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1、电厂燃煤蒸汽锅炉热工燃烧自动控制【摘要】燃煤锅炉生产是一个复杂的控制调节过程, 是多输入多输出、多回路、非线性的相互关联的对象，目前 控制理论缺乏足够的过程动态特征资料，实际动态过程测试 也困难，其数学模型也已经验为主，本文就热工燃烧自动控 制进行一些论述。【关键词】蒸汽锅炉；热工调节；自动控制燃烧1热工调节在自动控制系统中，一个自动控制系统从扰动发生，经过调节，直到系统重新建立平衡的过程，称为调节过程。锅 炉热工系统由给水系统、蒸汽系统、烟气系统、风系统等部 分组成。工业锅炉热工燃烧控制系统实质是针对这几个系统 的运行过程进行自动控制，其主要控制回路：锅炉汽包水位 自动控制和锅炉燃烧自动调节
2、系统两部分。1.1汽包水位自动锅炉调节汽包锅炉给水自动调节的主要任务是维持汽包水位在 允许范围内变化。引起水位变化的因素很多，但主要是锅炉 的蒸发量、给水流量和燃烧率等。为保证锅炉运行安全，给 水自动调节系统应选用可靠性较高的仪表和自动调节系统。当蒸汽流量信号高于30%时高低值监视器动作控制继电器使 之由单冲量调节系统切换到三冲量调节系统。装有三冲量给 水自动调节装置的锅炉在运行时，由于引进了蒸汽流量和给 水流量的调节信号，调节系统动作及时，抗干扰能力强，当 蒸汽负荷突然发生变化，蒸汽流量信号使给水调节阀一开始 就向正确方向动作。例如：在江苏淮安电厂4X300MW电泵 改造为汽泵，在机组试运行
3、时，在投给水流量自动时，给水 流量时大时小，造成汽包水位波动很大，电厂技术人员一时 没找到原因，电厂值长决定机组停机。理论知识和工作经验, 分析造成给水流量不稳的原因，作何认为有可能流量变送器 造成的，根据实际处理情况验证了我的分析。变送器在安装 过程中，热控安装人员没能把仪表管吹扫干净，在投变送器 时没排污，造成汽泡在仪表管内不停波动，所以造成汽包水 位不稳。1.2锅炉燃烧的自动调节容量较大的锅炉，根据节能和自动化水平的需要以及维 护水平和投资允许时，可设置锅炉燃烧自动调节系统。调节 的任务有三个：(1)维持蒸汽母管压力不变；(2)保持锅炉 燃烧的经济性；(3)维持炉膛负压在一定范围内。这三
4、项调 节任务是相互关联的，它们可以通过调节燃料量、送风量和 引风量来完成。对于燃烧过程自动调节在负荷稳定时，应使 燃烧量、送风量和引风量各自保持不变，及时地补偿系统内 的内部扰动。在负荷变化的外扰作用时，则应使燃料量、送 风量和引风量成比例的改变，既要适应负荷要求，又要使三 个被调量：蒸汽压力、炉壁负压和燃烧经济性指标保持在允 许的范围内。例如；在孝儿电厂(2X600MW)试运行过程中 发生主燃料跳闸事故，根据主燃料跳闸逻辑查找故障的原 因，发现由于炉膛压力过高和火焰检测系统方面原因。炉膛 压力开关均匀布置在锅炉燃烧稳定区的炉前及左右墙位置 的3只压力开关，在热控安装取样有防堵装置，定值校验严
5、 格根据锅炉厂家设计要求，取源信号进入同一保护卡板，因 此采用三取二逻辑构成MFT条件。由于在运行中防堵装置中 的煤粉进入仪表管，造成压力开关堵塞，至少3个炉膛压力 开关高报。同时由于火焰检测系统的火检探头被煤粉遮住， 造成输出信号弱，经过DCS运算，调节风机的开度，增加炉 膛进风量，造成风煤比失去平衡，而发生锅炉跳闸。2 DCS在锅炉热工燃烧自动控制上的应用2. 1锅炉自动调节2. 1. 1汽包水位的自动调节汽包水位保护采用三取二逻辑，并在DCS监视画面中设 置有“汽包水位投入/切除”按钮，根据实际情况决定是否 投入保护。当保护投入时，3台汽包水位变送器全部参与保 护，当其中的任意两台变送器
