美鑫铝镁合金项目配套动力站项目DCS组态设计文档（协调部分）

美鑫铝镁合金项目配套动力站项目DCS组态设计文档（协调部分）第页美鑫铝镁合金项目配套动力站项目DCS组态设计文档（协调部分）编制单位：日期：2015年5月26

目录1.1. 总则 31.2. 机炉协调控制 31.3. 机组目标负荷、负荷上限和下限、目标负荷变化率的设定 41.4. 机组一次调频投入 41.5. 主汽压力设定 51.6. 锅炉跟踪方式下锅炉主控指令的形成 51.7. 协调控制方式下锅炉主控指令的形成 51.8. 锅炉主控 61.9. 汽机主控 61.10. RUNBACK 71.11. 煤主控 71.12. 给煤机煤量控制 81.13. 磨煤机入口一次风量控制 81.14. 磨煤机出口温度控制 81.15. 锅炉给水控制 91.16. 锅炉过热蒸汽一级减温控制 91.17. 锅炉过热蒸汽二级减温控制 101.18. 锅炉再热器烟气挡板控制 101.19. 锅炉再热器事故减温水（A、B侧）控制 111.20. 一次热风母管压力控制 111.21. 炉膛压力控制 111.22. 送风控制 121.23. 除氧器水位控制 131.24. 高压旁路控制 131.25. 低压旁路控制 13

总则模拟量控制系统(MCS)包括给水控制、汽温控制、锅炉启动系统、炉机协调、旁路控制及燃料主控等。硬件配置MCS系统配置主要分布在2个控制器：drop9和drop10。系统分布Drop9控制器包括以下系统和设备的控制：给水控制系统汽温控制系统锅炉启动系统Drop10控制器包括以下系统和设备的控制：炉机协调系统汽轮机旁路控制系统燃料控制系统下面对模拟量控制系统具体说明如下：机炉协调控制本机组的机炉协调控制设计了四种运行方式，根据锅炉主控和汽机主控两个操作器的状态组合，分别形成以下四种运行方式机炉协调方式（锅炉主控自动，汽机主控自动）；汽机跟踪方式（锅炉主控手动，汽机主控自动）；锅炉跟踪方式（锅炉主控自动，汽机主控手动）；机炉手动方式（锅炉主控手动，汽机主控手动）。按照设计，机组正常运行时应该运行在机炉协调方式。本机组的协调控制系统采用以锅炉跟踪为基础的协调控制方式。汽机调门以控制负荷为主，用锅炉燃烧率控制主汽压力，当主汽压力偏差过大时，汽机侧协助锅炉调压。在机炉协调控制方式下，机组的目标负荷可以由运行人员手动设定，也可投入AGC方式，接受中调来的负荷指令。本设计方案对锅炉侧采用水跟煤的控制方案，即用燃料量校正主汽压力的稳态偏差，燃料量改变时，根据函数发生器改变给水流量设定值，以粗调水煤比，用主给水流量校正中间点温度的稳态偏差。AGC投入允许条件机组在机炉协调控制方式，中调负荷指令(来自AGC)与目标负荷设定值偏差小于110MW（可调整）时允许运行人员手动投入AGC功能。AGC强制退出条件机组控制不在协调方式、发电机调度端AGC退出命令、中调负荷信号故障或遥控装置不正常时AGC功能强制退出。机组负荷指令信号中调来的机组负荷指令或运行人员手动设定的目标负荷经速率限制和机组负荷上、下限限制后作为机组的负荷指令信号。机组目标负荷、负荷上限和下限、目标负荷变化率的设定机组目标负荷设定a、在协调控制方式没有投入时，机组目标负荷设定值跟踪发电机实际功率。b、AGC没有投入时，中调负荷指令应该跟踪机组目标负荷。c、机炉协调控制方式投入：在“协调控制”画面中分别有锅炉主控和汽机主控操作器，在该画面上将汽机主控和锅炉主控操作器同时投入自动方式，即进入机炉协调控制方式。机组负荷上限和下限值设定机炉协调控制方式没有投入时，机组负荷上限设定值强制为发电机实际功率加20MW（可调整），下限设定值强制为发电机实际功率减20MW（可调整）。