在MAX1000分散控制系统上锅炉燃烧优化指导系统的开发和应用.docx

在 max1000 分散控制系统上锅炉燃烧优化指导系统的开发和应用葛新武宝会褚贵宏师建斌国家电力公司热工研究院 (西安710032)系统功能和特点1(1) 系统的计算机硬件设备采用 max1000 dcs ,如主机 、i/ o 站等 ,使系统简单且安全可靠 ,易于管理和维护 。(2) 软件采用 max1000 dcs 公用接口 ,集成为一体 ,整个系统的人机界面友好 ,易于操作 ,易于修改扩充 。(3) 采用特抗磨且传热性能好的一次测量元件 ,保 证整个系统反应灵敏 ,故障率低 。(4) 画面直观醒目 。风速及煤粉浓度采用运行人 员习惯的柱式棒状画面显示 ,二者一一对应 ,易于观察 与分析比较 ;新增一次风 、二次风火焰模拟切圆画面 ; 附加趋势图等画面供运行人员分析 ,进行燃烧调整 。 锅炉燃烧优化指导系统作为 dcs 的一部分 ,采用 科学的监测手段和优化性能计算 ,弥补和完善了 dcs系统的功能 。图 1 系统结构示意图系统硬件构成2(1) max1000 dcs ;(2) 一 、二次测量元件群体由 4 只二次风测速元 件 、16 只一次风测速元件及 20 只变送器 、40 只温度传感器等组成 。锅炉燃烧优化指导系统是监测燃烧器出口风速 、煤粉浓度等的专用智能系统 。由温度传感器 、风压传 感器 、微差压变送器和 max1000 dcs 等组成 。系统的硬件构成如图 1 所示 ,它主要由两部分组成 。热力发电2000 ( 2) 摘 要 在原锅炉燃烧优化指导系统的基础上 ,又研制出在 max1000dcs 系统上运行的锅炉燃烧优 化指导系统 。该系统具有安全可靠 、易于管理 、人机界面友好 、易于操作 、修改和扩充等特点 ,并采用特 抗磨且传热性能优良的一次测量元件 ,以保证整个系统反应灵敏 ,故障率低 。对其在四川宜宾黄桷庄电 厂成功运行的实例进行了介绍 。 关键词 分散控制系统 (dcs) 风煤比 燃烧优化 锅炉燃烧研究论文3 . 1 应用处理机 (ap)ap 用于信息管理 ,是对系统初始化 、组态和进一 步增强 ap 能力的中心 。在 ap 上能进行 :(1) 对符合控制策略目标的完整系统组态 ;(2) 开发和运行高级的标准或用户的应用程序 ,以 实现更为完善的控制和优化计算 ;(3) 为在线和离线过程的性能分析而收集 、查询 、 通报和归档可选的历史数据 ;(4) 与外部设备连接 ,诸如打印机 、个人计算机和 其他工厂计算机系统 。max1000 dcs 使用标准交互式系统的 unix 操作 系统 支 持 信 息 管 理 机 的 功 能 。对 这 个 通 用 的 环 境 ,max1000 系统增加有 44 个“c”语言和 39 个“fortran” 语言子程序的完整程序库 ,用于访问分散控制系统信息 。本系统数据库 db 包括有 :(1) 模拟量并行输入 api (ana - prarral - in) , 每个 点包括其位号 、量程 、高低报警限值和趋势等 。(2) 模拟量接口板 atb (ana - termin - borad) ,利用 其提供的简便的数据库访问和完整的开发工具 ,在 db内建立 60 个 ana - prarral - in 点 ,其中包括 20 个 4 ma20 ma 的信号点和 40 只 k 型热电偶等 ; 在 db 内建 立 46 个 ana - termin - borad 点 ,其中包括 16 个煤粉浓度 、16 个一次风速 、4 个二次风速和 10 个切圆坐标点等 。用 c 语 言 建 立 燃 烧 优 化 指 导 系 统 的 应 用 程 序 cms。系统应用程序 cms 从 db 读入数据 , 经过优化 性能计算输出至 atb 。通过 unix 环境下的 ap ,开放 接口应用程序管理器 ,集成运行应用程序 cms。本系 统的采样周期定为 2 s ,可变 ,可在命令行参数中设定 如 :cms 2 ( enter) 等 。其接口模式 : main ( argc ,argv) , argc 和 argv 为 main ( ) 的形参 , argc 是指命令行中参数 的个数 ;argv 是一个指向字符串的指针数组 。程序的主函数为 :main (argc ,argv)intargc ;char 3 argv; ;因风速 、煤粉浓度等参数的计算相当复杂 ,因此本 系统的计算部分采取了相对独立的方式 ,即分时运算 , 定时取出源参数 ,计算后再写入 。其接口模式如下 :读出 :if ( (error = in - c - multread (mread) ) ! = 0)2 . 1 max1000 dc smax1000 dcs 系统由 3 个单元组成 ,即工作站 、远 程处理单元 ( rpu) 和光纤数据公路环 。工作 站 可 分 为 图 形 处 理 机 ( gp) 和 应 用 处 理 机(ap) ,采用开放式的软件结构 ,ap 采用 unix 操作系 统 , gp 采用 microsoft windows 95 平台和标准的微机硬 件 。