300MW 循环流化床控制.ppt

300MW循环流化床机组控制技术应用研究 2008年4月 刘友宽 流化概念 当流体向上流过颗粒床层时 其运动状态是变化的 当流速增加到摩擦力使颗粒在床层中自由运动 具有许多类似液体性质 称流态化 概述 300MWCFB机组国内的应用情况300MWCFB机组控制难点分析首台国产化300MWCFB机组的工程建设概况 300MWCFB机组的控制技术特点 CFB锅炉概述双布风板 单炉膛外置床技术灰循环回路和分离器给煤系统和脱硫系统防磨与绝热措施 300MW循环流化床 CFB 锅炉控制对象 300MWCFB锅炉工艺简图 300MWCFB机组的控制技术特点 300MWCFB机组控制技术特点采用DCS作为主控系统针对控制对象的大滞后 控制对象的强耦合 非线性的控制策略 300MWCFB机组特殊控制应用技术简介 主汽过热度 参数变化率实时计算方法防止模拟量测温保护误动的自定义模块实现方法复杂参数的计算软光字牌实现方法DCS控制器控制周期测试方法DEH汽机模型建立及仿真 复杂参数计算 汽包水位单室平衡容器差压测量原理由差压平衡原理有 DP CgL Wg H M Sg L M H H CgL DP WgM Sg L M Wg Sg 其中 C 正压端测量筒至负压水平取样端的正压侧冷凝水密度 为T的函数 若未设计 通常取60 额定汽包压力下的对应值 W 汽包饱和水密度 为PD的函数 S 汽包饱和蒸汽密度 为PD的函数 复杂参数计算 主汽流量计算公式水蒸汽流量计算公式风量公式给水流量 300MWCFB机组特殊控制应用技术简介 DEH汽机模型建立及仿真 300MWCFB机组特殊控制应用技术简介 DEH汽机模型建立及仿真 300MWCFB机组特殊控制应用技术简介 DEH汽机模型建立及仿真 300MWCFB机组特殊控制应用技术简介 变参数调节在燃料等控制系统中的应用燃料控制系统一 二次风量设定值对煤质的修正 机组自动控制系统控制策略的研究与应用 DCS自动控制开关量逻辑设计特点跟踪和无扰自动调节完善的开关量逻辑调节输出带多执行单元的自动分配功能 机组自动控制系统控制策略的研究与应用 机炉协调控制系统直接能量平衡 DEB 协调控制方式汽机侧与锅炉侧的负荷表示与联系一种新的锅炉蓄热系数算法经典DEB400协调控制的锅炉指令算法 机组自动控制系统控制策略的研究与应用 机炉协调控制系统经典DEB400协调控制的不足经典DEB400协调控制的改进基于DEB的首台国产化300MWCFB机组的协调控制 机组自动控制系统控制策略的研究与应用 机炉协调控制系统300MWCFB锅炉自动控制的特点蓄热量大 滞后大 动态响应慢 机组自动控制系统控制策略的研究与应用 协调控制在300MWCFB机组大范围连续滑压变负荷曲线1 负荷从180MW以4 5MW Min炉跟机协调滑压方式升至270MW 实际负荷变化率也为4 5MW Min 主汽压力偏差为 0 8 0 3 MPa 其它各项主参数偏差都在允许变化范围内 达到AGC试验要求 机组自动控制系统控制策略的研究与应用 协调控制在300MWCFB机组大范围连续滑压变负荷曲线2 负荷从300MW以4 5MW Min协调滑压方式降至150MW 实际负荷变化率也为4 2MW Min 主汽压力偏差为 0 5 0 8 MPa 其它各项主参数偏差都在允许变化范围内 达到AGC试验要求 300MWCFB机组协调控制系统 第二类协调控制方式的协调方式以3 ECR MIN设定负荷变化率 15 ECR的负荷变动曲线记录 实际负荷变化率达2 9 ECR min 压力偏差为 0 57 0 01 MPa 各项指标满足要求 300MWCFB机组协调控制系统 第二类协调控制方式的在协调方式做18MW的一次调频动态试验曲线 此时锅炉指令采用原经典的DEB400算法 