1 改造原則

　根據(jù)實(shí)際情況，該廠于2003年首先對(duì)兩臺(tái)35t／h中溫中壓鏈條鍋爐進(jìn)行DCS改造，在采用DCS控制后還保留了鍋爐的緊急停止及重要輔機(jī)的硬手操，汽輪機(jī)暫時(shí)保留PLC控制，輔助車問仍由常規(guī)儀表控制。 

2 鍋爐運(yùn)行控制任務(wù)

 　?、?自動(dòng)檢測(cè)：用檢測(cè)元件和顯示儀表，對(duì)鍋爐的熱工參數(shù)（壓力、溫度、流量等）進(jìn)行連續(xù)測(cè)量和顯示，并為自動(dòng)調(diào)節(jié)和安全保護(hù)提供檢測(cè)信號(hào)。

 　?、?自動(dòng)調(diào)節(jié)：對(duì)鍋爐運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，以適應(yīng)外界負(fù)荷和工質(zhì)參數(shù)的要求，并使鍋爐保持在較經(jīng)濟(jì)的工況下運(yùn)行。

 　　③程序控制：使鍋爐的啟、停及運(yùn)行等一系列操作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。如系統(tǒng)啟動(dòng)按照引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、爐排的啟動(dòng)順序進(jìn)行。

 　?、鼙Ｗo(hù)連鎖：系統(tǒng)必須具有超壓、水位過高、水位過低聲光報(bào)警以及超壓停爐和水位過低停爐熱工聯(lián)鎖保護(hù)等功能。電氣聯(lián)鎖保護(hù)是為防止設(shè)備在啟、停過程中由于操作錯(cuò)誤而造成事故。

 3 控制參數(shù) 

　　根據(jù)鍋爐實(shí)際使用需要，確定了10個(gè)調(diào)節(jié)攢，分別是：① 除氧水位；② 除氧壓力；③ 主汽減壓；④ 分汽缸出口穩(wěn)壓；⑤ 爐膛負(fù)壓；⑥主汽溫度；⑦ 汽包水位；⑧ 爐排轉(zhuǎn)速；⑨ 鼓風(fēng)轉(zhuǎn)速；④給煤機(jī)轉(zhuǎn)速（控制煤層厚度）等。其中汽包水位、主汽溫度是鍋爐系統(tǒng)控制的重點(diǎn)，燃燒自動(dòng)則是鍋爐系統(tǒng)控制的難點(diǎn)。

 4 常規(guī)控制回路

 　　除氧水位、除氧壓力、除氧氣減壓、分汽缸出口穩(wěn)壓、爐膛負(fù)壓等是常規(guī)的單回路調(diào)節(jié)。主汽溫度、汽包水位多采用單回路前饋或串級(jí)加前饋（：=三沖量）組成。常規(guī)回路及P、I、D參數(shù)調(diào)節(jié)參見表1。



5 燃燒系統(tǒng)的控制 

　　鍋爐參數(shù)中，主汽壓力（或過熱蒸汽壓力）是衡量蒸汽量與外界負(fù)荷兩者是否適應(yīng)的指標(biāo)。引起主汽壓力變動(dòng)的擾動(dòng)來源有兩個(gè)：一是燃料量的擾動(dòng)，為基本擾動(dòng)；——是用汽量的擾動(dòng)。為負(fù)荷擾動(dòng)。基本擾動(dòng)可以通過自身的閉環(huán)來克服，負(fù)荷擾動(dòng)則不易做到。負(fù)荷變化時(shí)母管壓力出現(xiàn)瞬時(shí)改變，而調(diào)節(jié)通道的遲延較大，對(duì)象擾動(dòng)通道與調(diào)節(jié)通道的動(dòng)態(tài)甚為懸殊。調(diào)節(jié)很不利。根據(jù)司爐工經(jīng)驗(yàn)，煤從進(jìn)入爐膛到完全燃燒需要20min以上。常規(guī)的P、I、D調(diào)節(jié)跟隨性較差，無法完成這樣一個(gè)大滯后系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。采用基于模糊理論的專家系統(tǒng)[l]，可較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)控制。表2是基于專家系統(tǒng)的控制參數(shù)規(guī)則表。其中P論域表示模糊控制中鍋爐壓力的論域，AP論域表示兩個(gè)運(yùn)行周期鍋爐壓力變化差的論域。燃燒周期的自動(dòng)調(diào)整，加快了負(fù)荷大幅變化時(shí)燃燒控制的響應(yīng)速度。煤質(zhì)或爐況的不同對(duì)調(diào)節(jié)效果有一定的影響。由于隸屬度函數(shù)的曲線均相互交錯(cuò)重疊，岡此模糊控制算法對(duì)于參數(shù)變化的適應(yīng)性具有較強(qiáng)的魯棒性。實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證了這一特點(diǎn)。 

