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DCS控制系统设计案例分析 控制系统设计问题讨论 一 DCS基础二 火电厂热工自动系统介绍三 自动系统设计应关注的几个问题 热工自动基础知识 一 火电厂热工自动系统介绍 一 热工自动系统的分类 1 按热力系统分 汽机侧 锅炉2 按系统间的关联特性来分无关联的单系统自动相互关联的自动 CCS是典型的多关联系统 二 协调系统原理简介 1 负荷指令产生回路遥控 AGC MGC 调度员手控模式 本机操作员手控经指令爬坡速率限制增 减闭锁2 RUNBACK回路引起RB的辅机 六大风机 给泵 磨组 高加 RB触发时机炉控制器的方式和动作结果 二 协调系统原理简介 3 主汽压力定值回路主汽压力定值由操作员手动设置的压力方式和由负荷指令形成的滑压定值组成滑压模式 滑压曲线 4 锅炉主控回路协调方式下的指令和锅炉跟随方式下的指令燃料量 风量的指令形成5 汽机主控回路协调方式下的汽机主控指令和汽机跟随方式下的汽机主控指令DEH阀位管理的指令 600MW亚临界协调结构图 二 协调系统原理简介 6 BTU热值修正回路7 燃料主控8 送风机动叶自动和氧量校正回路9 引风机动叶自动 炉膛负压 10 一次风机动叶自动11 主汽温度控制 一级 二级 二 自动系统设计应关注的几个问题 1 参与自动调节的信号冗余设计重要调节信号的三取中运算冗余信号的分卡 分支坏质量判断和自动剔除功能两两偏差大设计报警 自动撤出2 信号处理高频信号的滤波处理水位 流量信号的差压和温度修正 二 自动系统设计应关注的几个问题 3 安全交叉限制 无扰切换调节信号的幅值限制系统信号的交叉互限无扰切换 单设备回路的手 自动切换 两台设备的站间平衡方式的无扰切换 二 自动系统设计应关注的几个问题 4 联锁超弛在机组运行过程中由于系统异常发生 仅靠系统的自动调节将无法保证设备和系统的安全 稳定运行 这时就需要引入开关量的联锁信号 触发自动系统的快速开环动作 提前响应系统的工况 保证机组的自动性能 实例1 题目 某600MW发电机组的锅炉是亚临界中间一次再热控制循环汽包炉 锅炉采用平衡通风的方式 配备两台轴流式引风机 通过调节可调动叶来控制锅炉的炉膛负压 控制策略采用负压偏差PI调节加送风指令做前馈信号的单回路配前馈的控制模式 在某次机组期间 决定配套实施脱硫工程 FGD 系统配置一台轴流式增压风机用来克服烟气流经FGD系统的压力损失 通过调节增压风机动叶的开度 将增压风机入口处的烟气静压控制在一定值 180Pa 增压风机动叶自动控制策略采用控制偏差PI调节加总风量做前馈信号的单回路配前馈的控制模式 当引风机跳闸触发RB时 为确保系统的稳定 增压风机动叶自动控制应设计相应的超弛逻辑 并撤出自动 投手动控制 请根据题意的要求 设计增压风机动叶自动控制逻辑 并根据系统特性 整定相关控制参数 使其控制性能能够满足控制要求 相关模拟量信号清单 增压风机动叶指令 CV1000增压风机动叶开度反馈 ZT1000增压风机入口烟气静压1 PT1000增压风机入口烟气静压2 PT1001增压风机入口烟气静压3 PT1002锅炉总风量信号 FQ1000引风机A电流信号 IT1001A引风机B电流信号 IT1001B增压风机电流信号 IT1000机组负荷 MW炉膛负压1 PT0001炉膛负压2 PT0002炉膛负压3 PT0003相关开关量信号清单 引风机RB触发ZS1001叶开度信号坏质量 ZS1000烟气静压1信号坏质量 ZS1002烟气静压2信号坏质量 ZS1003烟气静压3信号坏质量 ZS1004引风机A电流信号坏质量 ZS1005引风机B电流信号坏质量 ZS1006增压风机电流信号坏质量 ZS1007机组负荷信号坏质量 ZS1008炉膛负压1信号坏质量 ZS1009炉膛负压2信号坏质量 ZS1010炉膛负压3信号坏质量 ZS1011 评判标准 测试1 10分1 增压风机动叶自动控制逻辑中将PID功能块引入 将入口烟气静压力信号作为控制信号引入参与控制 并将PID功能块的输出正确引至MA的自动输入引脚 得10分 验证方式 将MA站置自动 模拟PID输出指令值变化 查看MA输出是否同步变化 评判标准 测试2 20分2 在1 的基础上 采用入口烟气静压力信号与定值的偏差作为调节偏差引入PID 且动作方向正确 得5分 设计入口烟气静压力采用三取中值作为被调量 得5分 入口烟气静压力采用三取中值后应经过滤波 5秒惯性 处理 得10分 验证方式 a 手动方式下将MA站指令至50 模拟烟气压力信号为 180Pa 将PID的控制偏差清0 将MA站置自动 将三个烟气压力信号同步模拟升高 查看MA站指令是否下行 b 在a的基础上 手动方式下将MA站指令至50 模拟烟气压力信号为 180Pa 将PID的控制偏差清0 将MA站置自动 将模拟烟气压力信号1置为 280Pa 烟气压力信号3置为0Pa 烟气压力信号2置为 180Pa 看MA站输出是否不变化 烟气压力信号2置为 100Pa 看MA站输出是否下行 c 稳定系统 仿真烟气压力信号的高频变化 查看进PID的控制偏差是否较稳定 评判标准 测试3 5分3 投撤MA站手自动 实现无扰切换 得5分 测试4 10分4 强制手动功能具备 得10分 验证方式 静烟气压力信号坏质量 三取二 动叶反馈信号坏质量触发强制手动 每满足一项得5分 共10分测试5 15分5 验证引风机RB触发的超弛保护功能 当RB触发后 增压风机动叶自动指令能够自动快速下降 指令要下降至RB触发前值的80 以下 得10分 并切手动得5分 评判标准 测试6 5分6 验证总风量信号是否作为前馈信号引入 得5分 验证方法 维持系统稳定 将自动投入 模拟改变总风量信号 查看自动指令是否相应变化 测试7 15分7 验证控制参数的基本整定能力 15分将自动投入 改变控制定值置 80Pa 查看系统是否在1min内能够控制20Pa 180Pa之间 测试8 20分8 验证控制参数的整定能力 20分将自动投入 改变控制定值置 80