且在定压方式下试验 煤量变化了120t h 若为滑压方式会变化会更多 主汽压力变化了0 4MPa 300MWCFB机组协调控制系统 第二类协调控制方式的在协调方式做18MW的一次调频动态试验曲线 此时锅炉指令采用改进的算法 且在滑压方式下试验 煤量变化了60t h 主汽压力变化了0 5MPa 300MWCFB机组协调控制系统 双床床压偏差自动控制特点300MWCFB锅炉采用裤叉型双燃烧室 常简称床 燃烧室上部是连通的 实际运行时两床中的物料流化后存在动态交换一次风经母管从两燃烧室底部分别进入 流化两床的物料 进行循环燃烧为保证锅炉的安全 经济燃烧 降低厂用电率消耗 必须要控制好燃烧室下部差压 床压 在合适值但基于上述工艺流程设计 给控制带来以下问题 双床床压的无自平衡能力状态 当双床某侧的物料因动态流化使床压增高 若床的入口一次风调门保持不动 则床压高的一侧阻力增大使进入的一次风量减小 另一侧的一次风量增大使物料吹离本侧 形成正反馈的 雪崩 现象 发生所谓的 翻床 为防止翻床必须控制双床的入口一次风量 根据双床床压偏差 调整两床一次风量 使两床床压偏差趋于零 同时要保证总一次风量与负荷相适应 300MWCFB机组协调控制系统 第一类双床床压偏差自动控制系统两台一次风机入口导叶调节总一次风量 燃烧室入口一次风门调节一次风压和两侧一次风量偏差运行时需人工不断设置压力定值和风量偏差定值 若设置不当或调整不及时 可能造成风量低保护动作 翻床等事故发生 300MWCFB机组协调控制系统 第二类双床床压偏差自动控制系统双床床压全自动控制 两台一次风机入口导叶调节一次风母管与两床平均床压之差 两侧燃烧室入口一次风门构成串级调节 主调量为两床床压偏差 副调量为各自的一次风量调节全自动化 安全可靠 无需人工干预 只要排渣及时不使床压过高 就可长期稳定运行 分配控制 提出一种新的自定义分配控制算法 在CFB锅炉主要模拟量控制系统中得到广泛应用概念 分配控制是应用在同类设备共同调节的系统中 互相间的协作控制 a 系统自动控制状态下手动偏置的无扰设置 b 自动适应同类设备共同调节时 不同运行方式时的调节参数 c 自动适应设备失效时的取消分配 d 系统投备用设备调节的自动跟踪 e 偏值的自动调节输入 分配控制 应用效果a 正常运行时分配精度极高 响应时间快速 算法组合灵活高效b 极端工况下 如RB工况下和大负荷扰动工况下有极佳的控制性能c 新算法更能能适应CFB锅炉的特殊要求 分配控制 实例 分配父模块组态图 分配控制 实例 分配子模块组态图 分配控制 实例 采用分配控制的汽包水位调节在负荷变动过程中的趋势图 水位调节偏差为 18 25 mm 比要求指标 40 40 mm高 FSSS SCS控制逻辑重点介绍 FSSS SCS控制逻辑特点均属于开关量逻辑设备控制逻辑由设备级 子组级和功能组级逻辑组成 FSSS逻辑重点介绍 300MWCFB机组上FSSS 炉膛安全监控系统 的主要控制逻辑锅炉跳闸MFT风燃器油枪OFT床上油枪OFT给煤管线跳闸锅炉吹扫 FSSS逻辑重点介绍 锅炉跳闸逻辑保护逻辑条件 以大唐开远电厂为例 汽包水位低III值 燃烧室压力高高 燃烧室压力低低 进入回料阀流化风量低 分离器温度高高 分离器温度高且给水泵全停 引风机全停 一次风机全停 高压流化风机全停 手动锅炉跳闸 FSSS逻辑重点介绍 锅炉跳闸逻辑保护动作后的输出控制 联动MFT回路 联跳一次风机 联跳高压流化风机 联关过热器和再热器减温水 联跳汽机 联关外置床锥形阀 联关外置床触动风阀 联关回料阀触动风阀 联关冷渣器排渣阀 FSSS逻辑重点介绍 MFT 主燃料跳闸 保护逻辑条件 汽包水位高III值 汽包水位低III值 燃烧室压力高高 燃烧室压力低低 总风量低于25 失去燃料 