） 执行机构动作方式采用两台风机调节静叶控制炉膛压力。采用平衡算法控制，由A、B侧引风机动叶一起控制炉膛负压。两台引风机动叶的开度设有平衡控制。在两台引风机动叶全投入自动的情况下，可通过B引风机动叶手操器上的偏置按钮人为调节两台风机动叶开度的偏差；在一台自动，一台手动的情况下，改变手动控制的动叶的开度，会自动调整处于自动的动叶开度，以维持总的开度不变。3.1.5送风控制保证燃料在炉膛中充分燃烧是送风控制系统的基本任务。本机组的送风系统中，一、二次风各用两台风机分别供给。一次风通过制粉系统并带粉入炉，一次风的控制涉及到制粉系统和煤粉的喷燃的要求，所以锅炉总风量主要由二次风控制。本系统包括氧量校正，并具备完善的方向闭锁和连锁功能。1） 风/煤限制采用风量与燃料信号转换为统一工程量，可以方便地实现风/煤方向闭锁。2）预喘振保护（轴流风机） 预喘振保护采用风机出口风量与出口压力关系。具体做法：在风机特性曲线上逼近喘振点做一条预喘振曲线。在正常工况下，风量对应的出口压力远远低于预喘振压力。（当某种原因使风机出口压力达到预喘振压力，该风机动叶超驰关3%，同时该风机增闭锁；5秒后预喘振信号未能消除，该风机控制切手动，同时声光报警）3）风量指令采用DEB信号静态表达式：（P1PT）PS作为风量指令，当PT与PS偏差大锅炉主控切手动（已设定手动工况PS跟踪PT）或高加解列、单阀/多阀切换P1变化大，对风量指令进行20秒保持。当机组发生RUNBACK，用首级压力P1作为风量指令，有利于系统稳定。4） 氧量控制通过修正风量给定值来控制氧量。风量给定值 = 主控设定的风量指令 氧量调节器指令其中，氧量调节器指令折算为风量偏置，并限定在一定的调节范围内。氧量定值为机组负荷指令的函数，遵循低负荷高氧量、高负荷低氧量的原则。运行人员还可通过调节氧量设定的偏置来微调氧量定值。5） 执行机构动作方式由两台送风机的动叶调节总风量，采用平衡算法控制。在两台送风机动叶全投入自动的情况下，可通过B送风机动叶手操器上的偏置按钮人为调节两台风机动叶开度的偏差；在一台自动，一台手动的情况下，改变手动控制的动叶的开度，会自动调整处于自动的动叶开度，以维持总的开度不变。3.1.6二次风控制二次风挡板控制锅炉风箱/炉膛差压，主要由辅助风挡板控制；油辅助风挡板在该层油投运时，根据燃油压力控制；当油未投运时，参与风箱/炉膛差压控制；在油层点火时，置点火位；煤辅助风根据相应煤层负荷设置，即为容量风指令的函数。锅炉吹扫、或MFT时，二次风挡板根据BMS系统要求进行控制。3.1.7一次风控制本机组有独立的一次风机（二台）提供制粉系统所需风量，并带粉入炉。一次风压为比例积分构成的单回路控制系统，B侧S/MA算法模块的偏置作为平衡一次风机出力。并具备完善的方向闭锁和连锁功能。3.1.8汽包水位控制 本机组采用三台50%锅炉额定容量的电动给水泵，电泵出口有主阀及其旁路阀。给水控制系统通过对泵速和阀门的配合控制来保持汽包水位。给水控制系统包括给水泵与旁路给水阀，作为全程控制系统。为适应机组的各种运行方式，设计多回路变结构控制系统。 机组在启动和低负荷时，由一台电泵向锅炉供水。这时给水调节系统按单冲量方式工作。当锅炉给水量很小时，电泵运行在较低转速，用出口旁路阀调节给水量。当旁路开度达90%时，主阀自动打开，给水量转为电泵转速控制。当负荷大于15%，转为三冲量控制（即电泵采用三冲量控制）。正常运行时，两台泵，三冲量控制方式。备运泵处于后备抢水状态。3.1.9汽温控制系统1）过热汽温 过热汽温分二级控制。