NT6000分散控制系统在生物质发电中燃烧控制方面的应用开题报告

1、 毕业设计(论文)开题报告学生姓名： 张凌峰 学 号： 1503070121 所在学院： 自动化与电气工程学院 专 业： 测控技术与仪器 设计(论文)题目： NT6000分散控制系统在生物质 发电中燃烧控制方面的应用 指导教师： 张印强 王富有 2011年 3 月14 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其

2、它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述随着煤、石油、天然气等常规能源的日益枯竭。可再生能源的开发与利用已受到世界各国的

3、高度重视。生物质能是最有发展前景的可再生能源之一。它曾在人类社会发展中起到过重要的作用。目前研究人员已经开发出多种生物质能转换利用技术。其中，生物质能发电已成为生物质能现代化利用的重要方式之一1。我国是农业大国，生物质资源种类多，主要分布在广大农村地区，数量非常巨大，全国每年可利用的生物质能资源总量估计可达7亿t标准煤以上。生物质能属于清洁能源，生物质能的利用可实现CO2零排放，是替代煤、石油和天然气等矿物燃料的重要能源。通过各种能源转换技术，将生物质转化为高品位的电能，既可以满足农村紧迫的电力需求，提高农民生活水平，又可以改善农民居住环境。所以开发利用生物质能，对于国家能源安全、CO2减排和

4、社会可持续发展都具有重要意义2。 生物质发电厂中,热工系统及电气系统的自动化水平,反映了整个电厂的运行管理水平,而电厂厂用电系统的安全经济运行对机组的运行起着至关重要的作用。发电厂电气系统主要设备纳入机组的分散控制系统(DCS) 进行监控,是当前生物质发电厂广泛采用的控制模式,可大大提高机组运行的可靠性和经济性3。所谓的分散控制系统是以大型工业生产过程及其相互关系日益复杂的控制对象为前提, 从生产过程综合自动化的角度出发, 按照系统工程中分解与协调的原则研制开发出来的, 以微处理机为核心, 结合了控制技术、通信技术和图像显示技术的新型控制系统4。分散控制系统已广泛用于各个行业的过程控制中,取得

5、了显著的经济效益和社会效益。随着控制技术、计算机技术和通信技术的飞速发展, 数字化技术正在从工业生产过程的决策层、管理层、监控层和控制层渗透到现场设备5。DCS在我国生物质发电厂已普遍使用,DCS基本控制范围能覆盖主要的自动控制系统包括DAS,MCS,SCS, FSSS 等, 部分DCS 控制范围包括了DEH /MEH, ECS, ETS等。DCS应用技术已十分成熟,采用DCS实施的热控系统功能也能基本满足机组主、辅设备的控制要求,但DCS总体应用水平还不够高,未充分发挥DCS应有的作用6。资料显示,由于DCS(含DEH)自身故障造成的机组跳机占误动跳机次数近一半。如何规范设计,挖掘其资源,科

6、学、合理、有效使用以提高其利用率,是当前DCS应用的重要任务。7在电站建设项目中, 电力设计院仅负责DCS 机柜布置、DCS I/ O 端子至现场设备的电缆布置和接线设计, 而不负责DCS 内部的逻辑设计。DCS 内部逻辑设计则由厂家提供, 部分大型DCS 制造厂家针对不同类型的机组设计出典型设计图。8但随着部分项目DCS 硬件设备和组态的分离, 用户对DCS 供货周期一再压缩, 导致了交给用户的DCS 控制策略良莠不齐。有的控制策略完整、严密, 考虑了机组运行工程中的各个细节; 有的控制策略仅有主干, 而忽略了机组运行过程中的许多细节, 最终导致系统难以投运或在机组运行过程中出现意外事故;

7、更有甚者, 在DCS 交货时, 部分设备尚无组态。一套DCS 是否好用, 除了硬件可靠外, 很大程度上取决于控制策略是否先进和是否满足工艺流程中不同工况的要求, 以及人机界面是否友好等9。基于上述情况, 强烈要求电力工程在DCS 组态正式开始前, 首先由设计单位或组态单位画出完整的科学仪器制造协会(SAMA) 工程图, 然后由业主组织业主单位、DCS 软件和硬件供应商、设计单位、监理单位、安装单位、调试单位和其它有丰富经验的技术专家对SAMA 图充分讨论并完善后再由组态单位严格执行, 在组态过程中, 业主应安排经验丰富的技术人员进行全程跟踪10。DCS在我国生物质电厂的普遍应用使机组的自动化水

8、平明显提高,但DCS本身也需要不断完善和发展,对DCS的故障分析和处理水平的要求也越来越高。这就要求热控人员要全面掌握DCS系统知识,更要理论联系实际,在生产实际中灵活应用,进一步提高DCS的安全可靠性,改善DCS的自动控制效果,确保电力生产的安全稳定11。分散控制系统的发展趋势：具体来讲, 大型机组要求系统的反应速度比过去快了；保护方面的要求也更高了。特别是有了现场总线之后,对故障的自诊断要求也越来越高, 控制的周期比过去更短,点数比过去多了12。因此,与信息化的结合、全面数字化、柔性结构和广泛适应性,DCS在这些关键控制技术方面的突破也正是电厂自动化下一步的发展方向13。同时, 工业控制领

9、域中各种新技术不断涌现, 新的控制方案和思想对传统的DCS控制发起了有力挑战,如现场总线技术(FCS)、通信网络、无线连接技术等等。但从另一个方面看,这些技术又为DCS的发展提供了更多的机遇,所以DCS要紧跟时代步伐, 不断采用最新技术和思想来完善自己, 实现管控一体化。现场总线技术的发展和电气设备自动化程度的提高, 为DCS的进一步提高和发展提供了技术上的保证14。随着我国电力体制改革的深入, 面对电厂走向市场的严峻形势, 生物质发电厂的低成本运营和精细化管理的要求越来越迫切,DCS企业的任务是提高电气系统的整体控制水平和管理水平。在未来相当长的一段时期内,新一代DCS必将为实现大型生物质发