这样在投入协调控制方式前，运行人员不需要手动设定机组负荷上下限值。在投入协调控制方式后，运行人员可根据需要手动设定机组负荷上限和下限值。逻辑中考虑了机组负荷下限值不能高于上限值和上限值不能低于下限值的连锁。机组目标负荷变化率的设定运行员可以手动设定机组负荷变化率。机组一次调频投入当机组运行在机炉协调方式下，允许机组一次调频投入。当有以下条件之一时，机组一次调频投入强制退出：不在机炉协调控制方式；发电机频率信号故障。主汽压力设定锅炉主控和汽机主控操作器都没有投入自动时，机组主汽压力设定值跟踪机侧实际主汽压力。在锅炉跟踪方式、汽机跟踪方式和机炉协调方式时，主汽压力设定值可以由运行人员手动设定。在协调控制方式或汽机跟踪方式投入时，如果选择压力自动运行方式时，这时机组主汽压力设定值根据机组负荷对应的滑压曲线自动设定,此时运行员可以手动设定主汽压力偏置。当主汽压力自动设定值和手动设定值的偏差小于0.3MPa时，允许投入主汽压力自动设定。当以下条件均不满足时，主汽压力自动设定强制退出：协调方式；汽机跟踪方式；锅炉跟踪方式下负荷大于610MW或负荷小于340MW时高旁关闭。锅炉跟踪方式下锅炉主控指令的形成在锅炉跟踪方式未投入时，锅炉跟踪方式下锅炉主控指令跟踪锅炉主控的输出。根据汽机调节级压力，汽机主汽压力和主汽压力设定值三个信号组合成的汽机能量需求信号作为锅炉主控指令（要求锅炉燃料量）的前馈。为了方便调试，锅炉跟踪方式下的PID调节器将比例、积分和微分功能分开，比例增益和积分速度根据当前机组负荷值的大小和主汽压力的偏差自动改变。协调控制方式下锅炉主控指令的形成在协调控制方式未投入时，机炉协调方式下锅炉主指令跟踪锅炉主控的输出。将机组目标负荷的比例加微分信号作为锅炉主控指令前馈（要求锅炉燃料量）。当压力设定值改变时，通过微分环节作为锅炉主控指令前馈。为了方便调试，机炉协调方式下的PID调节器将比例、积分和微分功能分开，比例增益和积分速度根据当前机组负荷值的大小和主汽压力的偏差自动改变。如果机组负荷偏差较大，相应增加或减少锅炉主控指令。锅炉主控在下列情况下锅炉主控强制手动：汽机主汽压力信号故障；协调方式下发电机功率故障；锅炉跟踪方式下调节级压力信号故障；煤主控手动；给水泵手动；RUNBACK。这种情况下通过控制锅炉主控输出，改变锅炉燃料量，调整机组负荷。煤主控在手动时，锅炉主控输出强制跟踪锅炉实际燃料量。在锅炉主控自动投入后，锅炉主控输出由协调或锅炉跟踪方式下的相应锅炉主控控制指令决定。在协调方式下，如辅机出力小于机组目标负荷的需求，则机组RUNBACK动作，锅炉主控强制手动，锅炉主控输出跟踪RUNBACK目标值（燃料量），RUNBACK目标值由不同RUNBACK原因决定。当煤主控在自动、锅炉主控手动、机组RUNBACK没有动作时，锅炉主控输出由运行人员人为设定。锅炉主控输出为0～700MW，对应锅炉最大带负荷能力并且略有富余，目前组态中按锅炉主控输出最大为700MW负荷设置，现场调试时根据需要修改。当锅炉主控投入自动后，此时若汽机主控没有在自动，机组即运行在锅炉跟踪方式，通过改变汽机高压调速汽门开度可调整机组负荷。汽机主控当汽机调门的控制权没有从DEH切换到DCS以前，汽机主控强制手动，输出值跟踪DEH来的汽机负荷参考指令。当汽机主汽压力故障、协调方式下发电机功率故障时，汽机主控强制手动。当锅炉主控在手动方式，汽机主控在自动方式时，机组运行在汽机跟踪方式下，汽机主控根据主汽压力设定值与主汽压力偏差，改变汽机高压调速汽门开度，维持汽机主汽压力等于设定值。