中藍裕興化工鍋爐自控(一)基于和利時MACSV系統(tǒng)組態(tài)

1、燃燒系統(tǒng)控制一風煤系統(tǒng)圖形化組態(tài)及原理說明部分功能塊說明PIC337MMAN.AM=0 3#爐母管壓力調(diào)節(jié) ，AM=0為自動模式FT_306_B 二次風補償后總風量FT_306SEL 總風量三取中HSMEDSEL DCS三取中模塊，MD=6選變送器3RR3 風煤比FIC0301 3#爐一次風門調(diào)節(jié)HZ_302MAN 3#爐一次風門手操器（執(zhí)行器）WI0301 實際給煤量（反饋數(shù)據(jù)）WI0301SP 給煤機手操器賦值（手動設定值）PIC337S 3#爐模式開關WDXE3 3#爐溫度選擇，為“非”邏輯，圖片太小可能看不到?！咀ⅰ坎糠帜K標注不是很詳細，需前后參考，部分命名欠妥，見諒。 【注】初次閱

2、讀可先看看一-（10）部分的方案原理說明。（1）主參數(shù)計算【說明】主參數(shù)包括：產(chǎn)汽率計算值、總風量計算值、總煤量計算值。三數(shù)值都為運算底數(shù)，補償值在其基礎上加減得到合理的輸出值。(產(chǎn)汽率)*（送風率）=（風煤比）圖1-1產(chǎn)汽率算法圖1-2給煤量底數(shù)算法圖1-3送風率算法*B3_P主要受燃煤煤質(zhì)影響。（2）產(chǎn)汽率無擾切換圖1-4產(chǎn)汽率無擾切換（3）床溫風煤補償邏輯圖1-5床溫風煤補償邏輯（4）3#爐總風自控（三取中計算合理風量）【說明】X1：母管壓力調(diào)節(jié)總風量，傳統(tǒng)的風煤交叉控制策略，采用PID算法實現(xiàn)，技術成熟，適合連續(xù)用汽的企業(yè)，且負荷波動不能高于10%/分鐘（理論值），與本公司非連續(xù)用汽工

3、藝不符，也是造成風煤交叉控制一直不能投用的主要原因。X2：風煤比控制的總風量算法，由投煤量直接計算出與之匹配的總風量，是一種比例控制。RR3可采用手動負值或折線函數(shù)（由運行歷史記錄生成的合理函數(shù)，最高為7階X項）控制，X3：二次補償后總風量，依據(jù)鍋爐床溫、流量、壓力等參數(shù)折算出的合理風量，也是本優(yōu)化方案的主要控制策略，具體算法詳見（10）燃燒系統(tǒng)自控說明。LIMIT：限幅控制，(總風量)-(二次風量)=（一次風量），32000M3/H<一次風量<65000 M3/H.該數(shù)值可保證鍋爐流化與負壓正常。圖1-6風量三選一算法（5）3#爐給煤量自控（三取中計算合理煤量）【說明】I1: 給

4、煤機手操器直接賦值，手動設定，是目前鍋爐投煤的方式。I2：給煤量三取中后得到的合理煤量X1：母管壓力調(diào)節(jié)煤量，風煤交叉控制算法。X2：風煤比算法。X3：二次補償后給煤量，依據(jù)鍋爐床溫、流量、壓力等參數(shù)折算的合理煤量，具體算法詳見“燃燒系統(tǒng)自控說明”。K3x：給煤機分配比例，K31+K32+K33=1。*此處WDXE3(溫度選擇3)后面有個邏輯“非”符號。圖1-7給煤量三選一與無擾切換（6）斷煤自動分配【說明】DM_G/H/I： 1、2、3號給煤機斷煤標志信號。邏輯如圖1-8所示.BOOL_TO_INT： 布爾型信號變?yōu)檎麛?shù)型號（因為布爾信號無法進行四則運算）。WI0301_A: 計算煤量，（蒸

