和利时MACS V控制系统在450th循环流化床锅炉中的应用（精品论文） .pdf

熏粤 和利时m a c sv 控制系统在4 5 0 t h 循环流化床 锅炉中的应用 钟金金1 程波1 钟筱琦2 1 中国联合工程公司 杭州3 1 0 0 2 2 2 中国电力工程顾问集团华东电力设计院 上海2 0 0 0 6 3 摘 要 以浙江嘉化能源化工股份有限公司兴港热电厂背压热电机组节能技改项目 6 撑锅炉 汽机 为背景 结合 循环流化床锅炉的运行特点及控制要求 介绍和利时m a c s v 系列分散控制系统的应用及实现的功能 关键词 d c s 过程控制 循环流化床锅炉 中图分类号 t p 3 9 3 0 a p p l i c a t i o no fh o i l y s y sm a c s vc o n t r o is y s t e mi n4 5 0 t hc f bb o i i e r z h o n gj i n j i n l c h e n gb 0 1 z h o n gx i a o q i 2 1 c h i n au n i t e de n g i n e e r i n gc o i n p a n y h a n g 出o u3 1 0 0 2 2 c h i n a 2 e a s tc h i n ae 1 e c t r i cp o w e rd e s i g i lh l s t i t u t e c h i n ap o w e re n g i n e e 血gc o n s u l t i n gg m u p s h a n 曲a i2 0 0 0 6 3 c h i n a a b s t r a c t t a k i n gt h ee n e r g y s a v i n gt e c l l i l o l o g i c a l 仃a n s f o n n a t i o np r o j e c t 6 b o i l e r t u r b i n e o fb a c kp r e s s u r et h e 肌a l p o w e ru i l i ti nx i n g g a n gp o w e rp l a mo fz l l e j i a n gj i a h u ac h e m i c a le n e r 斟l i r n i t e dl t d a sb a c k 伊o u n d c o m b i n i n gw i t ht h eo p e r a t i n gc h a r a c t e r i s t i c sa n dc o n t m lr e q u i r e m e n t so fc i r c u l a t i n gn u i d i z e db e db o i l e r t h e 叩p l i c a t i o na n d 劬c t i o n so fh o l l y s y s m a c svs e r i e sd i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e ma r ei n 虹d d u c e d k e y w o r d s d c s p r o c e s sc o n 仃o l c i r c u l a t i n gn u i d i z e db e db o i l e r 0 引言 浙江嘉化能源化工股份有限公司兴港热电厂背 压热电机组节能技改项目 6 锅炉 汽机 是扩建项 目 扩建了1 台6 锅炉和1 台6 汽机及其电厂配套 辅助系统 其中6 锅炉是由美国f w e c 公司生产的 4 5 0 t l l 高温高压循环流化床锅炉 6 汽机由德国西门 子公司生产的c b 4 5 抽背汽轮发电机组 项目选用的d c s 为杭州和利时自动化有限公司 的m a c sv 系统 采用安全可靠的f m 系列硬件模块 以及实时高效可靠的冗余控制器 能快速准确地完成 i o 信号处理 p i d 调节 逻辑控制 顺序控制 网络通 信处理等功能 该系统具备高度的灵活性和可扩展 性 能适应复杂的应用要求 是一套全数字化 结构灵 活 功能完善的新型开放式d c s 1m a c sv 