远程处理单元 ( rpu) 包括数据采集和控制功能 ,在机柜 中 的 机 架 上 装 有 i/ o 模 板 和 分 散 处 理 单 元(dpu) ,dpu 是执行全部数据采集和控制功能的核心 部件 。max1000 的光纤高速公路是一个双重 冗 余 的 环 行光纤 ,两个环路同时传输相同的数据 ,但数据流是相 反方向的 。工作站选取最先正确接收的信息 ,以保证 纤路万一断开也无开关切换时间 。2 . 2差压变送器风量测量系统 kybd 系列差压变送器是锅炉燃烧 优化指导系统专用设备 , 采用美 国 sensym 公 司 高 精 度 、高稳定性芯片 ,经精密温度补偿封装而成 。这种两线制微差压变送器具有精度高 ,体积小 ,结构简单 ,性 能稳定等优点 。2 . 3 耐磨温度传感器由于该系统采用温度法进行煤粉浓度测量 ,而混 合器后温度测量元件的耐磨问题成为一次测量部件的核心问题之一 。早期的不锈钢元件在此环境下只能使用 1 h ,第一代刚玉耐磨温度测量元件的寿命也只有 3 个月左右 。为了彻底解决这一难题 ,国家电力公司热 工研究院已研制出第三代专用温度探头 ,其寿命可达3 年以上 ,大大提高了系统的可靠性和实用性 。2 . 4 防磨风速测量元件一次风速测量元件安装在混合器前直管段上 ,以 防止带粉气流堵塞传压孔 ,磨损也较小 ,但使用较长时间以后 ,即使很小的磨损也会对测量元件的流量系数 产生影响 。为了彻底解决这一问题 ,对一次风的靠背 型测速管进行了防磨喷涂处理 ,使其可长期稳定运行 。系统软件构成和设计3系统软件基于 max1000 dcs 系统软件平台 ,根据dcs 结构可分为应用处理机和图形处理机两部 。热力发电2000 ( 2)研究论文于实现 cms 的图形界面 。为使操作简便 ,系统界面风格与原系统保持一致 ,工具栏沿用原系统的工具栏 ,子 菜单改为 cms 系 统 子 菜 单 , 可 以 调 用 该 系 统 任 一 画 面 。组态和修改画面时 ,首先必须在工程师站有足够 的权限 ,才能从 datavue 的运行状态退回到编辑 ( edi2tor) 下 ,创建新的文件 。cms 根据其监测功能可分为4 部分 : (1) 实时风粉棒状图 ; ( 2) 实时风粉切圆图 ; ( 3)趋势图 ; (4) cms 参数监测 。 对燃烧优化指导系统画面组态 ,首先需建立实时风粉棒状图 。采用该柱式棒状图显示风速及煤粉浓度 ,二者一一对应 。该图形处理的另一特色是在 dcs 上实现了一次 风 、二次风模拟切圆 ,这在国内外机组上尚属首例 。目 前 ,国内外机组 dcs 都无此成熟的开发工具和接口 。 作者根据切圆算法 , 制作了 961 幅位图文件 , 动态调用 ,宏观模拟炉膛火焰中心 。关于趋势点的定义 ,可根 据系统功能要求 ,趋势参数每 5 s 存储一次 ,每组数据 可保存 24 h ,每个趋势组包含 4 条曲线 ,作为一个文件 保存 。每幅趋势图只需调用相应的趋势组文件 。ln - c - apperrl ( &error) ;写入 :if ( (error = in - c - multwrit (mwrite) ) ! = 0)ln - c - apperrl ( &error) ; 其中 :ln - c - multread (mread) ln - c - multwrit (mwrite)ln - c - apperrl ( &error)均是 max1000 dcs 提供的系统函数 ,数据结构 mread 、mwrite 的定义如下 :ub ytestatus70 ;struct im - datamread 70 ;mread 68 . list = “ 000”;(ub yte 3 ) 0 ;mread 68 . status =mread 68 . format = 0 ;(ub yte 3 ) 0 ;mread 68 . data =ub ytestatus2 40 ;struct im - data mwrite 40 ;mwrite 36 . list = “ 000”;(ub yte 3 ) 0 ;mwrite 36 . data =mwrite 36 . format = 0 ;应用4mwrite 36 . status =(ub yte 3 ) 0 ;该系统已在宜宾黄桷庄电厂成功运行 ,其主要功能包括 :一次风喷燃器出口流速在线监测 ;一次风煤粉 浓度在线监测 ; 二次风及系统主要运行参数监测等 。系统利用实时风粉棒状图 、动态模拟切圆 、趋势图等方 式直观显示风煤配比及各燃烧器的风粉是否均衡 ,指 导司炉在最佳工况下运行 ,提高了锅炉效率 。4 . 1 实时风粉棒状图图 3 为实时风粉棒状图 。上半部显示 16 只一次 风管的喷燃器出口风速 ( m/ s) 和四角二次总风 1 、2 角 风速 (m/ s) ;下半部显示 16 个喷燃器送入炉膛的煤粉 浓度 ( kg/ kg ,即每公斤风中含多少公斤煤粉) 和四角二 次总风 3 、4 角风速 ( m/ s) 。