Cimplicity OpenProcess集散控制系统在循环流化床锅炉上的应用

电力18讯：    前言 ----循环流化床锅炉是近几年发展起来的新一代高效、低污染清洁型的燃烧锅炉，具有煤种适应性广、负荷调节性能好、燃烧效率高、环境污染小等优点。因此在电力、供热、化工生产等行业中得到越来越广泛的应用。
----由于循环流化床锅炉的自身的特点所决定，其对自动控制要求较高。但锅炉的燃烧、汽水过程十分复杂，受多种因素的影响，而且由于燃烧系统、汽水系统相互关联耦合性强，过程的非线性和大滞后等特点，给自控设计带来了较大的难度。为了满足控制要求，设计的调节系统均为复杂控制系统，常规的自控方案及自控装置很难收到理想的控制效果。鉴于此，目前国内的循环流化床锅炉的控制一般采用DCS控制。我们采用的是GE Fanuc的OpenProcess集散控制系统。
1. 循环流化床锅炉自控系统构成 ----锅炉检测回路一般根据锅炉厂提供的测点数、测点位置及测点的技术条件进行设计。对于控制回路而言，就要求设计人员在深入研究锅炉运行机理的基础上进行合理的设计。一般的循环流化床锅炉控制系统主要包括以下几个子系统。

1.1 膛负压控制系统
----采用以总风量为前馈的单回路控制系统，以炉膛出口负压为检测点，通过调节引风机出口挡板（即调节引风量）来保证炉膛在微负压状态下燃烧。

1.2 料层差压控制系统
----由于循环流化床一般采用间歇排渣方式，故控制方案采用计算机报警提示人工放渣手段。报警限根据负荷的大小可方便的在计算机上进行修改。
1.3 汽包水位控制系统
----汽包水位控制系统仍采用三冲量为基础的串级控制系统。其特点如下：
----1）采用变PID参数的三冲量控制。
----2）在异常情况下，如液位偏离正常值较大时，采用规则控制，可以快速恢复水位，保证锅炉的安全稳定运行。
----3）当水位控制和主蒸汽温度控制发生矛盾时，可根据矛盾的主要方面进行两者的协调控制。

1.4 主蒸汽温度控制系统
----传统的做法一般希望以减温器出口蒸汽温度作为副参数、以主蒸汽温度作为主参数构成典型的串级调节系统。但在实际安装过程中发现减温器出口的温度检测点很难安装，因此改用炉膛出口温度点作为前馈信号，也能达到比较满意的效果。
----另外要注意的一点，由于过热器处的烟气温度较高（900℃左右），减温器所需的减温水量也比较大，所以应考虑到减温水流量范围应该使其满足测量和控制的要求，在实际运用中可以和给水流量的范围选取一致。

1.5 燃烧控制系统
----燃烧控制系统在锅炉控制中是实现自控难度最大的一种控制系统。燃烧系统受到煤种、煤质、煤粒度、堵煤、返料量等诸多因素的影响，而这些干扰因素往往是不可控的。同时，燃烧系统的稳定与否，不仅是锅炉稳定运行的首要条件，而且对汽水系统影响很大。循环流化床锅炉更是如此。燃烧系统控制的关键是要保证床层温度在允许范围之内，一般控制在850-950℃，避免高温结焦和低温熄火事故的发生。燃烧控制系统是一个多输入、多输出的耦合控制系统，检测量分别为床温、炉膛出口温度、省煤器前的烟气氧含量，控制手段分别为给煤量、一次风量、二次风量。对于这样一个复杂的控制系统，常规的控制策略很难收到满意的效果。因此，国内燃煤锅炉燃烧系统的控制基本都采用手动控制。采用GE Fanuc的OpenProcess的融入操作工经验的智能专家模糊控制系统，采用热电常用的运行规范，实施模糊规则控制。实践证明这种方法是极其有效的。

1.6 增设现场控制装置
----为满足锅炉点火的需要，在现场增设控制箱，将点火所需的炉膛温度、料层差压参数及鼓风、引风量控制引入控制箱，待点火成功后再切入计算机控制系统。

2 Cimplicity OpenProcess集散控制系统的特点 ----根据锅炉的现场运行情况及DCS系统的构成，将OpenProcess控制系统的特点总结如下：
----1）硬件质量可*。通过近几年的运行，没有发生过卡件损坏及系统死机等故障。
----2）故障分散。卡件处理的点数一般较少，一旦卡件发生故障（在没有冗余的情况下），最多影响几个点，影响面较小，所造成的损失也比较低。每个卡件都可做到1:1的热冗余，但在实际运用中，为了降低成本，只对一部分关键点及调节回路进行冗余，即部分冗余。
----3）控制站公用部分采用1:1冗余，即主控制卡、数据转发卡、电源卡及通信部分采用全冗余技术，大大提高了系统的可*性。
----4）卡件规格系列化，能满足绝大部分用户的要求。
----5）卡件智能化，卡件对输入信号能够自动地调整零点及增益，并根据组态信息对信号进行诸如数字滤波、冷端补偿、非线形处理等数据处理，确保每一种输入信号都具有很高的精度，而无需增加其它的数据调理卡。
----6）系统组态方便。系统采用树状组态方式，并有强大的在线帮助功能，使系统组态易学易用，即便初学者也能较顺利地完成任务。
----7）系统内置VBA语言环境，可以编写功能强大的VBA语言软件包，用以满足用户各种复杂控制回路对系统的要求，使得系统<