左或右侧一次风量低于临界流化风量 进入回料阀流化风量低 分离器温度高高 燃烧室温度高高 左 燃烧室温度高高 右 床温低于600 且已投煤 但风道燃烧器和床上油枪均没有投入运行 任一一次风机跳闸且一次风量小于临界流化风量 分离器温度高且给水泵全停 空预器跳闸 引风机全停 二次风机全停 高压流化风机全停 汽机跳闸 手动MFT 锅炉跳闸 FSSS逻辑重点介绍 MFT保护动作后的输出控制 联跳 1 2 3 4给煤管线 联停床下和床上燃烧器 联停吹灰器 联停石灰石系统 触发风燃器OFT 触发床枪OFT 联关定排 联关连排 联关冷渣器锥形阀 FSSS逻辑重点介绍 给煤管线跳闸保护逻辑条件丧失同侧两条给煤管线两分钟后给煤量未降低至30t h分离器出口温度 1050 燃烧室上部温度 1050 且总燃料量 30 燃烧室中部温度 1050 且回料阀锥阀开度 90 燃烧室中部温度 650 且无燃油支持燃烧室差压 6KPa FSSS逻辑重点介绍 风燃器OFT逻辑条件MFT联动燃油压力低2值雾化空气压力低2值油角总阀关闭手动OFT风燃器OFT动作后输出控制关各燃油管路的油角总阀关油角阀关雾化阀退出油枪风燃器OFT复位条件吹扫完成或床枪运行或有给煤机时 可手动复位 FSSS逻辑重点介绍 床枪OFT逻辑条件MFT联动燃油压力低2值雾化蒸汽压力低2值油角总阀关闭手动OFT床枪OFT动作后输出控制关各燃油管路的油角总阀关油角阀关雾化阀退出床枪床枪OFT复位条件吹扫完成或风燃器运行或床温大于650 时 可手动复位 FSSS逻辑重点介绍 锅炉吹扫条件至少一台引风机运行至少一台一次风机和至少一台二次风机运行至少启动一台流化风机 并确保各回料阀的流化风管线有足够的风量总风量不小于30 无燃料进入炉膛电除尘已停燃烧室下部温度低低无MFT条件吹扫完成时间5 X分钟 按分离器出口温度T选择T 30 X 10分钟30 T 200 X 5分钟200 T 350 X 3分钟T 350 X 0分钟 SCS逻辑重点介绍 对通用控制逻辑的优化措施对采用模拟量温度测点作为保护的设备 应用了测量值的质量码好 测量值变化率合适与测量值超高限的三个条件与的关系进行判断的延时输出 减小因测温元件接线接触不好 受干扰等产生的误动 对采用就地单个开关量 DI 直接联锁或保护启 停设备的逻辑 普遍采用开关量延时方式来滤波 防止测点的波动和干扰误动采用脉冲的多条件应用规则 或 关系条件的脉冲 加在或条件输入端 与 关系条件的脉冲 加在与条件输出端采用设备级逻辑是 手动允许启 停条件闭锁联锁启 停 并带保护启 停的方式 要注意保护条件不要联接至联锁条件输入 以免受手动条件限制 理清楚保护逻辑的层次 保护逻辑须设在设备级内 不能只设在顺控逻辑的子组级 功能组级内 结论 针对对首台国产化300MWCFB机组的控制对象特性 对300MWCFB机组的控制技术进行了大量的研究 主要在模拟量控制系统的控制策略和FSSS SCS等的开关量控制逻辑上做了大量工作 取得了一些成果 主要关键技术和创新点体现在以下几点 针对300MWCFB容量机组采用改进型的DEB协调控制策略 克服燃烧调节迟延大的控制难点 成功实现机组大范围的负荷滑压变动及AGC的稳定控机 即满足调度AGC要求 又保证机组的稳定运行第一次在300MWCFB锅炉上采用新设计的 自定义的 完善的分配控制算法 实现在此类机组自动控制系统的上大量成功应用采用串级的一次风量 床压调节 有效控制了炉膛两侧床压偏差 解决了300MWCFB锅炉裤衩腿炉膛翻床的难题对顺序控制系统 SCS 和锅炉安全监控系统 FSSS 控制逻辑进行了优化设计 使实际逻辑在应用中比较完善 合理和简洁研究成果已在包括首台国产化300MWCFB机组在内的云南省内6台同类机上推广应用 取得良好效果 并为省外如秦皇