6、发出汽包水位高II值，高III值 或低II值，低III值时，保护即可动作。在DCS监视画面设置 成“汽包水位切除”状态，当水位变送器有一台发生故障 时，或汽包压力变送器故障或任意两台水位变送器偏差大于100mm时，“汽包水位异常”信号在DCS画面闪动，提醒运 行人员及时采取措施。2. 1.2锅炉燃烧系统的自动调节为完成锅炉燃烧自动调节系统的三个任务，锅炉的DCS 调节系统采用了综合自动调节方案，即：（1）根据出口压力 调节送风机变频控制器频率，从而改变送风量，并且汽包压 力及蒸汽流量换算的热量信号进行精调，为保证出口蒸汽计 算准确，引进了温度和压力补偿；（2）根据最佳风煤比调节 燃烧煤的进煤量
7、和进风量的比值，改变锅炉燃烧的发热量进 而改变了锅炉的蒸发量，并用氧化错测量残氧（剩余空气含 氧量）信号加以修正，使锅炉母管压力保持在一定值内，还 根据炉膛负压调节引风机变频控制器频率，从而改变引风 量，用微分信号进行超前调节。2.2锅炉DCS卡件检测系统（1）计算机监视系统DCS监控系统是以计算机为核心组成的监视和控制系 统。它有很强的信息处理能力，运算速度快，实时性好，具 有记忆比较判断等逻辑功能，以及控制方法灵活等特点。 它主要实现对汽包水位、给水流量、给水压力、省煤器进出 口水温、引送风风量、蒸汽流量、空气预热器出口烟压、蒸 汽压力、蒸汽温度、炉膛温度、炉膛负压、给煤量、含氧量 等现场
8、信号通过卡件进行数据采集与处理，CRT屏幕显示， 制表打印及事故追忆，性能计算等。对机组的启停和预防或 处理事故进行指导。（2）计算机控制系统它由计算机按测量信号和生产过程数学模型自动设定 调节器或直接数字控制的给定值，实现最优控制和自适应控 制。因此，要求计算机有很强的功能，尤其对软件的功能要 求更高。这种计算机集中控制方式中，整套机组的运行操作 管理工作全交计算机去完成，对计算机的功能，速度容量 及可靠性都提出了极高的要求，一旦计算机故障，所有控制 操作与管理协调将都要由运行人员去完成。所以，DCS控 制系统以概率论和数理统计为基础的理论体系，又包含大量 行之有效的工程实践经验。2.3锅炉
9、热工燃烧自动控制系统方案锅炉自动控制系统由CCS和FSSS 起组成大型火电机 组锅炉控制系统的两大支柱。CCS系统主要实现对锅炉运行 参数的调节，同时也具备一定的连锁保护，保证机组在自动 调节方式中安全运行。FSSS系统不实现调节功能，它不直接 参与调节燃烧量风量水等参数，但是它能行使超越运行 人员和过程控制系统作用，可靠地保护锅炉安全运行。它采 用DCS为主要控制元件，对锅炉生产过程实现快速、准确的 控制，从而达到节省人力、物力，提高锅炉热效率和节省能 源的目的，而计算机作为监测显示部分不参与到控制中去， 锅炉自动控制系统在N-90系统硬件结构上采用多层网络结 构，该系统由三部分组成。它们通
10、过厂区环路连接，其中pcu 通过环路/总线接口摸件与厂区环路连接，EC及ADV通过计 算机接口单元(CIU)与环路连接。过程控制单元层(PCU)： 整个调节系统及逻辑控制系统的硬件设备由8个DCS机柜组 成，3个送引风机柜和给水调节柜，3个燃料柜，2个过热 蒸汽温度，再热蒸汽温度及空气预热器冷端金属温度机柜。 机柜上安装有CPU模块、I/O模块、通讯模块，并可以灵活 扩展。各机柜及摸件间模拟量和开关量的输入和输出信号均 采用电缆通过机柜内的输入/输出子摸件与机柜连接。3结束语由于锅炉系统的热惯性大，负荷变化剧烈，操作人员只 凭感观参数控制锅炉运行，随意性很大，难以保证锅炉运行 的最佳状态，而锅炉热工燃烧自动控制系统投运后，提高了 锅炉运行热效率，煤层燃烧充分，排放污染物达标，能源利 用率提高，减少人工手动方法控制锅炉运行造成的能源浪 费，节省人力、物力，降低运行成本，提高了锅炉运行的可 靠性。
