流化床CFB热工控制DCS操作员培训

1、DCS发展史 1975年至80年代前期为第一代产品。1975 年美国最大的仪表控制公司霍尼韦尔首次向世界推出了它的综合分散控制系统TDC2000 (Total Distributed Control -2000) , 这一系统的发表, 立即引起美国工业控制界高度评价, 称之为“最鼓舞人心的事件”。世界各国的各大公司也纷纷仿效, 推出了一个又一个集散系统, 从此过程控制进入了集散系统的新时期。 80年代中期至90年代前期为第二代产品。随着计算机的发展与网络开发使各控制厂商更多地采用商业计算机的技术, 80年代末许多公司推出新一代的集散系统, 其主要特征是新系统的局部网络采用MA P 协议; DC

2、S发展史 引用智能变送器与现场总线结构; 在控制软件上引入PLC 的顺序控制与批量控制,使DCS 也具有PLC 的功能。 90年代中期至21世纪初为第三代产品。至90 年代初各国知名的DCS 有: Bailey 的IN F I90, Rosemount 的RS3, WestHoose 的WDPF, Leeds & Nonthrup 的MAX1000,日本横河的CEN TUM。这里所提到的均为大型的DCS, 为了适应市场的需要各厂商也开发了不少中小型的DCS 系统如S9000,MAX2, LXL ,A 2 PACS 等等。 DCS发展史 3代产品的区别，可从DCS的三大部分，即控制站、操

3、作站和通信网络的发展来判断。 目前许多 DCS 系统的操作系统采用UNIX 或其变种，也有中、小系统采用NT。相比较来看， UNIX 的稳定性要好一些，采用NT 系统死机现象发生较多。 采用UNIX 还是采用NT 操作系统、采用专用的还是通用的监控软件,操作系统和监控软件配合比较好时可以减少死机现象;在通讯网络方面，最差的是轮询方式，在网络上设有交通指挥器。较好的是令牌广播、例外报告方式，根据我们的实验，其速度要相差七八倍。DCS发展史 根据国内外使用经验，DCS 的操作站可以使用7 年以上，控制器则可用15-20 年。DCS 的各部件的寿命与平常的维护水平有关。在投运初期，容易损坏的概率比较

4、大，一旦投入运行，几乎是不坏的。从检修的经验来看，经检修过的模件，已修复的部分一般不会重复损坏。从部件故障概率来看，电源的损坏概率最大。DCS发展史 定义： 轮询方式：由CPU定时发出询问，依序询问每一个周边设备是否需要其服务，有即给予服务，服备结束后再问下一个周边接阒不断周而复始。 令牌广播令牌广播式式：由一个节点发出一个令牌 令牌是特殊的比特组，比特组内无源地址和目的地址，令牌沿环绕行。拿到这个令牌的节点就改变令牌中的一个特定位，将令牌变成一信息帧的帧起始界定。加挂上构成一帧所需要的其余字段以发送信息，网络上的其他节点都在接收信息。当本站检测到帧的目的地址与本站地址DCS发展史 相符时，就

5、接收该信息帧(目的节点)，同时转发该帧，直到该帧回到发送站(源节点)，才把该帧释放，再发送新令牌，令牌广播式协议的网络中，可以连接多个人机界面的节点，在网络上的节点都是平等的，每个节点都有机会发送信息。大同富乔垃圾焚烧发电有限公司循环流化床DCS操作员操作讲解一、DCS定义二、DCS作用和功能三、控制系统配置方案四、DCS系统硬件配置方案五、DCS系统完成的主要功能DCS定义DCS 是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System)，在国内自控行业又称之为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Comp

6、uter)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C 技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。)DCS主要特点 控制功能强、系统可靠性高、采用CRT 操作站有良好的人机界面、软硬件采用模块化积木式结构、系统容易开发、采用组态软件，编程简单，操作方便、有良好的性价比。二、二、DCS的功能的功能DCS的功能的功能 在集控室通过CRT及轨迹跟踪球/键盘并辅以少量的重要常规监控仪表完成对整台机组启动、联锁保护、正常监控及紧急停机的全部监控功能，并在机组控制室内能满足各种工况运行要求。 实现的功能有：DAS（锅炉、汽机、和除氧给水数据采

