12MW热电机组控制方案 1、循环流化床锅炉特点 循环流化床锅炉( Circulating Fluidized Bed Boiler)(以 下简称CFB)是一种高效率、低污染、清洁燃烧锅炉,其主 要特点是通过炉内强烈的喘流运动,使燃料和脱硫剂经过多 次循环,反复地进行低温分段燃烧和脱硫反应,从而达到约 90%的脱硫效果,燃烧效率接近煤粉炉。CFB不但燃烧完全, No的排放量低,而且燃料适应性广,可以烧劣质煤、废料 垃圾等。CFB锅炉由布风装置、密相区、稀相区、炉内受热 面、气固物料分离装置、返料装置、尾部受热面及床外热 交换器等部分组成。 CFB比起其它类型锅炉,其燃烧过程比较复杂,不但需要控 制的参数多,而且参数之间相互关联,使得操作难度加大。 如果操作不当,非但不能发挥CFB的优点,反而会造成锅炉 结焦、熄火和停产等不良后果。因此如何采取先进的控制方 案对CFB运行的重要参数如床温、一次风、二次风、给煤量 和返料量协调控制,是CFB成功运行的关键。 多年来,我们一起致力于CFB燃烧模型的研究,同时吸取了 我们在沸腾炉和35t/hCFB控制的成功经验,设计了75T/h CFB自控系统方案,并在行业内得到成功应用。该装置由数 据采集系统DAS,模拟量调节系统,顺序控制系统SCS,炉 膛安全监控系统FSSS等组成
1 12MW 热电机组控制方案 1、 循环流化床锅炉特点 循环流化床锅炉（Circulating Fluidized Bed Boiler）(以 下简称 CFB）是一种高效率、低污染、清洁燃烧锅炉，其主 要特点是通过炉内强烈的喘流运动，使燃料和脱硫剂经过多 次循环，反复地进行低温分段燃烧和脱硫反应，从而达到约 90%的脱硫效果，燃烧效率接近煤粉炉。CFB 不但燃烧完全， Nox 的排放量低，而且燃料适应性广，可以烧劣质煤、废料、 垃圾等。CFB 锅炉由布风装置、密相区、稀相区、炉内受热 面、气固物料分离 装置、返料装置、尾部受热面及床外热 交换器等部分组成。 CFB 比起其它类型锅炉，其燃烧过程比较复杂，不但需要控 制的参数多，而且参数之间相互关联，使得操作难度加大。 如果操作不当，非但不能发挥 CFB 的优点，反而会造成锅炉 结焦、熄火和停产等不良后果。因此如何采取先进的控制方 案对 CFB 运行的重要参数如床温、一次风、二次风、给煤量 和返料量协调控制，是 CFB 成功运行的关键。 多年来，我们一起致力于 CFB 燃烧模型的研究，同时吸取了 我们在沸腾炉和 35t/h CFB 控制的成功经验，设计了 75T/h CFB 自控系统方案，并在行业内得到成功应用。该装置由数 据采集系统 DAS，模拟量调节系统，顺序控制系统 SCS，炉 膛安全监控系统 FSSS 等组成
2、自控系统方案说明 21数据采集系统DAS DAS系统连续采集机组的模拟量、开关量等信息,将运 行参数、输入输出状态、操作信息和异常情况等数据实时地 提供给运行人员,指导他们安全可靠地操作,同时还进行数 据记录和储存,供事故分析。 21.1信号处理 由FB-2000NS现场控制站实现所有I/O信号的采样、滤 波、工程单位换算、累积等。本系统可处理包括4~20mA (含两线制变送配电器)、0~5vac、热电阻、热电偶等模 拟信号和有源(包括直流和交流)触点和无源触点信号。 2.1.2显示 ControlX Hmi软件基于 Windown nt2000该软件采 用了最先进的软件设计技术,具有丰富的动画功能和图形 库采用 ControlX Hmi作图软件可画出直观的工艺流程图 棒图、控制回路图、趋势图等。用户可在画面中任意定义和 绘制操作按钮,画面中每个按钮都可定义相应的热键,可通 过鼠标点击式键盘热键操作,每个操作按钮都可定义其操作 权限。可通过打开新画面、弹出式嵌入新窗口来调显不同画 面,可对画面进行缩放和改变各种风格。操作员可通过各种 风格的按钮、滑动杄、旋转指针等进行直观的参数修改操作
2 2、自控系统方案说明 2.1 数据采集系统 DAS DAS 系统连续采集机组的模拟量、开关量等信息，将运 行参数、输入输出状态、操作信息和异常情况等数据实时地 提供给运行人员，指导他们安全可靠地操作，同时还进行数 据记录和储存，供事故分析。 2.1.1 信号处理 由 FB-2000NS 现场控制站实现所有 I/O 信号的采样、滤 波、工程单位换算、累积等。本系统可处理包括 4～20mA （含两线制变送配电器）、0～5Vac、热电阻、热电偶等模 拟信号和有源（包括直流和交流）触点和无源触点信号。 2.1.2 显示 ControlX HMI 软件基于 Windown NT/2000。该软件采 用了最先进的软件设计技术，具有丰富的动画功能和图形 库，采用 ControlX HMI 作图软件可画出直观的工艺流程图、 棒图、控制回路图、趋势图等。用户可在画面中任意定义和 绘制操作按钮，画面中每个按钮都可定义相应的热键，可通 过鼠标点击式键盘热键操作，每个操作按钮都可定义其操作 权限。可通过打开新画面、弹出式嵌入新窗口来调显不同画 面，可对画面进行缩放和改变各种风格。操作员可通过各种 风格的按钮、滑动杆、旋转指针等进行直观的参数修改操作