当风速和煤粉浓度在上下 限范围之中时 ,显示颜色为绿色 ,超过上下限值时 ,显 示颜色为红色 ,以示报警 。画面黄框内用参数形式显示系统运行主要参数 , 包括炉膛负压 、机前压力 、甲再热温度 、乙再热温度 、过 热蒸汽温度甲 、过热蒸汽温度乙 、蒸汽流量 、给水流量 、汽包水位和给水压力等 。画面工具栏中备有系统状态 信息和任务切换热键 ,如点击热键“风粉切圆”可切换 至实时风粉切圆画面 “, 趋势图一”可调用趋势曲线一图 2软件的流程图3 . 2图形处理机 ( gp)gp 用于操作管理 ,对锅炉燃烧过程进行监控并显 示由信息管理装置产生的所有信息 ,系统软件平台采用 windows95 。图形组态软件为 datavue 。datavue 作图功能丰富 ,组态灵活 ,使用方便 ,可用热力发电2000 ( 2)研究论文画面 ,参数监测可调用 cms 参数监测画面 。桷庄电厂顺利投运 ,实践证明效果良好 。因该系统运行简便 ,实时直观 ,可操作性强 ,且一 次测量元件故障率低 ,所以具有良好的应用前景 。该 系统可在老厂 dcs 改造时安装或加装在已运行的 dcs 上 。参考文献1 师建斌等 . 锅 炉 燃 烧 优 化 指 导 系 统 在 电 厂 的 应 用 . 中 国 电 力 ,1997 (7)2 武宝会等 . 锅炉燃烧优化指导系统原理与应用 . 国家电力公司热工研究院培训教材 ,19983 美国 mcs 公司. max1000 dcs engineering manual 2、3 、4 册图 3 实时风粉棒状图葛 新 男 ,1992 年毕业于西安科技学院电气工程系 。任职于国家电力公司热工研究院 ,主要从事锅炉燃烧优化监控工作 。4 . 2 实时风粉切圆图实时风粉切圆图 (图 4) 是以画面形式直观地显示 了一次风 4 层煤粉浓度 ( 灰白色条形图) 、喷燃器出口风速 (兰色条形图) 、四角二次总风速 ( 兰色条形图) 、4 层一次风和四角二次总风的火焰模拟切圆 。它主要监 视每层喷燃器出口流速以及四角二次总风风速是否均 衡 。画面表格内系统运行的主要参数以及工具栏同图 3 。收稿日期1999 - 07 - 12图 4 实时风粉切圆图结论5本系统在 dcs 上的应用是对锅炉燃烧优化指导系统的创新和对 dcs 系统的完善 。首次利用进口 dcs系统开发成功的锅炉燃烧优化指导系统 ,已在宜宾黄热力发电2000 ( 2)信息报道蒲城电厂 3 号炉 汽包材质与制造质量对运行可靠性 影响研究通过评审由国家电力公司热工研究院承担的“蒲城电 厂 3 号炉汽包材质与制造质量对运行可靠性影响 研究”于 2000 年 1 月 20 日在西安通过了由陕西 省电力公司计划发展部主持的评审 。参加会议的 有大专院校 、研究单位及电厂的教授和专家 ,国家 电力公司 、陕西省电力局和热工研究院的领导出 席了会议 。该项目对 sa299 汽包钢板局部碳含量 超标对材料的微观组织和各项力学性能 ,特别是 材料低周疲劳特性的影响进行了深入的研究 ,利 用三维有限元分析方法对锅炉在不同运行工况下 汽包主下降管部位的温度场 、热应力和内压应力 进行计算 ,并对汽包的低周疲劳设计寿命进行了 校核 。与会专家充分肯定了该项研究所做的各项 工作 ,一致认为该项研究达到了国内领先水平 ,对 火电厂锅炉汽包以及石油化工压力容器的寿命评 估具有技术指导意义和推广应用价值 。(热工研究院李益民供稿)measurement and anal ysis of vibration difference on steam turb ine b earingswang yunmin (30)introduced in this paper is a method of vibration difference measurement of steam turbine bearings with a vibration anslysis for a power plant turbine .a quantitative method used to calculate the influence of factors on the standard values ofheateryan j unjie et al (33)based on the theories of hydrodynamics and heat transfer ,the factors influencing on the standard values of heater are investigated ,such as terminal temperature difference , pressure loss of heater ,etc . a method of quantitative analysis is proposed and a