7、集）、MCS（模拟量控制）、SCS（辅机程控启停和机组联锁保护）、FSSS(炉膛安全监控系统)和ETS（汽轮机保护）二、二、DCS控制系统配置方案常规控制系统配置原则常规控制系统配置原则 在控制室内，运行人员以CRT操作台为人-机接口，对整个机组进行监视和控制。 为安全起见，可根据实际情况及电厂的要求，保留一定的常规仪表及控制开关。 配置原则是：在DCS不能对机组进行正常控制时，通过常规仪表及控制开关保证机组的安全停机。常规控制系统配置方案常规控制系统配置方案锅炉部分锅炉部分 显示记录表： 汽包水位工业TV监视 汽包水位电接点水位计 汽包水位平衡容器水位计 后备开关： 紧急停炉按钮 燃油速断阀

8、常规控制系统配置方案常规控制系统配置方案汽机部分汽机部分 显示记录表： 汽轮机转速 凝汽器真空表 后备开关： 紧急停机按钮 对于可调双抽汽汽轮机组，建议采用DEH(汽轮机数字电液控制系统)常规控制系统配置方案常规控制系统配置方案汽机部分汽机部分 后备开关： 紧急停机按钮 我厂是双抽汽汽轮机组，采用DEH(汽轮机数字电液控制系统)三、 DCS系统硬件配置方案DCS配置原则配置原则 操作员站台数N:1冗余配置，保证系统的可靠性； 所有I/O站主控单元、电源模块、系统网络均冗余配置； DCS系统有通讯接口可完成与其它系统的信息交换； 用于控制功能的信号通过硬接线传输，仅用于监视的信息则可充分利用DC

9、S系统的通讯功能实现信息共享；DCS硬件配置说明硬件配置说明 现场控制站配置：母管制机组，各主机设备和公用系统分开；对于大型单元机组，除上述配置原则外，各主机系统内的分配可根据功能分开，适当考虑现场控制站的负荷均衡问题。 每台锅炉配置一台操作员站，每台汽轮机组配置两台操作员，操作员站之间互为备用，完成整个系统的状态监视、控制操作。另外设置两台工程师站，用于完成系统功能组态、组态数据下装等功能；工程师站也可设置成操作员站。北京和利时系统工程股份有限公司北京和利时系统工程股份有限公司页号页号图名图名版次版次设计设计审核审核批准批准日期日期DCS接地系统接线图DCS接地系统接线图1号OS5号OSEN

10、配电柜汇流排汇流排汇流排到电厂接地网（接地电阻小于2欧姆）3号I/O站2号I/O站1号I/O站保护地屏蔽地公共连接板接地体大地接地总干线汇流排4号I/O站汇流排5号I/O站汇流排继电器柜2号OS3号OS4号OS四、CFB机组控制方案电气监控系统（电气监控系统（ECS）数据采集系统（数据采集系统（DAS）16模拟量控制系统（模拟量控制系统（MCS）2顺序控制系统（顺序控制系统（SCS）3锅炉炉膛安全监控系统锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)5汽机保护汽机保护(ETS)4数据采集系统（数据采集系统（DAS）1信号处理 正确性判断 数字滤波 非线性修正 参数补偿 工程单位变换 开关量接点有效性检查 脉

11、冲量累计显示功能 模拟图包括概貌图、区域图和细节图处于报警的变量以变色、闪烁等方式显示 成组显示 棒图显示 趋势图实时趋势图历史趋势图 报警显示和响应 Help功能记录和打印 随机性打印 周期性打印 人工召唤打印历史数据记录和再现 存储周期最小为1秒 运行人员可随时调出历史数据性能计算 汽轮机效率 锅炉效率 加热器效率 凝汽器效率模拟量控制系统（模拟量控制系统（MCS）2母管压力调节系统 母管制运行机组须考虑负荷分配 得到各台锅炉的负荷指令、给煤指令和风量指令母管压力母管压力母管压力设定母管压力调节（1）母管压力调节（1）PTPTPITRACKALAG汽包压力汽包压力汽包压力设定PTPTPIT

12、RACKALAG汽包压力汽包压力二选一模块D/dtFQFQ由给水调节系统来主汽流量信号LAG超滞*0-100物理量物理量0-1000-100物理量物理量物理量物理量+热量Q0-100CPITRACK信号选择1 1ABB=11#炉给煤量指令调压开关当1#炉参与母管压力调节时为“1”能量能量PIDPID主汽压力主汽压力PIDPID母管压力母管压力PIDPIDPTPTPTPT*负荷分配系数C3C1C3*C13#炉热量指令*C22#炉热量指令主汽压力调节系统 维持主汽压力恒定 由燃料加入量控制 能量供给与能量需求相平衡 串级调节系统 考虑床温影响 设置不调温死区 主汽流量作为前馈PTK TRAPO+-