6 閥門的調(diào)節(jié)與限幅 

　　規(guī)則表參數(shù)中閥門變化值對(duì)應(yīng)于每個(gè)燃燒周期爐排轉(zhuǎn)速的變化鰱。爐排轉(zhuǎn)速控制給煤量，是保證鍋爐經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行的重要控制對(duì)象。根據(jù)操作工的經(jīng)驗(yàn)，在一定的爐況和煤質(zhì)條件下．爐排轉(zhuǎn)速達(dá)到一定限額厲將不再對(duì)汽包壓力起決定作用。 此必須對(duì)爐排轉(zhuǎn)速設(shè)置合理的上限以防燃燒不充分。污染環(huán)境。鼓風(fēng)轉(zhuǎn)速與爐排轉(zhuǎn)速之問應(yīng)根據(jù)一定的風(fēng)煤比互相協(xié)調(diào)，保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性。這個(gè)比例與具體的煤質(zhì)、爐況、變頻器轉(zhuǎn)速相關(guān)，在運(yùn)行中需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)調(diào)整。引風(fēng)轉(zhuǎn)速與鼓風(fēng)轉(zhuǎn)速應(yīng)互相適應(yīng)，將爐膛負(fù)壓維持在一定范同內(nèi)，保證燃燒的安全性。燃燒控制規(guī)則表以及鍋爐各利一參數(shù)的設(shè)置如表2所示。為方便操作，將爐排轉(zhuǎn)速、鼓風(fēng)轉(zhuǎn)速、引風(fēng)轉(zhuǎn)速限幅、燃燒周期等參數(shù)設(shè)置為操作員權(quán)限，井引至監(jiān)控界面以便司爐工在線修改。



2 運(yùn)行效果和問題 

　　2003年DCS改造后，兩套鍋爐系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了爐況穩(wěn)定條件下的自動(dòng)控制。通過設(shè)置合適的爐排轉(zhuǎn)速、鼓風(fēng)轉(zhuǎn)速、引風(fēng)轉(zhuǎn)速限幅值，基本保證了煤的充分燃燒，減少了環(huán)境污染．實(shí)現(xiàn)了工況穩(wěn)定時(shí)整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的自動(dòng)控制。同時(shí)由于引入燃燒周期的自適應(yīng)調(diào)整’力Ⅱ快了負(fù)荷大幅變化時(shí)的響應(yīng)速度。提高了系統(tǒng)控制的自動(dòng)化程度。 　　但在運(yùn)行期問，該廠發(fā)現(xiàn)該鍋爐在負(fù)荷變化較大的工況下，控制過程中存在以下幾個(gè)主要問題：鍋爐汽包液位測(cè)量存在較大偏差；燃燒控制系統(tǒng)無法投自動(dòng)。 [b]3 問題分析與改進(jìn) 3．1 汽包液位控制改進(jìn)[/b] 　　在鍋爐汽包液位測(cè)量中，由于汽包液位系統(tǒng)是一個(gè)沒有自平衡能力的被控對(duì)象。當(dāng)供水量突然降低或出口蒸汽流量增大時(shí)。由于此時(shí)鍋爐傳給汽包的熱量不變。致使液體大量汽化。造成汽包液位測(cè)量結(jié)果偏大；當(dāng)供水量突然增大或出口蒸汽流量減小時(shí)，情況相反，也就是我們常說的“汽包虛假液位”。而該鍋爐在汽包液位檢測(cè)回路的原設(shè)計(jì)方案中忽視了這個(gè)問題；直接影響了汽包液位控制的平穩(wěn)，為此，我們對(duì)汽包液位測(cè)量結(jié)果引入壓力補(bǔ)償，補(bǔ)償公式如下：

h=[△P+gH（ρ"-ρ）]／[g（ρ"-ρ‘）]

　　式中：h一補(bǔ)償后的汽包液位；△P-變送器測(cè)量的差壓值；g-重力；H一汽包高度；ρ-液體參考密度；ρ‘—水的密度；ρ"-蒸汽密度。汽包壓力與ρ‘、ρ"之間的關(guān)系曲線用折線近似后如表3所示。



　　在HS2000DCS控制點(diǎn)的組態(tài)中。運(yùn)用RPV點(diǎn)中的表達(dá)式及折線化算法，很容易實(shí)現(xiàn)以上補(bǔ)償關(guān)系。原設(shè)計(jì)所給出的汽包液位三沖量控制方案如圖1所示。



　　通過分析發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)器的輸人為：汽包液位設(shè)定值-汽包液位測(cè)量值+主蒸汽流量-給水流量。實(shí)際運(yùn)行中由于各種擾動(dòng)的影響。給水流域和主蒸汽流量幾乎不可能相等。該方案的控制結(jié)果將使汽包液位產(chǎn)生靜差。為此，采用在三沖量基礎(chǔ)上的串級(jí)控制方案。如圖2所示。由于主調(diào)節(jié)器的作用。該方案較好地消除了靜差。



7.燃燒控制改進(jìn)

 　　原設(shè)計(jì)的燃燒控制用于氧含量測(cè)量的裝置改用700B氧含量分析儀。把控制方案改為氧含量控制引風(fēng)機(jī)出口擋板，爐膛負(fù)壓控制送風(fēng)機(jī)出口擋板的方案。并使氧含量控制的P、I作用弱一些。經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行，燃燒控制系統(tǒng)的滯后時(shí)間相對(duì)較小，證明改進(jìn)的控制方案可行。 
 功能擴(kuò)展

 　　8.轉(zhuǎn)速是汽輪機(jī)運(yùn)行的最主要的參數(shù)之一。對(duì)該參數(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。增加了運(yùn)行人員的監(jiān)測(cè)手段與途徑，提高了信號(hào)顯示精度，方便了運(yùn)行人員的監(jiān)盤與操作控制。更重要的是總調(diào)值長可通過局域網(wǎng)監(jiān)測(cè)汽機(jī)轉(zhuǎn)速。在脫網(wǎng)事故狀態(tài)下仍可監(jiān)測(cè)到汽機(jī)轉(zhuǎn)速變化，從而可據(jù)此有效地進(jìn)行事故處理。避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大；給水泵是為鍋爐供水的關(guān)鍵設(shè)備，因此在2004年該廠將原DCS系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和三臺(tái)給水泵的變頻調(diào)節(jié)信號(hào)加入到了DCS系統(tǒng)中。