控制方式为串级，其主环为比例积分微分、付环均为比例积分调节。（1）抗积分饱和功能由于汽温调节对象的惯性和延迟大，调节特性差，使主调容易发生积分饱和现象，从而使系统动作迟缓。为此，采用付调输出限值启动抗积分饱和功能。（2）前馈功能 顶层磨启动，增加喷水量； 加燃料，增加喷水量； 蒸汽量增加，减小喷水量；（3）逻辑功能MFT强关减温喷水阀。 RUBACK发生时，发一个超驰脉冲关减温喷水阀。 当喷水阀指令大于5%时，打开喷水截止阀。喷水阀指令小于3%时，关闭喷水截止阀。 （4）同时也可采用二阶相位补偿等先进控制策略来实现汽温的调节。 2）再热汽温再热汽温控制以燃烧器摆角调节为主，辅以微量喷水控制汽温。摆角采用离散方式控制，根据汽温偏差，相应的调整摆角指令。当汽温偏差超过一定值后，摆角指令不再变化，此时，需要依靠喷水减温进行控制。再热汽温喷水控制方式为串级，其主环为比例积分微分、付环均为比例积分调节。3.1.10除氧器控制系统1）除氧器水位除氧器水位采用全程控制系统，在给水流量小于15%时（低负荷），由单冲量控制水位，当给水流量大于20%时，自动切换到三冲量控制。三冲量控制采用前馈反馈复合控制方式，当进出除氧器工质平衡，其水位不会变化。进出除氧器工质为：g1+g2 = g3g1给水流量；g2凝结水回水流量；g3凝结水流量。通过左侧前馈信号，提前消除扰动，减小对象大惯性的不利因素。2）除氧器压力机组正常运行时，除氧器滑压运行，其压力随抽汽压力变化而变化。在机组启、停和低负荷运行时，需要用辅助蒸汽向除氧器供汽，以维持除氧器压力。此时用辅助蒸汽供汽管道上的压力控制除氧器压力，使其不低于最低压力（用户提供）。当四抽压力超过此压力，四抽电动门打开，压力调门逐步关闭。3.1.11制粉系统调节整个制粉系统主要有以下几个调节回路：(1) 差压信号在磨的大罐底部装有两个差压测量装置，驱动端、非驱动端各一个。装置由下向上对煤粉出恒定流量的气流，通过测量煤粉层上面与气流下端的差压，可测得煤粉的料位。差压测量装置定期进行吹扫，防止煤粉堵塞。在吹扫过程中，差压信号无效，此时应保持吹扫前测量值，待吹扫结束一端时间后，信号才有效，此时可恢复使用测量的信号。4）磨机出口温度控制磨的出口温度通过进入磨机的一次风温控制。通过调节一次冷风、热风挡板来配比一次风温。在调节冷、热风挡板时，应保持总一次风量不变以保证磨机负荷基本不变。通过试验确定冷、热风挡板的特性，控制冷风挡板，热风挡板随动。3.1.12 给水泵再循环阀控制给水泵再循环阀控制保证给水泵的入口流量不低于允许的最小流量，防止发生汽蚀。在一定的给水泵转速下，对应有允许的最小入口流量，加一定的正向偏置以提高给水泵运行的安全性。3.1.13高加水位控制单回路调节。通过调节疏水阀的开度，高加水位。控制回路手动时，水位设定值跟踪实际水位。投入自动后，可由运行人员设定。高加水位高于限值时，强制全开疏水阀。3.1.14低加水位控制单回路调节。通过调节低加正常疏水阀（逐级疏水）及紧急疏水阀的开度，控制低加水位。为避免两个阀门都投入自动时同时调节水位，造成水位控制的不稳定，紧急疏水控制阀的设定值比正常疏水的定值大一些。这样，只有当正常疏水阀调节不过来时，紧急疏水阀才参与调节。控制回路手动时，水位设定值跟踪实际水位。投入自动后，可由运行人员设定。