当汽机主控和锅炉主控均在自动方式时，机组运行在协调方式下，汽机侧以调负荷为主，当主汽压力偏差过大时，汽机侧协助锅炉调压。为了防止机组带额定负荷时主汽压力过高引起机组过负荷，设计中考虑了汽机最大负荷限制。用机组给定负荷信号作为汽机侧协调方式下的前馈信号。在机组正常运行时，如果汽机主控没有强制手动条件，即可在协调控制画面中将汽机主控投入自动。RUNBACK本机组的RUNBACK功能考虑了以下辅机：送风机、引风机、一次风机、给水泵和磨煤机。在机组协调控制方式下，如果出现上述辅机跳闸，机组负荷大于运行辅机出力（加死区）的情况下，锅炉主控强制手动，输出快速下降到运行辅机所能承受的最大出力。这时机炉协调控制方式自动退出，控制系统自动转为汽机跟踪运行方式。RUNBACK发生后锅炉主控的最终目标值根据跳闸辅机种类的不同可以单独设定。如果机组原来在压力自动设定方式，RUNBACK发生后主汽压力设定值将根据机组负荷曲线自动下降。RB发生后将主汽压力设定变为自动方式，此时主汽压力设定值不需要运行人员手动干涉。煤主控煤主控操作器在自动方式下根据锅炉主控输出（经函数发生器将锅炉主控输出转换为以t/h为单位的总煤量要求信号）和总燃料量的实际值经调节器后产生投入自动的给煤机的公用煤量指令，总燃料量信号由投入运行的给煤机的煤量之和和燃油流量相加产生，根据设计煤种的低位发热值和燃油的发热值换算出油煤折算系数。设计中考虑了风煤交叉限制功能，以确保燃料量指令不大于总风量所允许的最大燃料量。为了防止投入自动的给煤机台数太少时，投入自动的给煤机煤量波动太大，当投入自动的给煤机台数少于两台时不允许煤主控投入自动。煤主控操作器在手动方式时，其输出作为投入自动的给煤机的公用煤量指令。当所有给煤机都在手动控制时，煤主控输出强制手动，输出值跟踪运行给煤机平均煤量指令。下列情况下煤主控强制手动：总风量信号故障、实际燃料量信号故障、送风机都不在自动、任一运行给煤机给煤率信号故障、给煤机全部手动。本设计中考虑了燃煤发热量自动校正（BTU校正）功能，根据稳定负荷下总给水流量和实际燃料量的比例将实际煤种校正到设计煤种，考虑了省煤器入口温度变化对水煤比的影响。当机组变动负荷或主汽压力偏差过大时，BTU校正停止计算；当设计煤种与实际煤种的发热量偏差很小时，BTU校正停止计算；任一给煤机启动或停止时5分钟内BTU校正停止计算；RB时BTU也停止计算。给煤机煤量控制给煤机煤量操作器在自动方式下接受煤主控操作器来的给煤机公用煤量指令，当至少两台给煤机煤量操作器在自动且本给煤机煤量操作器在自动时，允许运行人员对本给煤机的煤量进行手动偏置。给煤机运行后最小给煤量指令为25%（可调整）。下列情况下给煤机煤量控制强制手动：给煤机没有运行给煤率信号故障磨煤机热风调节门不在自动磨煤机冷风调节门不在自动。当磨煤机停止运行时，给煤机煤量指令强制为零。磨煤机入口一次风量控制正常运行时,用磨煤机热风调节门控制进入磨煤机的一次风量。磨一次风测量经过温度和压力修正。给煤机煤量指令和给煤机实际煤量取大值经函数发生器作为磨入口一次风量的基本设定值，热风调节门投入自动后，可以由运行人员对磨入口一次风的设定值进行手动偏置。设计中考虑了给煤指令的改变对热风调节门的前馈。磨热风调节门投入自动是给煤机煤量投入自动的必要条件。下列情况下磨煤机热风调节门强制手动：磨跳闸磨热一次风流量信号故障。磨冷风调节门在手动当磨煤机跳闸时发一脉冲，自动关热风调节挡板；当磨程控进行时，接受磨程控投自动指令，自动将磨热风调节挡板投自动。磨煤机出口温度控制正常运行时,用磨煤机冷风调节门控制磨煤机出口的一次风温度。