DCS在余热锅炉控制系统的应用.docx

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1、DCS在余热锅炉控制系统的应用 摘要:本文介绍和利时DCS系统在余热锅炉限制中的实际应用,网络通讯实时稳定。 关键词:余热锅炉;DCS系统;组态软件 引言 克拉玛依电厂节能改造工程,配套设备燃气蒸汽联合循环,美国GE公司6FA燃气轮机配套余热锅炉为双压自除氧、无补燃、旁通烟囱、自然循环锅炉,输送高压高温蒸汽到汽轮发电机组,余热锅炉由杭州锅炉集团有限公司生产制造,压力5.4MP/0.45MP。限制系统采纳和利时公司第四代DCS系统HOLLIAS-MACS。 1、网络配置和通讯 系统是由以太网限制连接的各工程师站、操作员站、数据服务器、现场限制站组成的综合自动化系统,网络通讯速度快,双冗余网络,提

2、高了系统的稳定性和牢靠性。 网络设备包括:现场限制站、服务器、交换机、工程师站、操作员站。 网络通讯包括:监控网络、系统网络。 监控网络:冗余高速以太网链路,运用五类屏蔽双绞线,将服务器、工程师站、操作员站连接到中心交换机,采纳TCP/IP协议。各个节点用固定安排的IP地址,进行标识,每个节点配有两个以太网卡,分别连接到130和131网段的交换机上,监控网络的IP地址前两位是130.0和131.0,后两位自行定义。本工程主从服务器地址定为130.0.0.1和131.0.0.1。 系统网络:冗余高速工业以太网,采纳HSIE通讯协议,运用五类屏蔽双绞线,将服务器、现场限制站连接到中心交换机。工程师

3、站下装现场限制站是通过TCP/IP协议进行,因此限制站须要设IP地址,限制站有两个主控单元互为冗余,分别称为A机和B机,IP地址的设置通过拨码开关实现。 2、系统硬件构成 现场限制站包括主控单元模块FM801、各种I/O模块。 FM801 型主控单元是MACS 系统现场限制站的核心设备,与专用机笼协作运用,实现对本站下I/O 模块数据的采集及运算和接受服务器的组态吩咐及数据交换。通过冗余以太网接口把现场限制站的全部数据上传到MACS系统服务器,操作员站/工程师站指令也通过以太网下传到FM801。 I/O模块包括:热电阻FM143A、热电偶FM147A、模拟量输入FM148C、模拟量输出FM15

4、1A、开关量输入FM161D开关量输出FM173。 工程师站、操作员站运用戴尔公司生产的工业级计算机,主要完成限制组态、显示、操作限制、报警、打印等功能。 3、软件组成 组态软件安装在工程师站上,包括设备组态、数据库总控、服务器算法、限制器算法、图形组态、报表组态、工程师在线下装。完成用户对于测点、限制方案、人机界面组态。把限制程序下装到服务器、操作员站、现场限制站。 限制器算法组态软件是针对底层限制器的软件,是限制方案开发的平台,用不同的算法模块、功能模块组成用户限制方案,并进行仿真调试,登陆现场限制器,把程序下装到主控单元,运行并在线调试程序。下图是汽包水位调整限制方案。 操作员站软件用于

5、监视限制参数,显示报警、趋势图、参数列表,具有限制调整、参数整定等操作功能。 服务器软件安装在服务器上,完成对系统实时、历史数据的集中管理和监视,并为各站供应数据服务。 限制站软件安装在现场限制站的主控单元内,完成数据采集、转换、限制运算。 4、主要限制功能 余热锅炉运行过程中,要限制汽包水位的稳定,输送到汽轮机的高压蒸汽的温度、压力保持稳定,才能保证汽轮发电机的稳定负荷运行。 本工程制定了高压汽包水位限制、低压汽包水位限制、高压过热蒸汽减温调整、(高压、低压)主汽集箱对空排汽、低压省煤器再循环限制等方案,来确保余热锅炉稳定运行。 4.1高压汽包水位限制 汽包水位主要通过旁路给水调整阀的开度即

