关于循环流化床锅炉先进控制系统应用

发布时间：2014-07-29 08:34

1.概述
锦西石化热电公司现有220T/H循环流化床锅炉3台，25MW抽汽发电机组2台，系统采用母管制方式。产生的蒸汽用于外部生产用汽、城市供暖和发电。
DCS系统采用ABB公司的symphony 5.0控制软件，组态软件为ConductorNT4.0,配有6台操作员站和一台工程师站，通过环形网连接。
采用的优化控制软件为厦大海通自控有限公司XD-APC海通先进控制软件。此软件为加挂在DCS系统之上的上位软件，采用OPC通讯方式，软件本身并不直接与现场硬件设备发生联系，是在DCS系统上安装OPC服务器，海通XD-APC软件通过OPC客户服务模块与DCS网络通讯。
海通XD-APC是一套用于实现工业过程先进控制、在线优化及仿真培训的平台软件，具有功能强大的模型库和算法库，可通过图形组态实现工业过程的先进控制、在线优化、在线决策、软仪表和故障诊断等项技术。软件同时具备仿真功能，通过图形组态和模型组态便可组成各种仿真系统。软件还具有多种在线通讯方式，可同时连接多台工业数据终端，同时采用不同的通讯方法获取工业数据，进行集成处理。
海通XD-APC软件集成了厦大海通自控优先公司自主开发的先进控制器－无辨识自适应预估控制器IFAP和基于因素空间的故障诊断算法。海通先进控制器的最大特点是稳定性好，并具有在线自适应、自整定和预估校正的功能，可以实现象循环流化床这样工况多变，影响因素复杂并具有大滞后特性的过程的自动控制。同时，由于控制器参数实现了在线实时自整定，无需人工设定，使先进控制系统的后期维护相应简单，也使先进控制系统可以长期运行。

2.前期准备
锦西石化热电公司锅炉系统除了循环流化床锅炉所特有的大滞后，煤质多变，燃烧过程非线性特性等控制难点外，另具有下述特点:掺烧瓦斯，且瓦斯量由炼油生产工艺决定，不定时，不定量,增加了过程的不确定性;三台炉子共用一个母管，笔耕文化传播，互相之间有干扰;以供汽为主，且供汽量主要由外部用量决定，同样增加了过程的不确定性。

2.1通讯方案的确定
海通XD-APC软件为加挂在DCS系统上的上位软件，软件本身并不直接与现场硬件设备发生任何联系，而是通过DCS系统输入输出数据。因此首先需解决海通XD-APC软件与ABB DCS系统的数据通讯问题。
经过考察和论证后，决定采用OPC通讯方式，即在DCS系统上安装OPC服务器软件，海通XD-APC软件通过OPC客户服务模块与DCS通讯,网络结构见图2.1。实时运行时启动OPC服务进程，海通XD-APC软件通过自带的OPC客户模块与DCS网络上的OPC服务器相连，通过OPC服务器读取最新的实时测量数据，并将输出数据送给OPC服务器，再由OPC服务器将数据实时地写入DCS上相应的I/O点。
采用OPC通讯方式最大优点是安全可靠，不需要修改DCS系统的原有组态方案，可以实现先进控制系统的“外挂”，不会因为先进控制系统的实施影响原有的DCS功能。同时OPC服务也可为管理系统提供数据通讯接口。
2.2制定主要控制目标及控制方案
主要控制目标有以下几个方面：
实现引风机自动调节。该控制的目标是通过引风机的自动调整控制炉膛负压。要求在负荷变化过程中，炉膛负压保持在-50～+50Pa之间。
实现主蒸汽温度的自动控制。目标是通过调整前、后减温水控制主蒸汽温度，要求主蒸汽温度控制在535℃～545℃。
实现主蒸汽压力的自动调节。在外界负荷变化和煤质变化等干扰因素的影响下，维持主汽压力的平稳，平均误差控制在0.1MPa，实时误差控制在0.3MPa。
实现燃烧过程一次风量、二次风量的自动控制，目标是自动调节燃烧过程所需的风量，维持烟气含氧量在合适的范围，并确保燃烧及负荷控制的需求。
具有故障诊断和自动切换功能，当锅炉系统出现主要仪表和设备故障时能自动切换到DCS手动状态，切换要求为无扰动切换。
具有3台锅炉独立控制和联调功能，可根据设备情况灵活设定控制方式，可分别实现部分控制和全体控制。
根据现场的情况，为安全起见，优化系统分别设计每台炉子的独立控制系统；每套独立控制系统包括炉膛负压-引风控制、主蒸汽温度控制、燃烧控制(包括主蒸汽压力控制、一次风、二次风控制)和床压控制系统。各控制系统相对独立，又相互联系。可单独投运和切换，投入自动时又相互协调相互影响。三台锅炉可协调控制，以优化现场操作条件，提高效益。   

 

本文编号：6643