13、+K g(x)FT负荷指令PT主汽压力床温主汽流量TTf2(x)f1(x)燃料量指令风量指令给煤控制系统 给煤量指令与总风量交叉限制 考虑煤质影响FTK -燃 料 量+g ( x )F T燃 料 量总 风 量 指 令Af 1 ( x )f 2 ( x )f 3 ( x )点火风指令一次风指令二次风指令播煤风控制系统 由给煤指令得到控制系统给定值 运算结果控制播煤风进口挡板FTK TR-A/MT播煤风量+ZTf(x)g(x)给煤指令A点火风控制系统 总风量控制系统得到的点火风指令作为系统给定值 运算结果控制点火风机执行机构FTK TR-A/MT点火风量+ZTf(x)点火风指令A一次风量调节系统

14、送入助燃空气 组织初期燃烧 流化床料及燃料 风量大小适宜(最佳风煤比) 考虑因素：煤种负荷床温炉温TTK TR-A/MTZT床温+Ag1(x)g2(x)FTPT一次风压 一次风量 一次风温一次风指令f(x)TT二次风调节系统 送入燃料燃烬所需空气量 分段燃烧降低NOX 影响因素：煤种负荷床温炉温FTK TR-二、三次风量+g2(x)FTFT给煤量一次风量O2K TR+-烟气含氧量A负荷指令g3(x)Ag1(x)FT蒸汽流量给煤量指令g1(x)g2(x)二次风量指令三次风量指令引风量调节系统 维持炉膛负压 送风量作为前馈PTK TRA-A/MTZT炉膛负压+LAGd/dt总风量f(x)FT给水调

15、节系统 汽包水位是机组运行的重要参数 反映给水量与供汽量的动态平衡 低负荷时采用单冲量调节系统 高负荷时采用三冲量调节系统 “虚假水位”现象 多组PID参数-A/MTZT+-FTFTLTA汽包水位K TRK TR主给水调节阀f(x)g(x)PT+-汽包压力给水流量主蒸汽流量K TRA/MTZT启动给水调节阀f(x)-+-主汽温度调节系统 维持主汽温度稳定 主汽温度偏高 主汽温度偏低 喷水减温 串级控制系统 多组调节参数 与给水调节综合考虑TT-+K TRg(x)FTA/MTZT减 温 器 后 汽 温主 汽 流 量TTK TRA+-主 汽 温 度f(x)减 温 水 流 量模 糊 控 制床温控制系

16、统 维持床温850900 影响因素：给煤量石灰石供给量排渣量一次风量二次风量返料量 调节一、二次风比例 调节返料量TTK TR-A/MTZT床温+g(x)FTFTFTA负荷指令给煤量一次风量二次风量f(x)床层厚度控制系统 床层厚度太小则不易组织燃烧及脱硫过程 床层厚度太大则会增大运行成本 床层厚度由床压控制来实现 考虑负荷及工况的影响PTA-+K TRA/MTZT床压f(x)石灰石给料量控制系统 石灰石脱硫 煤种 给煤量 Ca/S比FTK TR-A/MTZT石灰石给料量+SO2K A+-SO2含量g(x)A石灰石给定量指令f(x)PTK TR-A/MT除氧器压力+AZTf(x)LTK TR-

17、A/MTZT除氧器水位+Af(x)LTK TR-A/MT凝 汽 器 热 井 水 位+AZTf(x)凝汽器水位调节系统凝汽器水位调节系统轴封压力调节系统轴封压力调节系统TTK TR-A/MT轴 封 压 力+AZTf(x)低低,高加水位调节系统高加水位调节系统LTK TR-A/MT液 位+AZTf(x)抽气流量调节系统抽气流量调节系统FTK TR-A/MT抽汽量+AZTf(x)除氧器水位调节系统除氧器水位调节系统-A/MTZT+-FTFTLTA除氧器水位K TRK TRf(x)g(x)化学补充水流量凝结水流量K TRA/MTZT除氧器水位调节阀（单冲量）f(x)-+-除氧器水位调节阀（三冲量）除氧

18、器压力调节系统除氧器压力调节系统P TK T R-A / MT除 氧 器 压 力+AZ Tf ( x )减温减压温度调节系统减温减压温度调节系统P TK T R-A / MT减 温 减 压 器 温 度+AZ Tf ( x )减温减压压力调节系统减温减压压力调节系统P TK T R-A / MT减 温 减 压 器 压 力+AZ Tf ( x )顺序控制系统（顺序控制系统（SCS）3 主设备、辅机的顺控及联锁 提高运行可靠性 降低劳动强度 程序启动 程序停止 手动操作 联锁控制 单独控制 SCS控制功能触发信号：操作员请示程序自动执行 CRT显示运行状态 条件不满足时报警 中断顺控过程 联锁保护指

