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燃煤/生物质发电自动化系统

上架时间:2020-01-17
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一、锅炉系统      

1.概述

锅炉燃烧系统是一个相对复杂的控制过程,主要输入变量是负荷,锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等。主要输出变量是汽包水位,蒸汽压力,过热蒸汽温度、炉膛负压、烟气含氧量等。这些输入变量与输出变量之间相互关联,构成了锅炉主要的控制系统。

1.1 锅炉汽包水位控制系统

采用三冲量控制系统,即蒸汽流量、给水流量、汽包水位三个冲量作为输入量,给水调节阀作为控制变量,来控制汽包水位。

1.2 锅炉燃烧控制系统

在燃烧控制系统的三个子系统中,通常通过调节燃料量维持蒸汽压力的恒定,调节送风量以保证燃烧的经济性,调节引风量维持炉膛负压的稳定。

1.3过热蒸汽温度控制系统

过热蒸汽温度是锅炉生产工艺的重要参数,过热蒸汽温度控制的任务是将汽包出来的饱和蒸汽加热到一定温度,形成过热蒸汽。

二、控制系统

2.1结构

本控制系统主要由现场控制层、车间监控层和企业管理层三个层次构成。整个系统可靠性高,同时又具有先进的控制与管理功能。现场控制层实现整个锅炉系统信号采集及执行器控制,包括现场温度、压力、流量等监测单元,现场调节阀、变频器等控制单元DCS控制器等。车间监控层由工程师站和操作员站组成。操作员站主要用于锅炉系统的数据显示及进行控制操作;工程师站除具有操作站的全部功能外,还具有参数设定与修改,维护等功能。企业管理层实现高级的管理功能,系统通过通讯将锅炉系统运行数据传送至企业局域网或Internet网,有关人员可从网上了解锅炉系统的运行状况,对锅炉、汽机历史数据统计整理,通过数据对比分析了解设备性能,为下一步技术更新改造提供数据支持。

2.2汽包水位控制

在正常运行时,给水调节阀由蒸汽流量、汽包水位和给水流量的三冲量控制,汽包水位信号经汽包压力补偿后作为主调的输入,蒸汽流量信号经温度、压力修正后与给水流量信号一起作为副调的反馈输入。启动时只有汽包水位的单冲量控制。单冲量控制和三冲量控制能相互无扰动切换。汽包水位过高,会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽带水过多,使过热蒸汽温度降低;水位负荷增大时,水的汽化速度加快,汽包内水量迅速减少,如不及时调整,会使汽包内的水全部汽化,危及锅炉安全。当负荷非常不稳定时,给水流量的扰动,使汽包水位有较大延迟,蒸流量变化,会出现虚假水位,使得三冲量难以运行,因此先以单冲量投入运行,使工况稳定后再投入三冲量,也要求单冲量和三冲量两种控制方式能方便地进行无扰切换。

2.3 燃烧控制 

秸秆锅炉燃烧控制是一个很复杂的过程,外界扰动量大,因素众多。被控量主要是秸秆燃料量、送风量与引风量,而风煤比的合理性则是影响燃烧效率的主要因素之一。锅炉燃烧调节系统调节的目的是使燃料燃烧所产生的热量适应负荷的需要,同时还要保证经济燃烧和锅炉的安全运行。本系统燃烧控制为半自动方式。炉膛负压通过PID实现自动控制,手动调整燃料供给量。只做必要的给料机、皮带、鼓风、引风之间连锁。   

  2.4、炉膛安全监控

执行点火程序,并对供风系统、引风系统、炉膛压力、汽包水位等进行监视,对出现的危险情况进行报警、执行相应的联锁程序,记录事故前后的相关数据。锅炉起停和正常运行时,一旦检测到危及系统安全的条件时,立即进行动作,切断主燃料,指出首次跳闸原因,并给出声光报警信号,进行有关的联锁和顺控动作,以保证锅炉的安全。当出现以下情况时,燃烧系统停止。

a.一、二次风故障;

b.引风机故障或烟气通道阻塞;

c.炉膛压力过高或过低;

d.汽包水位低于下限或超过上限;

e.过热器出口温度高于上限;

f.按下紧急按钮(MFT)

2.5 汽、水系统监控

根据汽、水系统工艺流程,绘制监控画面,准确标明测点位置,实时显示测点温度、压力、阀门状态。通过PID实现过热蒸汽温度自动控制。

       蒸汽输水系统.png

      2.6顺序控制

2.6.1对锅炉的辅机及阀门等设备进行集中控制,实现辅机设备、阀门及其它辅助系统的顺序启停,从而提高机组运行的可靠性,降低运行人员的劳动强度。根据现场运行情况,对锅炉设备及其它辅助设备设计程序启动、停止和手动,以满足有关设备的起、停联锁逻辑。顺序控制部分的联锁的保护指令具有最高优先级,手动控制指令的优先级次之,自动控制指令的优先级最低。对同一设备的开关指令之间设计成相互闭锁,不允许同时发出。为防止运行人员的误操作,重要的手操指令设有确认按钮。