控制系统配置 该项目汽机 发电机的控制是由汽机厂提供的汽 轮发电机控制系统 t c s 完成的 d c s 与t c s 数据交 作者简介 钟金金 1 9 8 7 一 硕士 工程师 从事电厂热控 设计工作 收稿日期 2 0 1 3 0 9 1 6 换通过0 p c 来实现 故m a c sv 控制系统主要控制 6 锅炉 汽机除氧给水及减温减压 除灰 布袋除尘 空压站及输煤系统 该项目的点数共计3 3 4 2 点 具体分布如表1 所示 表1系统控制点分布表 该项目配置了系统主机柜7 个 系统扩展柜4 个 具体分为3 个域 即0 域 锅炉汽机系统 1 域 输煤系统 2 域 除尘系统 自动化应用2 0 1 42 期 4 2 万方数据 d c s 控制系统 二 0 域锅炉部分设3 个控制站 1 0 1 1 1 2 站 及1 个1 2 站扩展柜 汽机除氧给水及减温减压部分 设1 个控制站 1 3 站 及1 个1 3 站扩展柜 晰域部 分的控制柜布置在主厂房3 控制室 原删5 机组的 控制室 的电子机柜间中 6 锅炉设2 个操作员站及 1 个工程师站 6 汽机设1 个操作员站 1 域输煤系统设2 个控制站 榔 4 5 站 及1 个4 5 站扩展柜 在输煤控制室设置远程控制站 在 主厂房运煤跨设置输煤系统远程i o 站 输煤系统设2 个操作员站 其中1 个兼工程师站 2 域除尘系统设1 个控制站 4 6 站 及1 个4 6 站扩展柜 在原除尘控制室设置远程控制站 除灰 布 袋除尘等公用系统设1 个操作员站 兼工程师站 每个i 0 控制站对应一个i 0 控制柜 每个i o 控 制柜由2 个主控单元 互为备用 主从冗余 以及电源模 块 f m l 4 8 c 模块 8 路大信号模拟量输入模块 f m1 5l a 模块 8 路模拟量输出模块 f m l 6 1 d 模块 1 6 路开关量 输人模块 f m l 7 1 b 模块 1 6 路开关量输出模块 f m l 4 3 e 模块 8 路热电阻模拟量输入模块 等组成 还设 置了1 个电源柜 由l 路厂用电和1 路u p s 电源供电 m a c sv 控制系统配置如图1 所示一 i t i h 彬 二 e m 川 星帮旦尹擎呈早磐笋 图1 控制系统配置 2m a cv 控制系统实现的功能 2 1 数据采集系统 d a s d a s 连续采集和处理所有与机组有关的重要测 点信号及设备状态信号 能及时向操作人员提供有关 的运行信息 实现机组安全经济运行 一旦机组发生 任何异常工况 及时报警 提高机组的可利用率 d a s 实现下列功能 1 显示 可以显示各种流程图画面 如汽水系 统 烟风系统 燃烧系统 点火系统 除氧给水系统图 等 包括操作 成组 棒状图 报警显示等 2 制表记录 包括定期记录 事故追忆记录 事 4 3 n j f c h i n a c a a a c o m 自动化应用 故顺序 s o e 记录等 3 历史数据存储和检索 4 性能计算 5 打印功能 包括定时打印制表 请求打印 事 故追忆打印以及l c d 画面拷贝等 2 2 模拟量控制系统 m c s 该项目4 5 0 讹循环流化床锅炉的m c s 设有下列自 动调节系统 锅炉主控 总风量调节 燃料量调节 一次风 量调节 二次风量调节 二次风压调节 氧量调节 床温调 节 石灰石调节 启动燃烧器风量调节 点火油量调节 炉膛压力调节 锅炉汽包液位调节 主蒸汽温度调节 高压返料风压力调节 底渣排放量调节 除氧器水位和 压力调节 减温减压器出口蒸汽温度和压力调节 2 3 顺序控制系统 s c s 顺序控制定义为按预先设定好的顺序或按一定 逻辑设定的顺序使控制动作逐次进行的控制 该项目 4 5 0 t l 循环流化床机组配有大量辅机及设备 如一次 风机 二次风机 高压返料风机 引风机 给煤机 石灰 石给料机 排渣机 电动给水泵 电动给水泵液耦润滑 油泵 疏水泵及吹灰器等等 辅机及设备的程序启停 和机组的联锁保护由s c s 实现 项目顺序控制子组项包括 一次风机 二次风机 返料风机 引风机 燃料配给系统 给石灰石系统 底 渣排放及输送 锅炉排污疏水 电动给水泵 除氧器 高压加热器 疏水系统 锅炉辅机安全联锁保护等 s c s 系统设置锅炉启动顺序为 返料风机一引风 机一一次风机一二次风机一称重式给煤机一石灰石 给料机 锅炉停炉顺序为 