simplified model is developed to satisfy the engineering application.arma multi - parameter identification model of power plant thermodynamic process and its ap2hu yong et al (37)pl icationthis paper introduces an auto - regression and moving average model that can be used to present the complicated thermodynamic process of power plants. the parameters of this model can be evaluated by simple auto - covariance function and auto - correlation function. the method is one of the gray system identification mdthods and can be used in multi - parameter off - line identification of the multi - input/ output process. the identification is very accurate and reliable and can be used for on - line iden2 fication in case some small modifications are made .development and appl ication of boil er combustion optimization system in max1000 distributedge xin et al (40)control systema boiler combustion optimization system has been developed and integrated into the max1000 dcs. this system is featured of high reliability ,interface - friendly ,ease tooperation ,modification and expanding. case study is given for successful application of the system at huangjuezhuang power plant in yibin ,sichuang province .appl ication of procontrol p dcs in xibu power plantzhou guohua et al (44)functions of six control systems (mcs ,das ,bms ,scs ,deh ,meh) of no . 3 and no . 4 units in xibu power plant ( shenzhen) are realized by abb procontrol p system. this paper presents an introduction of procontrol p system ,such as system structure ,functions ,applications ,etc .study on water - wall l eakage and damage of spacer plate at boil er bottom slag dischargeli yanlin (48)opening and their improvementno . 1 boiler (dg130/ 3 . 82 - 4) in the thermal power station of karamayi oil refinery was put into operation after modification. one month later ,13 places on twelve water- wall tubes at boiler slag discharge opening were found with severe leakage and the tube spacers were damaged too . analysis snows that it was caused by the inproper op2eration and desigh. some proposals for improvement were put forward.chemical cl eaning of