3.1.15主要调节系统包括：1) 锅炉燃料调节系统2) 锅炉送风调节系统3) 锅炉炉膛负压调节系统4) 锅炉给水调节系统5) 锅炉过热汽温度调节系统6) 锅炉再热汽温度调节系统7) 燃油流量调节8) 锅炉一次风压调节9) 磨煤机一次风量调节系统10) 磨煤机出口温度调节系统11) 除氧器水位调节系统12) 凝汽器热井水位调节系统13) 低加水位调节系统14) 暖风器输水箱水位调节系统15) 汽机高压旁路出口温度调节系统16) 汽机低压旁路出口温度调节系统17) 汽机再热蒸汽压力调节系统18) 汽机轴封压力调节19) 汽机轴封减温器温度调节20) 高加水位调节21) 辅助蒸汽联箱压力调节22) 连续排污扩容器水位调节23) 生水加热器温度调节24) 凝结水再循环最小流量调节25) 汽机背压调节26) 其他单冲量调节系统等4 调试的组织及分工新华控制公司负责XDPS系统硬件、软件及其组态编程、调试等技术服务；安装单位负责安装、单体调试和消缺；甘肃电力科学研究院热工室负责系统联调；大唐甘谷电厂负责运行操作。5 调试应具备的基本条件参见DCS系统调试措施 6 调试的方法及步骤在完成DCS系统调试措施中所列的基本调试项目后，针对MCS系统进行下列步骤的调试。6.1 汽包水位测量平衡容器尺寸和安装位置核对检查。6.2 汽包水位测量的压力、温度补偿计算检查。6.3 配合锅炉专业，进行一次风量和二次风量测量装置的标定。6.4 氧量测量装置的检查。6.5 检查燃烧系统电动执行机构动作特性，根据系统调节需要确定控制器内部参数设置。6.6 检查摆动喷燃器动作特性。6.7 协助新华控制公司做好调节回路内部软件参数的设置。 6.8 对各调节回路软件组态进行检查调试，核查调节系统的动作方向、各种运行方式间的切换及各子系统之间相互作用的逻辑关系等；对发现的问题进行修改、处理，使系统能够按设计意图和运行要求正确动作，并做好记录。6.9 做模拟量调节回路开环静态试验,根据工程经验设置调节参数。6.10 进行MCS系统与DEH系统间联络信号的联动试验，根据系统调节要求调整输出脉冲的脉冲宽度等参数,完成系统静态调整。6.11 核对MCS系统与SCS、FSSS系统间接口信号，并完成各系统间的静态联合调试。6.12 检查变送器、取样装置及各种检测元件的安装情况和校验记录。6.13在汽包上水阶段视现场条件做给水调节阀特性试验，以检查其漏流量、线性度及变差，做好记录。6.14 在锅炉点火、冲管阶段投入汽包水位变送器和其它可以投入的变送器，检查仪表管路的严密性；检查各温度、压力、液位和流量测量和显示的正确性，发现错误及时处理，并做好记录。6.15 在机组负荷大于10以上、负荷稳定,且条件许可时做有关调节系统的动态特性试验。6.16 根据机组启动各阶段的要求,在条件具备时逐步投入相应的调节系统，进行系统调节参数的动态整定。6.17 在负荷大于80以上、负荷稳定时，初步完成MCS系统各相关子系统的投运整定工作,检查调节质量，修正整定参数，根据运行工况做扰动试验，提高调节品质。6.18 检查主控系统各参数的跟踪及设定状况和各信号传递通道的参数设置，为主控系统的试投运做准备。6.20 主控系统的试投 6.20.1 在机组运行工况稳定、条件许可时,选择CCBF（或CCTF）方式进行MCS系统协调功能的试投,整定主压力、功率控制回路及两者之间的协调通道；并通过扰动试验细调调节参数，提高调节品质。6.20.2 进行CCBF向CCTF调节方式之间（或CCTFCCBF）的切换,应无扰进行；整定CCTF（CCBF）方式下的主压力、功率控制回路及两者之间的协调通道；并通过扰动试验细调调节参数，提高调节品质。6.20.3 检查频率校正作用。6.20.4 检查在机