5、汽流量）/（產(chǎn)汽率）=（計算煤量）。FC0101G_DM1： 3#爐1#給煤機斷煤信號，是給煤機斷煤傳感器的信號。SI_FC0101G: 3#爐1#給煤機頻率WI_FC0101G: 3#爐1#給煤機煤量反饋值。斷煤后，自動分配采用同時修改K3x值與WI0301實現(xiàn)。圖1-8 G給煤機斷煤判斷邏輯*同時滿足給煤機傳感器斷煤報警、頻率小于1、煤量小于0.4噸，則認為G給煤機斷煤。此處AND“與”邏輯可能為OR“或”邏輯，筆者也困惑。*給煤機在設定參數(shù)時，需要考慮到給煤機稱重的頻率補償算法，偏差不能設置的過大，否則斷煤后，頻率很高，僅皮帶轉(zhuǎn)速的補償值就會高于0.4T，造成斷煤信號判斷錯誤。*此處僅以

6、3#爐1#給煤機為例，其他給煤機斷煤邏輯類似圖1-8，不再詳述了?！緢D1-9注解】*煤量計算值為底數(shù)*床溫高、低動作為固定補償算法，高溫減煤0.5T，低溫加煤0.5T。高低溫邏輯見上面（3）處*低壓補償：根據(jù)減溫減壓低壓壓力值進行補償，其煤量、風量補償算法均為直線函數(shù)Y=kX+b，具體說明見（8）。*母管補償：主蒸汽母管壓力補償，其煤量、風量補償算法均為曲線函數(shù)Y=CkX3+b，具體說明見（8）*斷煤補償：當發(fā)生斷煤時，不同的給煤機依據(jù)K值進行不同的補償，保證給煤總量正確（現(xiàn)使用的斷煤補償程序有錯,造成了斷煤后自動給煤系統(tǒng)切換為手動，不利于設備運行與車間用汽）*筆者使用C語言IF指令編寫了個斷

7、煤補償程序，結合圖1-9，應該能夠讓系統(tǒng)在斷煤時不進行手/自動切換，并輸出正確的給煤量。【3#爐給煤機IF指令】PROGRAM DMFPVAREND-VARIF (PIC337MMAN.AM=0 OR WI0301SEL.MD=6) AND (DM_G=0 AND FC0101GMAN.RM=1) AND (DM-H=0 AND FC0101HMAN.RM=1) AND (DM-I=0 AND FC0101I.RM=1) THENK31=0.3;K32=0.4;K33=0.3;ELSE (PIC337MMAN.AM=0 OR WI0301SEL.MD=6) AND (DM_G=1 OR FC0

8、101GMAN.RM=3) AND (DM-H=0 AND FC0101HMAN.RM=1) AND (DM-I=0 AND FC0101I.RM=1) THENK31=0.3;K32=0.45;K33=0.33;FC0101GMAN.RM=0;ELSE (PIC337MMAN.AM=0 OR WI0301SEL.MD=6) AND (DM_G=0 AND FC0101GMAN.RM=1) AND (DM-H=1 OR FC0101HMAN.RM=3) AND (DM-I=0 AND FC0101I.RM=1) THENK31=0.35;K32=0.45;K33=0.35;FC0101HMAN

9、.RM=0;ELSE (PIC337MMAN.AM=0 OR WI0301SEL.MD=6) AND (DM_G=1 AND FC0101GMAN.RM=3) AND (DM-H=0 AND FC0101HMAN.RM=1) AND (DM-I=1 OR FC0101I.RM=3) THENK31=0.33;K32=0.45;K33=0.3;FC0101IMAN.RM=0;ELSEFC0101GMAN.RM=0;FC0101HMAN.RM=0;FC0101IMAN.RM=0;END=IFIF PIC337.RM=1 OR WI0301SEL.MD=6PIC337S=1ESLEPIC337S=0

10、END-IF圖1-9給煤量修正算法（補償）（7）給煤機手自/動切換報警此處僅以G給煤機為例說明，其余類似圖1-10 G給煤機手自動切換報警RM=0為手動，所以當RM<1時就說明自動切換手動了，延時5秒后系統(tǒng)發(fā)出聲光報警。（8）風煤補償算法1.斷煤補償：補償煤量，參考（6）處，而風量不補償。2.床溫補償：固定補償，床溫高于925度或低于875度，煤量補償0.5噸，風量補償5%總風量。3.減溫減壓低壓壓力補償：Y=kX+bY1煤量：低壓壓力每變化1MPa，煤量補償10T，即k1=10B1值由IF語法賦值.當?shù)蛪簤毫Υ笥?.7MPa時，b1=-0.5;當?shù)蛪簤毫π∮?.7MPa時，b1=0.5