石灰石给料机一称重式给 煤机一二次风机一一次风机一引风机一返料风机 2 4 锅炉炉瞠安全监控系统 f s s s f s s s 的主要功能是保护锅炉炉膛的安全以及保 护锅炉锅内的工况 避免发生爆炸事故 f s s s 包括燃 烧器控制系统 b c s 和燃料安全系统 f s s 和利时m a c sv 的f s s s 能实现如下功能 1 炉膛吹扫 锅炉每次冷态启动前或当总给料跳 闸且无任何燃烧器在运行时 对炉膛进行通风吹扫 2 锅炉冷态启动 a 管道燃烧器点火 在炉膛吹扫完成 锅炉联锁 正常且没有主燃料跳闸 m f t r 信号 炉膛已通风 油 温油压正常 油枪到位 没探测到火焰等条件下 进行 管道燃烧器点火 使床温按照升温曲线上升 b 锅炉暖炉 调节管道燃烧器的油量和风量控 制床温升温 并监视汽包水位 汽包金属壁温度和上 下转第5 9 页 万方数据 变频节能及软起动系统 合 能实现快速调节响应 上海施耐德日盛变频空压 机工频和变频供气压力对比如图1 所示 日m 图l变频控制与工频控制对比图 2 提高压力控制精度 变频闭环控制系统实现 了精确的压力控制 使压缩机的空气输出与用户空气 系统所需的气量相匹配 变频控制电机速度的精度较 高 所以它可以使管网的系统压力变化保持在0 2 b a r 以内 有效地提高了工况的质量 3 空压机启动无冲击 保护电气设备 变频器具 有软启动器的功能 启动电流最大在额定电流的1 2 倍 以内 与工频启动一般在额定电流的6 倍以上相比 启 动冲击很小 对整个机械系统的冲击也大大减小 4 更好地适应交流电源的电压 变频器采用过 调制技术 在交流电源电压稍低时仍可输出足够的力 矩 驱动电动机工作 电压稍高时 也不会导致输出到 电动机的电压偏高 5 降低空压机的噪音 变频调速改造后 电机运 转速度明显减慢 有效地降低了空压机运行时的噪音 6 延长压缩机的使用寿命 变频器从0 h z 起动 压缩机 起动加速时间可以调整 可减轻起动时对压 缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击 增强系统 的可靠性 使压缩机的使用寿命延长 4 节能经济效益 例如 一台1 1 0 k w 的普通机组 平均产气只占额 定排气量的7 0 一年运行2 0 0 0 h 电费以每度0 6 5 元计 与变频机组相比 普通机组多产生两个损耗 1 空载损耗 3 0 卸载时间 卸载时所产生的空 载电流损耗 4 5 1 1 0 2 0 0 0 0 6 5 6 4 3 5 0 元 年 2 压差损耗 7 0 加载时间 高出2 b a r 压差所带 来的损耗 1 4 11 0 2 0 0 0 o 6 5 2 0 0 2 0 元 年 因此 变频机组较普通机组节能 6 4 3 5 0 2 0 0 2 0 8 4 3 7 0 元 年 变频与工频模式的能耗对比如图2 所示 二 j 蟊 二二二 图2 能耗对比图 参考文献 1 秦曾煌 电工学m 北京 高等教育出版社 1 9 9 8 9 4 1 9 8 2 丑幸荣 固态继电器及其应用 j 电工技术 1 9 9 9 3 1 1 1 3 上接第4 3 页 下壁温差 过热器金属壁温度 烟气温度和汽包压力 等工况 防止非正常情况出现 自动调整锅炉燃烧 改 变风量 燃油流量等 维持汽压 汽温 同时维持床温 在规定范围内 c 投燃料 当燃烧室有足够的床料 所有风机投 运 风箱压力大于最小值 给煤机密封压力正常 锅炉 主联锁正常和床温大于燃料燃烧的最低温度等条件 满足后 可投燃料 3 锅炉热态启动 如果床温低于规定值 对锅炉 进行通风吹扫 如果床温没有满足燃料供给条件时 投 入管道燃烧器 并按冷态启动方式加热锅炉 监视床 温 当床温升至燃料着火条件以上时可投燃料点火 4 锅炉主燃料跳闸 m f t 5 91 n m c h i n a c a a a c o m 自动化应用 下列任一条件满足时 m f r 动作 锅炉自动停炉 汽包水位小于一定值 时间超过规定值 汽包水位大 于一定值 炉膛压力大于一定值 一次风机跳闸 二次 风机跳闸 引风机跳闸 一次风流量小于一定值 返料 风压小于一定值 布风板下一次风小于一定值且床温 大于规定值 床温低于规定值 手动m 兀1 d c s 故障 5 锅炉停炉 参考文献 1 杨庆柏 热工控制仪表 m 北京 中国电