冷风调节门投入自动后，可以由运行人员对磨出口一次风温度的设定值进行手动设置。设计中考虑了冷热风门控制多变量控制系统的单向解耦，同时考虑了给煤机煤量变化时对冷风调门的前馈功能。磨冷风调节门投入自动是给煤机煤量投入自动的必要条件。下列情况下磨煤机冷风调节门强制手动：磨出口风粉混和温度信号故障磨跳闸。当磨程控进行时，接受磨程控投自动指令，自动将磨冷风调节挡板投自动，并且将磨的出口温度设置为80℃。锅炉给水控制直流锅炉的水煤比是一个极其重要的控制参数，本设计采用水跟煤的控制方式，当锅炉燃料量指令改变时，根据设计煤种的发热量自动改变给水流量设定值，如果煤种发热量变化或其他因素的影响，导致水煤比偏离设计值，再用给水流量对中间点温度进行校正。锅炉中间点温度的设定值根据汽水分离器出口压力经函数发生器自动给出，并在必要时可以由运行人员手动设定偏置，设计中考虑了中间点温度最小过热度限制，当过热器喷水流量占总给水流量的比例与设计值偏差过大时，再对中间点温度设定值进行小范围的增减。主调节器输出作为给水流量设定值，副调节器输出作为给水泵公用指令，副调节器的比例增益和积分速度根据机组负荷自动改变。锅炉给水流量的设定值和锅炉省煤器入口流量的偏差经调节器输出作为给水泵公共指令。下列情况下锅炉给水泵控制强制手动：汽水分离器出口压力信号故障水冷壁出口集箱温度坏质量锅炉一级减温水流量信号故障锅炉二级减温水流量信号故障锅炉给水流量信号故障给水泵公共指令加上运行人员设置的偏置作为给水泵的控制指令。设计中考虑了防止给水泵过负荷功能。锅炉过热蒸汽一级减温控制本锅炉过热蒸汽温度采用二级喷水减温控制，每级喷水减温又分A、B侧。两侧控制结构基本相同，下文仅以A侧为例进行说明。锅炉过热蒸汽一级减温控制系统采用串级调节系统，主、副调节器均采用PID调节器。主调节器和副调节器的调节参数都可根据机组负荷自动改变。采用机组给定负荷信号作为一级减温控制的前馈信号。根据机组给定负荷自动产生二级减温器入口联箱温度设定值，如果二级减温器喷水调门开度过大或过小自动对一级减温的设定值进行修正。下列情况下锅炉过热蒸汽一级减温水调节阀强制手动：机组负荷指令信号故障过热器一级减温器A出口蒸汽温度故障过热器二级减温器A入口蒸汽温度故障MFT动作。当锅炉MFT动作时，锅炉主汽一级减温水调节门强制关闭至0%。锅炉过热蒸汽二级减温控制锅炉过热蒸汽二级减温控制系统采用串级调节系统，主、副调节器均采用PID调节器。主调节器和副调节器的调节参数都可根据机组负荷自动改变。采用机组给定负荷信号作为二级减温控制的前馈信号。二级喷水减温的控制目标为锅炉出口过热蒸汽温度，当二级减温调节门投入自动时，可以由运行人员手动设定锅炉出口过热蒸汽温度的设定值。下列情况下锅炉过热蒸汽二级减温水调节阀强制手动：过热器二级减温器出口A侧蒸汽温度故障末级过热器出口集箱蒸汽温度故障MFT动作。当锅炉MFT动作时，锅炉过热蒸汽二级减温水调节门强制关闭至0%。锅炉再热器烟气挡板控制本锅炉的再热蒸汽温度控制有两种手段，正常情况下采用烟气挡板控制再热蒸汽温度，喷水减温作为再热蒸汽的事故减温手段。两侧烟道中的再热烟气挡板和过热烟气挡板采用一个操作器，动作方向相反，任何工况下过热烟气挡板和再热烟气挡板都应留有一定的通流面积。用烟气挡板控制再热蒸汽温度时，采用单回路控制系统，再热蒸汽温度的设定值可以由运行人员在烟气挡板操作器上手动设定。考虑了机组负荷变化时对烟气挡板的前馈，调节器考虑了随机组负荷不同自动改变调节器参数。下列情况下锅炉再热器烟气挡板强制手动：机组负荷指令故障、高温再热器出口蒸汽温度A/B故障、MFT动作。