11、;Y2風量：低壓壓力每變化1MPa，總風量補償50%，即k2=0.5B2值由IF語法賦值。當?shù)蛪簤毫Υ笥?.7MPa時，b2=-0.05;當?shù)蛪簤毫π∮?.7MPa時，b2=0.05;4.母管壓力補償：Y=CkX+b因為鍋爐蒸汽母管壓力為燃燒系統(tǒng)的主控參數(shù)，故采用基于偏差的補償控制。對其控制要求具有變化速度快，且取值時不能影響偏差正負號的特點，故選X3（保號性與數(shù)值放大功能），為防止系統(tǒng)超調(diào)，在進行乘C系數(shù)的處理，且0<C<1。B值可讓偏差較小時也有足夠的調(diào)節(jié)量。偏差X為蒸汽母管壓力減去3.0MPa后的數(shù)值再乘以10。X3良好的保證了偏差小于1時微調(diào)，偏差大于1時超調(diào)的效果，能有效

12、的適應負荷頻繁變化，有助于穩(wěn)定母管蒸汽壓力，結合床溫補償控制，可在超調(diào)量過大后，抑制風、煤量，保證鍋爐安全運行。Y3煤量：母管壓力每變化1MPa，煤量補償6T，即k3=6B3值由IF語法賦值.當母管壓力大于3.0MPa時，b3=-0.5;當母管壓力小于3.0MPa時，b3=0.5;Y4風量：低壓壓力每變化1MPa，總風量補償50%，即k2=0.5B2值由IF語法賦值。當母管壓力大于3.0MPa時，b4=-0.05;當母管壓力小于3.0MPa時，b4=0.05;以上各函數(shù)的C、K、B數(shù)值需要在試車時再調(diào)試修正，并“煤不足，風過量”為基本調(diào)試方向?！?】低壓壓力煤量/風量補償算法低壓函數(shù)IF語法賦

13、值：PROGRAM DYFP (低壓函數(shù)聲明)VAREND_VARIF PT_405SEL.AV>0.7 THEN.B1=-0.5 , b2=-0.05;ELSEB1=0.5 , b2=0.05.END_IF圖1-11 低壓壓力煤量補償圖1-12 低壓壓力風量補償【2】母管壓力煤量/風量補償算法母管壓力函數(shù)IF語法賦值：PROGRAM MGFP (母管壓力函數(shù)聲明)VAREND_VARIF PT_337SEL.AV>3.0 THEN.B3=-0.5 , b4=-0.05;ELSEB3=0.5 , b4=0.05.END_IF圖1-13 母管壓力煤量補償圖1-14 母管壓力風量補償（

14、9）總風量算法計算公式：（1N*5%）*（FT_306_A）=(FT_306_B)圖1-15總風量算法（10）燃燒系統(tǒng)說明此處筆者也不知道如何正確的表述這一控制思路，那就簡單說幾句吧。鍋爐雙交叉燃燒控制系統(tǒng)是燃煤鍋爐自動化控制中最復雜的系統(tǒng)，因其影響燃燒的擾動因素（如汽溫、汽壓、負荷、風煤比等）眾多，因素之間耦合性、時變性強，一直以來都是鍋爐自控系統(tǒng)中最難實現(xiàn)的。傳統(tǒng)的雙交叉燃燒控制系統(tǒng)是依據(jù)主蒸汽壓力，通過對燃料和風量的調(diào)節(jié)，已達到穩(wěn)定蒸汽母管壓力的目的。采用一主調(diào)兩副調(diào)的結構，結合高低選的方法，經(jīng)過氧量的修正和蒸汽流量的補償后，能夠快速、準確的計算出合適的調(diào)節(jié)量，并通過PID調(diào)節(jié)器與智能手