10、电厂高智能化控制和高效率化管理提供强有力的支撑, 为自动化水平日益提高的发电运营带来可观的经济效益和社会效益15。参考文献1 肖平 循环流化床锅炉基本原理J 2008-092 黄卫建 对我国目前分散控制系统组态现状的思考.广东电力J 2009-02. 3 付毅飞 生物质发电的战略意义J 2004-114 孙玉林 我国生物质发电的主要问题与现实发展J 2007-085 瞿剑 生物质发电能否一路走好J 2007-016 陈玮英 生物质发电解决“燃煤之急” J 2008-077 方韬 生物质发电：在起步中探索管理新路子J 2008-068 潘建祚 火电厂分散控制系统的故障分析与日常维护.华电技术,

11、2009-04. 9 李建军、黄卫建. 对我国目前分散控制系统组态现状的思考B 广东电力, 2009 10 汪龙义 NT6000V3A工程指导.南京科远自动化集团股份有限公司J 2010.11 王刚 分散控制系统应用技术探究.装备制造J 200912 何张陈、袁竹林 农作物秸秆发电的各种技术路线分析与研究J2007-1113 W.HU. Operational fault diagnosis of manufacturing systemsJ, Industrial Electronics Society, 2003,(05):108117.14 Kevin M. Stebbing. The

12、application of genetic algorithms to path planning for mobile robots D . A Thesis Submitted to the University of Wales for the Degree of Magister in Scientist, 1992.15 S. Da'na. Development of a monitoring and control platform for PLC-based application J . Computer Standards & Interfaces , 2

13、008 ,(30) :157166. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）一解决的问题：了解生物质发电系统的工艺，运用NT6000分散控制系统实现控制。通过此毕业设计，所达到的目的是熟悉NT6000分散控制系统的控制器及卡件的特性及工作方式，掌握NT6000分散控制系统的组态方式，并能够在此基础上做深层次的开发。了解30MW生物质电厂系统的工艺：1 给料系统的工艺及设备2 燃烧系统的工艺及设备3 除灰系统的工艺及设备4 烟风系统的工艺及设备5 自控系统的工艺及设备二研究手段：采用南京科远股份

14、有限公司自主研发的NT6000分散控制系统，实现对生物质发电燃烧系统的控制。（一）首先阅读公司的相关关于NT6000方面的相关资料，了解NT6000分散控制系统组成，逻辑结构，了解NT6000分散控制系统控制器KM940与机柜内的相关连接，以及需要了解机柜中所用到的相关IO模件，例如KM221S,KM222S等一些南京科远股份有限公司自主研发的IO模件。1.NT6000介绍：NT6000分散控制系统是南京科远股份有限公司自主研发的一款产品。该系统吸取了国内外众多同类系统的优点,以高速、可靠、开放的网络和功能强大的控制器为基础；软硬件都采用了国际标准或主流工业级产品，易于升级，使用方便、灵活2.

15、NT6000分散控制图：如上图所示，NT6000分散控制系统大致组成：1) 通信设备（交换型工业以太网）2) 人机接口（工程师站，操作员站）3) 机柜，电源，接地4) 控制模件（KM940）5) I/O模件（例如KM221S,KM222S等各种输入输出模件）3.NT6000控制方法：通过控制器KM940的与I/O模件进行连接，I/O模件对生物质电厂的各项参数进行输入输出控制，同时把各项数据反馈到人机界面的工程师站，以及操作员站，在工程师站及操作员站的主机界面上友好的显示出生物质控制系统的各项参数，以便控制。（二）然后阅读相关资料，了解生物质发电系统的组成，其中包括给料系统，燃烧系统，吹灰系统以

16、及烟风系统，了解其相关设备以及逻辑连接图。1. 生物质发电厂的大致生产过程：如下图：大致过程：生物质在炉中燃烧，使得炉壁的冷水受热变成蒸汽，经过过热器等变为过热蒸汽，然后经过管道，到达汽轮机，对汽轮机做工，使得转子转动，带动发电机发电。2. 给料系统：给料系统由料仓、振动给料器、螺旋给料机、螺旋给料管等部件组成。在工厂中加工成型的燃料通过皮带运输机转存到料仓中，然后再通过螺旋给料机把料仓中的燃料供给燃烧器进行燃烧。为保证连续下料及物料输送的稳定性，在料仓和螺旋给料机之间连接一台振动给料器。3. 燃烧系统：燃烧系统由燃烧器、风机、点火器等部件组成。生物质燃料在燃烧器中首先有一个预热过程，然后通过

17、风机把燃料输送到炉膛进行燃烧。燃料含有很高的挥发份，当炉膛内温度达到其挥发分的析出温度时，在给风的条件下启动点火器燃料就能够迅速着火燃烧。燃烧器温度控制是以炉膛内部温度为准，其温度与燃料气化时空气供给的量有关。锅炉负荷的调整通过给料量的调整来进行控制。燃烧后的烟气通过炉膛进入对流烟道进行换热，然后进入除尘器进行净化处理，最后排出完成整个燃烧和传热过程。4. 烟风系统：锅炉送风系统与燃烧器一体化布置，空气经鼓风机通过燃烧器送至炉膛，来达到输送燃料及助燃的作用。5. 自控系统： 控制系统采用高亮度、全中文显示，以名牌PLC控制系统为中央控制单元；以人机对话方式与锅炉用户交换信息，实现锅炉全自动操作运行。