6、变更进水量来限制其水位,在正常运行时由蒸汽流量、汽包水位和给水流量组成三冲量调整系统,启动和低负荷时只有汽包水位单冲量调整系统。详细限制描述如下:用3台变送器测量汽包水位,并进行压力补偿,比较和选择;给水流量进行温度补偿;采纳经温度和压力补偿的主蒸汽流量用作蒸汽流量测量;启动和低负荷时,汽包水位采纳单冲量调整,在蒸汽参数稳定,给水流量允许的状况下,限制系统可自动或手动无扰动切换到三冲量调整;限制系统的特性保证给水流量与锅炉负荷指令成线性关系;汽包水位(经压力补偿的变送器信号)高于150mm时,联锁打开汽包紧急放水电动门直至水位正常,汽包水位高101mm、低-101mm时,进行报警。 4.2低压

7、汽包水位限制 低压汽包给水调整阀位于低压省煤器出口,其限制及相关描述如下:a.低压汽包在启动和低负荷时,其水位由单冲量(汽包水位)限制。正常负荷时,限制为三冲量限制,维持主给水流量、汽包水位和低压蒸汽流量的平衡,并进行单、三冲量的切换限制。b.锅炉启动前,该汽包水位可设定较高,上水结束后水位设定值复原正常。 4.3高压过热蒸汽减温调整 高压过热器减温器限制通过调整喷水流量,限制高压蒸出口端温度。当高压蒸汽出口温度大于设定值,且高压汽包压力大于设定值时,即可进行减温器蒸汽温度限制。 在启动和有载过程中,当燃气轮机负荷达到25%时。随着燃气轮机的负荷和排气温度的增加,高压过热汽出口温度也将提高,同

8、时也增加对喷水量的需求,调整减温水调整阀的开度以限制过热器出口温度。 假如燃气轮机的负荷改变,须要减小减温水的流量,此时应减小调整阀的开度以限制过热器出口温度。过热蒸汽出口温度允许在肯定范围内波动,当低于最低限制设定值时,应关闭减温水调整阀和电动截止阀。 高压过热蒸汽温度调整系统为串级; 考虑锅炉运行不同工况引起负荷与初始喷水需求关系的偏移,过热蒸汽减温器出口温度设定值具有一个合适的修正系数,使其在限制范围内自动随机组负荷增加而增加,而不至于过早喷水。在低负荷、汽机跳闸时,要求严密关闭喷水回路的相关阀门。 5、软件组态 为了更好的监视、分析和操作余热锅炉的限制过程,组态画面有锅炉总流程画面、锅

9、炉集控、锅炉顺控、锅炉联锁、报警、锅炉累积。 5.1余热锅炉总流程画面 操作人员在此画面可以直观的监视各个工艺参数,通过图形符号的颜色改变、闪耀等方式,动态显示余热锅炉的运行状态。 在组态画面的菜单栏内,可以调出个参数的实时曲线图、历史趋势图、查看SOE、模拟量、开关量事故追忆,查看设备、工艺报警列表,查看操作日志、设备日志,可进行报表打印。 5.2锅炉集控 锅炉运行过程中,须要限制调整各种参数,在锅炉集控画面设置了限制操作站和PID限制站,PID限制站通过调整可以实现自动调整,包括高压汽包水位三冲量调整、低压汽包水位三冲量调整、汽包旁路调整、减温器出口温度限制、除氧器压a力调整、除氧器水位调整、再循环泵出口流量调整。操作员凭密码登陆后,才能进行操作。 5.3锅炉顺控 设置了工艺管道上电动阀操作站、在余热锅炉检修、启动、运行时操作各种电动阀。 6、结束语 本套DCS限制系统已经投入运行,这是电厂的其次套和利时DCS系统,运行效果良好。运行人员操作简洁便利,降低了劳动轻度,提高了工作效率。 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页