15、操器的方式實現(xiàn)。該方法調(diào)節(jié)通道短，傳遞函數(shù)簡單易行，充分考慮到各個運行參數(shù)之間的耦合交互關系。尤其在我廠主裝置生產(chǎn)用汽處于非連續(xù)狀態(tài)的情況下，用汽負荷波動較大，燃燒調(diào)節(jié)頻繁，單純依靠司爐工的操作與經(jīng)驗很難達到良好地調(diào)節(jié)效果，并帶來一些蒸汽品質(zhì)的波動與節(jié)能減排效益的降低，所以燃燒系統(tǒng)的自控實現(xiàn)非常重要?？晌覐S主裝置的用汽波動實在是過大過于頻繁了，傳統(tǒng)的控制工藝已達不到控制要求了。下面是2013年5月份某日的蒸汽流量圖。從圖上我們可以看到，生產(chǎn)車間某工段關閉蒸汽閥門后，在極短時間內(nèi)鍋爐流量急速下降，大約瞬間丟失18T/h流量，相當于25%的總負荷，這么短的時間損失如此大的負荷在熱電企業(yè)都可以達到事

16、故級別的負荷擾動了。而且該工段并沒通知鍋爐房關閥門，讓司爐工們好一陣忙活這樣的負荷波動在我們單位不是什么稀罕事，每天每個鍋爐運行班都會遇到一兩次的。傳統(tǒng)的控制策略是完全控制不了這樣的負荷擾動的。解決方法可以歸為兩點：一，設計DCS蒸汽用量預測與協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。筆者也構思了一個方案，其方案思路類似熱電廠使用的CCS機爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)，但尚有部分細節(jié)不知如何處理，待方案成熟后再向單位相關部門領導提交方案。二，優(yōu)化改進燃燒系統(tǒng)風煤交叉控制系統(tǒng)。筆者于是有了這個基于蒸汽流量信號為參數(shù)，將風、煤調(diào)節(jié)獨立起來，交叉部分由床溫、母管蒸汽壓力、低壓壓力進行定值偏差計算后，折算為合適的數(shù)值分別補償?shù)斤L、煤控制器上。這實

17、際是一種基于比例運算的軟交叉控制方案。之前筆者寫的控制方案就是這個思路。但這里還有兩個細節(jié)需要處理：一、蒸汽流量信號需要進行壓力信號的二次修正。DCS系統(tǒng)本身有個蒸汽流量的壓力補償算法，這里要進行二次修正，原理如下圖（錯誤更正：SUB應為DIV除法）二、燃燒系統(tǒng)除了風煤控制外，其實還有兩個系統(tǒng)負壓系統(tǒng)和料層差壓系統(tǒng)。我廠鍋爐的負壓系統(tǒng)比較好用，暫不需要優(yōu)化。下面筆者就介紹下料層差壓系統(tǒng)的自控方案。二料層差壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)圖形化組態(tài)及原理說明之所以將料層差壓單獨作為一章來說明，原因有二：一是，與上面的優(yōu)化方案不同，風煤控制方案只需要進行程序上的修改，可以說是零投入，而料層差壓控制需要一定的資金投入

18、，大約需要二百米的數(shù)據(jù)傳輸線和維修下相應的電動執(zhí)行器，總的來說投資也不大。二是，該控制方案涉及SCS順控設備組態(tài)，邏輯也略微復雜，篇幅不少，故單列一章。以下以3#爐1#（A）冷渣機為例說明。（1）料層差壓慣性濾波圖2-1料層差壓慣性濾波（2）冷渣機手操器圖2-2冷渣機手操器（3）冷渣機PV幅值偏差圖2-3冷渣機PV幅值偏差（4）冷渣機手自動切換報警圖2-4冷渣機手自動切換報警（5）床溫慣性濾波圖2-5床溫慣性濾波（6）3#爐1#冷渣機閘板關動作邏輯斷水報警為冷渣機自帶斷水傳感器信號圖2-6冷渣機閘板關動作邏輯（7）延時關邏輯圖2-7 延時關邏輯（8）3#爐1#冷渣機閘板開動作邏輯圖2-8冷渣機閘板開動作邏輯雖然邏輯圖比之前的略顯復雜，但其實很容易看明白，就