Control Hmi是基于OPC标准的客户端软件,画面中 可显示任何支持OPC标准的设备的动态数据。 21.3报警事件指示和管理 ControⅨXHMI报警事件管理软件是基于OPC报警事件 标准的客户端应用软件,可对任何来自OPC报警事件服务 器的报警、事件进行管理。 FB-2000NS报警事件服务器提供各种类型的报警和事件 监视,提供多达1000个的报警优先级,可将系统分成任意 区域构成,各监控操作站可按报警事件类型、优先级、报警 点或区域等有选择进行筛选和响应 报警事件管理软件提供灵活的检索、筛选和打印等功能。 同时可按不同的报警点和/或不同优先级设置不同声音文件, 通过操作计算机配置的多媒体音响迸行语音报警。 21.4历史数据存取、显示 Control hmi历史服务器也是OPC的客户端软件,可 实现数据的周期采集记录,定时采集记录和事件触发记录 等。 22模拟量调节系统 循环流化床锅炉控制部分的控制框图如图1
3 ControlX HMI 是基于 OPC 标准的客户端软件，画面中 可显示任何支持 OPC 标准的设备的动态数据。 2.1.3 报警事件指示和管理 ControlX HMI 报警事件管理软件是基于 OPC 报警事件 标准的客户端应用软件，可对任何来自 OPC 报警事件服务 器的报警、事件进行管理。 FB-2000NS 报警事件服务器提供各种类型的报警和事件 监视，提供多达 1000 个的报警优先级，可将系统分成任意 区域构成，各监控操作站可按报警事件类型、优先级、报警 点或区域等有选择进行筛选和响应。 报警事件管理软件提供灵活的检索、筛选和打印等功能。 同时可按不同的报警点和/或不同优先级设置不同声音文件， 通过操作计算机配置的多媒体音响进行语音报警。 2.1.4 历史数据存取、显示 ControlX HMI 历史服务器也是 OPC 的客户端软件，可 实现数据的周期采集记录，定时采集记录和事件触发记录 等。 2.2 模拟量调节系统 循环流化床锅炉控制部分的控制框图如图 1
锅护负荷指令 锅炉主控 燃媒主控 风量主控 燃油主控 煤机调节回路 石调节回路 回 一次风调节回路 保风调节回路 器调节回路 图1循环流化床锅炉控制部分的控制框图 22.1几个主要的控制回路 22.1.1锅炉主控 锅炉主控的调节框图如图2。 ○6○6 图2锅炉主控调节框图 图中符号说明如下 Pr锅炉压力给定值; Gc:反馈调节器的传递函数 Gf:扰动通道的传递函数; Gd:前馈补偿装置的传递函数
4 2.2.1 几个主要的控制回路 2.2.1.1 锅炉主控 锅炉主控的调节框图如图 2。 图中符号说明如下: Pr:锅炉压力给定值; Gc:反馈调节器的传递函数; Gf:扰动通道的传递函数; Gd:前馈补偿装置的传递函数;
Go控制通道的传递函数 λ(x):锅炉主控的扰动函数 Y复合调节系统的输出函数; 由控制框图可知循环流化床锅炉的主控采用前馈加反馈的 控制方式(复合调节系统)。在反馈调节系统中加入对于主要 扰动λ(×)的前馈调节构成了前馈-反馈调节系统当扰动λ() 发生后前馈调节的作用是及时地补偿扰动对被调量的影响, 而反馈调节的作用则是保证调节量的偏差在允许的约定范 围内这样系统即使在大而频繁的扰动下,依然可以获得优良 的控制品质 2.2.1.2燃煤主控 燃煤主控的调节框图如图3。 Y BTU 图3燃煤主控调节框图 图中符号说明如下: BTU: BTU补偿器; GC:反馈调节器的传递函数; 由控制框图可知燃煤主控是一个典型的反馈调节回路由于 调节系统是按被调量与给定值的偏差进行调节的因此,在调
5 Go:控制通道的传递函数; λ(x):锅炉主控的扰动函数; Y:复合调节系统的输出函数; 由控制框图可知,循环流化床锅炉的主控采用前馈加反馈的 控制方式(复合调节系统)。在反馈调节系统中加入对于主要 扰动λ(x)的前馈调节,构成了前馈-反馈调节系统,当扰动λ(x) 发生后,前馈调节的作用是及时地补偿扰动对被调量的影响, 而反馈调节的作用则是保证调节量的偏差在允许的约定范 围内,这样,系统即使在大而频繁的扰动下,依然可以获得优良 的控制品质。 2.2.1.2 燃煤主控 燃煤主控的调节框图如图 3。 图中符号说明如下: BTU:BTU 补偿器; Gc:反馈调节器的传递函数; 由控制框图可知燃煤主控是一个典型的反馈调节回路,由于 调节系统是按被调量与给定值的偏差进行调节的,因此,在调