2.6.2 DCS系统监测

根据DCS柜体内卡件实际分布图及系统组成,组态监控画面,准确显示系统运行状态、每一个卡件运行状态,根据图标状态及颜色变化准确判定系统故障,快速处理设备故障。

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       2.6.3布袋除尘系统控制

设置单独一套西门子PLC_S7_300系统控制,根据工艺要求,设定循环时间对16套曝气吹打和两套振打系统,实现轮流爆吹,振打。

1.清灰控制

控制方式分为三种:手动控制(调试或者检测时用)、自动模式定压差/定时控制;设置自动手动和停止选择开关,选到自动控制这一档的时候,若压差信号到时则启动自动循环清灰。若定时信号到时也启动自动循环清灰;当选到手动清灰的时候,每室均设置一个手动按钮来控制该室的汽缸阀和脉冲电磁阀先后动作。将脉冲间隔设为1~60s连续可调;脉冲宽度设为0.2~0.5s连续可调;定时清灰周期设为0~99分钟连续可调节;压差清灰设定范围:0~3000pa连续可调节;温度设定范围设在0~300℃连续可调节;当除尘器到达设定的高压差值时,当选择自动模式时启动1#除尘室脉冲阀开始喷吹清灰,依次是2#、3#、4#……14#除尘室,每除尘室的21个脉冲阀依次进行工作;至14#除尘室最后一组脉冲阀清灰工作结束止为一清灰周期;当压差信号或定时信号到达(定压差方式优先),按同样的方式自动进行清灰。手动控制可以自由选择启动某除尘室进行清灰,该室汽缸阀关闭停止过滤开始清灰,1-21号脉冲电磁阀依次进行反吹清灰。

2. 输灰控制

输灰部分设置手动和自动选择开关,当自动输灰按钮按下时斗提机、集合刮板机、切出刮板机先依次开始启动,然后第一排第一个灰斗的卸料器开启2min停止,一直到第二排第七个灰斗的卸料器停止为一个输灰周期,循环又开启第一排第一个灰斗卸料器。按停止按钮后应先停卸灰阀2分钟后切出刮板机关闭→2分钟后集合刮板机关闭→2分钟后斗提机关闭;当采用手动模式时分别设置了斗提机、切出刮板机、集合刮板机、1-14个卸料器手动按钮,可以随时手动控制。

3.灰仓控制

灰仓设有一高料位,灰仓到达高位时候蜂鸣器会相应自动报警,并立即停下输灰系统的输灰卸灰工作。当灰仓过一定时间不处理则自动停止除尘系统。为了解决卸灰扬尘问题,灰仓部分有一台交流加湿机,减少灰尘满天飞的困扰。

4. 压力与温度检测

系统中需要对进口温度、出口温度,进出口差压、以及各个室内滤袋检漏压力的检测。进出口压差信号经过压差变送器送给PLC控制系统中,同理进出口温度经过温度变送器结将模拟信号4-20mA输入到PLC扩展模块中,实时监测。

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    2.6.4脱硫脱硝控制系统

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脱硫脱硝PLC控制系统,PLC+上位组态软件采用PLC控制,脱硝工艺系统作为单独PLC系统,包含还原剂存储、制备、供应系统则作为PLC系统的一个远程I/O站纳入到PLC系统进行控制。运行人员直接通过集控室中操作员站完成对系统参数和设备的监控。脱硫脱硝PLC控制系统主要实现两部分功能,一部分为氨系统的控制,主要实现氨的卸载,贮罐的转运,提供反应器所需氨蒸汽以及贮罐各工艺参数的监视及事故状况下的应急处理。另一部分为反应器区的控制,主要实现NOX脱出浓度的控制及反应器各工况的监测、吹灰控制。PLC强大控制能力大大改善工人的工作强度,提高脱硝的效率,对现场仪表进行协调运行。提高了脱硝工段的安全性,使得生产过程稳定易控。

二、汽机发电系统

根据工艺图排布监测画面,详细准确标注相应测点,实时显示,记录。实现循环泵、射水泵、给水泵远程操控,设定必要连锁。具备实时数据查询,历史数据查询功能。            微信图片_20200113143428.png

DEH系统

DEH电子控制部分主要由工程师站兼操作员站、基本控制DPU以及各种I/O卡件及后备手操盘等组成。DEH各站之间及控制器DPU之间由冗余的数据高速通道相连。DPU控制处理器内的各I/O站通过冗余的通讯网络与DPU相连。重要信号I/O均采用三选二冗余配置。还设有三块SDP卡专门用于转速测量和超速控制的硬件逻辑判断,由独立硬件完成的保证了DEH的快速响应性。系统中设置有超速保护电磁阀-OPC电磁阀,当机组超速到103%额定转速时电磁阀动作,通过快关转换阀使油动机迅速关闭完成DEH的超速保护功能。DEH配备一个专用的后备硬手操盘,其上主要有阀位增减按钮和阀位指示等。由于它是通过硬件的方式直接操作阀门,在其它部分均故障或停电的情况下,可以实现对汽机进行手动控制。另外切手动和超速保护试验按钮也设计在硬手操盘上。

三、控制系统的功能 

  1、操作员自动方式

由操作员设定目标转速和变速率、保持/进行等实现机组的冲转、暖机、自动过临界、3000r/min定速、同期等功能。并网时自动带初负荷并网后由操作员选定目标负荷、变负荷率等进行升降负荷控制。

  2、手动方式 

当主控DPU和备用DPU均发生故障时,或重要I/O发生故障时,DEH能自动切到手动控制方式。在其它情况下,可由操作员由其它运行方式直接切换到手动方式。故障消除后可由操作员切回自动方式。手动方式下,由硬件直接控制阀门,并有硬件指示,保证在故障情况下实现对机组的控制。运行方式之间的切换程序启动与操作员自动方式之间可相互切换。操作员自动与手动之间可相互切换。任何运行方式下均可切换到手动运行。以上所有运行方式之间的切换均是无扰的。实现运行过程中的监视、越限报警、追忆和打印功能。可以在工程师站进行在线参数修改组态。停机时可以进行仿真试验。DEH具有自动停机功能。DEH具有远程挂闸功能。

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