19、令优先级最高 手动控制指令优先级次之 自动控制指令优先级最低 同一设备的开、关指令互锁 重要手动操作指令需确认 按工艺系统分组 每一功能组执行某一特定功能引风机功能组引风机启动条件：停车指令未投入引风机入口压力大于最小值引风机入口挡板在最小位置引风机出口挡板打开引风机润滑油压大于最小值按下启动按钮二次风机功能组二次风机启动条件：停车指令未投入二次风门挡板和入口叶片在最小位置高压风机在运行引风机在运行按下启动按钮一次风机功能组一次风机启动条件：停车指令未投入一次风门挡板和入口叶片在最小位置高压风机在运行引风机在运行炉膛压力不在高高值按下启动按钮给煤机功能组给煤机启动条件：不存在主燃料跳闸(MFT

20、)信号给煤机密封压力满足要求床温大于某一设定值(如500)风箱压力大于最低值按下启动按钮石灰石给料机功能组石灰石给料机启动条件：石灰石旋转阀运行速度大于最低值石灰石输送风压满足要求不存在MFT按下启动按钮锅炉排渣功能组排渣机启动条件：不存在MFT冷却水运行正常按下启动按钮电动给水泵功能组电动给水泵启动条件：给水泵润滑油压正常给水泵轴封差压正常给水泵已经停止未接到停止指令接到启动指令 锅炉定期排污子功能 锅炉疏水子功能 除氧器子功能组 汽机疏水系统子功能组 汽机油系统子功能组 高压加热器子功能组 循环水系统子功能组 减温减压器子功能组 发电机冷却系统子功能组汽机保护（汽机保护（ETS）4ETS功

21、能 机组安全启停 机组正常运行 对重要机械参数进行监控 对重要的热工参数进行监视和保护ETS监视、联锁、保护项目序号项目名称主要功能1轴向位移显示、报警、 保护2偏心度显示、越限闭锁3高压缸差胀显示、报警4中压缸差胀显示、报警5低压缸差胀显示、报警6高压缸热膨胀显示、两侧胀差大于规定值时报警7中压缸热膨胀显示、两侧胀差大于规定值时报警8轴承座振动显示、报警、保护9轴振动显示、报警、保护10转子扭矩显示11转速显示、报警、保护12零转速联锁13危急遮断器显示、报警、保护14转子热应力显示15油动机行程显示16同步器行程显示17高、中压缸主汽门关闭显示18主油箱油位显示19润滑油压显示、联锁、报警

22、、保护20发电机内部保护动作联跳主汽门联锁21发电机主油开关跳闸联跳主汽门联锁22汽机主汽门跳闸联跳发电机联锁23主汽门关闭联动抽汽逆止门关闭联锁24高加水位保护联锁及调节25给水泵低水压联动（母管制给水常用）联锁ETS系统响应 被监控主要参数超过规定值（报警值）时，发报警信号； 被监控主要参数超过极限值（危险值）时，保护装置动作，关闭主汽门，实行紧急停机，以避免重大恶性事故的发生汽机紧急跳闸条件汽机轴承振动大轴向位移大推力瓦温度高轴承回油温度高于75润滑油压力低于0.02MPa凝汽器真空低汽机超速发变组保护动作发电机内部故障停机保护发电机主油开关跳闸就地手动危急保安器动作集控室手动紧急跳闸有

23、两种方式可选:1.使用继电器搭建.2.使用单独的PLC搭建并与DCS进行通讯.锅炉炉膛安全监控系统锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)51.FSSS基本要求 1. 燃烧器控制系统燃烧器控制系统BCS 2.2.炉膛安全系统的基本功能炉膛安全系统的基本功能FSSSFSSS2.FSSS具体功能 1.炉膛吹扫 2.锅炉启动 3.锅炉冷态启动 4.锅炉热态启动监视燃烧系统的参数和状态防止炉膛爆炸进行主燃料跳闸(MFT)炉膛安全监控锅炉点火启动事故分析全炉膛火焰丧失手动MFT炉膛正压高炉膛负压高汽包水位高汽包水位低引风机停送风机停燃料中断推出MFT动作画面指出首次跳闸原因闭锁从动跳闸条件给出声光报警信号进行联锁和顺控动作停止全部给煤机全部调节回路切至手动点火器不允许打火供油安全关断阀关闭吹扫条件： 炉内无火焰所有风机都在运行及相应档板开全部角阀和吹扫阀燃油母管快关阀关闭一次风门