当锅炉MFT动作，锅炉主锅炉再热器烟气挡板强制手动并开至50%。锅炉再热器事故减温水（A、B侧）控制再热器喷水作为再热蒸汽温度的后备控制手段，分为A、B两侧。再热器喷水减温控制采用串级控制系统。主、副调节器均采用PID调节器。主调节器和副调节器的调节参数都可根据机组负荷自动改变。采用机组给定负荷信号作为再热喷水减温控制的前馈信号。下列情况下锅炉再热器事故减温水调节门强制手动：MFT动作再热器减温器后蒸汽温度故障高温再热器出口蒸汽温度故障低温再热器入口蒸汽压力故障。当锅炉MFT动作，锅炉再热器事故减温水调节门强制手动并关闭至0%。一次热风母管压力控制通过改变一次风机入口导叶的角度来控制一次热风母管压力，本系统采用单回路控制系统，根据锅炉主控输出自动产生一次风母管压力的设定值，在至少有一台一次风机投入自动的情况下，可以由运行人员对上述设定值进行手动偏置。当两台一次风机都投入自动时，可以在B侧一次风机入口导叶操作站上对两台一次风机导叶指令进行手动偏置，以达到两台一次风机出力平衡。两台一次风机都可以达到自动/手动双向无扰切换，并可根据投入自动一次风机台数的不同自动改变控制系统增益。下列情况下一次风机入口导叶控制强制手动：一次风热风母管压力信号故障锅炉MFT动作相应一次风机未运行。当只有一台一次风机运行时，未运行的一次风机入口导叶强制关闭至0%。炉膛压力控制炉膛压力为单回路控制系统，在至少有一台引风机投入自动的情况下，可以由运行人员手动设定炉膛压力设定值。两台送风机动叶平均开度作为炉膛压力控制的前馈信号。当两台引风机都投入自动时，可以在B侧引风机入口导叶操作站上对两台引风机导叶指令进行手动偏置，以达到两台引风机出力平衡。两台引风机都可以达到自动/手动双向无扰切换，并可根据投入自动引风机台数的不同自动改变控制系统增益。当锅炉炉膛压力过低时闭锁引风机增加，当锅炉炉膛压力过高时闭锁引风机减少。当炉膛压力低于最低允许压力时，设计了另一路信号自动减少引风机出力。在锅炉发生MFT时，根据MFT前机组负荷的不同，自动将引风机入口导叶关闭一定幅度，以减小锅炉MFT时炉膛压力的下降幅度。该超驰信号维持一定时间后将自动缓慢回到零。下列情况下引风机入口导叶控制强制手动：锅炉炉膛压力信号故障相应引风机未运行。当只有一台引风机运行时，未运行的引风机入口导叶强制关闭至0%；当SCS来引风机入口导叶全关指令，引风机入口导叶控制强制关闭至0%。送风控制送风控制系统的目标是根据锅炉输入燃料量的大小自动控制进入炉膛的总风量，并用锅炉尾部烟道的烟气含氧量作为总风量是否合适的校正指标。根据机组负荷自动产生出锅炉尾部烟道烟气含氧量的设定值，在氧量校正操作站投入自动的情况下可以由运行人员对氧量设定值进行手动偏置。锅炉总燃料指令与总燃料量大选经函数发生器后再加上氧量校正操作器的输出信号作为总风量的设定值信号。总风量调节器的输出作为两台送风机动叶控制的公共指令。当两台送风机都投入自动时，可以在B侧送风机动叶操作站上对两台送风机动叶指令进行手动偏置，以达到两台送风机出力平衡。两台送风机都可以达到自动/手动双向无扰切换，并可根据投入自动送风机台数的不同自动改变控制系统增益。当锅炉炉膛压力过低时闭锁送风机减少，当锅炉炉膛压力过高时闭锁送风机增加。当以下任一条件满足时氧量校正操作站强制手动：任意氧量信号故障送风机动叶控制全部在手动时。氧量校正操作站在手动状态时不影响送风机动叶操作站投入自动。下列情况下送风机动叶控制强制手动：总风量信号故障相应送风机未运行没有引风机在自动状态。当只有一台送风机运行时，未运行的送风机动叶强制关闭至0%；当SC