1、新疆大學本科生課程考查論文2013/2014學年第一學期600MW循環流化床鍋爐燃燒過程自動控制系統課程名稱:微機控制綜合應用任課教師：_學 院：電氣工程學院專 業：自動化學 號：2010姓 名：成 績： 調研1、問題的提出：隨著電力工業的發展，高參數大容量的火力發電機組在電網中所占的比例越來越大，電網因用 電結構變化，負荷U犀谷逐差逐步加大，因此要求大型機組具有帶變動負荷運行的能力，以便迅速滿 足負荷變化的需要及參加電網調頻。列外，機組容量不斷地增加，鍋爐的蓄熱量相對減少，采用機 爐分別控制方式已不適應外界負荷的要求和保持機爐之間的平衡，因此通常采用鍋爐汽輪發電機組 的單元制運行方式。2、解

2、決問題總體方案：我們采用循環流化床鍋爐燃燒控制。1）燃燒控制系統主要由鍋爐的燃燒室（爐膛）、送風裝置、送煤裝宜、灰渣排放裝巻、引鳳裝巻 等組成。主要功能是完成燃料的燃燒過程，將燃料所含能量以熱能形式釋放出來，用于加熱鍋爐里 的水。主要流程有煙氣流程、通風流程、排灰岀渣流程、給煤控制流程等。燃燒過程控制的根本任務是使燃料所提供的熱量適應鍋爐蒸汽負荷的要求，保證鍋爐安全運行。 燃饒過程的具體任務及英控制策略因燃料種類、制粉系統、燃燒設備及鍋爐的運行方式的不同而有 所不同。具體而言，燃燒控制的基本任務可歸納為以下幾點：（1）維持蒸汽壓力穩泄，（2）保證燃燒過程的經濟性，（3）維持爐膛 壓力穩定。鍋爐

3、燃燒過程的上述三項控制任務是不可分開的，它的三個被控參數蒸汽壓力、過剩空氣系數 或最佳含氧量、爐膛壓力與三個調節量燃料量、送風量、引風量間存在著關聯。因此燃燒控制系統 內各子系統應協調運作，共同完成其控制任務。2）燃燒過程的有關參數及其影響：（1）給煤。給煤量影響送進床料的熱量。（2）循環流化床風速和風量。風速影響床料流動性、氣泡直徑及床內姻饒率等，進而影響液化質量和燃燒效率。（3）床料髙度。其髙度的變化影響床溫。（4）過剩空氣系數。在一定范用內，提高過剩空氣系數可改善燃燒效率，但英很髙時，將導致 床溫下降，CO濃度升高，總的燃燒效率下降。（5）爐膛負壓。正常運行時，一般控制流口處為常壓，爐膛

4、出口為-2030Pa負壓太大，一方而 影響正常溢流，另一方而易引起溢流口處向外噴火，影響安全運行。（6床溫。床溫是保證循環流化床正常運行的必要條件。（7）負荷。負荷調廿是一個動態過程，在此變化過程中，要求鍋爐蒸汽參數穩迫，循環流化床 狀態良好，床溫保持在允許的范圍內。（8）循環倍率的變化。循環床燃燒技術延長了細粒的停留時間，提髙了燃燒效率，但同時卻增 加了風機電耗。應保持鍋爐運行在一個能量最有倍率下。（9）其他因素。例如，某些設計因素，非正常工況等。3）控制策略：（1）燃燒控制系統燃饒控制系統是有三個相對獨立的子系統即燃料控制系統、送風控制系統、引鳳控制系統組 成。1燃料控制采用前饋+反饋的燃

5、料控制系統1.2送風控制系統采用前饋+反饋的送風控制系統1.3引風控制系統采用前饋+反饋的引風控制系統4）爐膛的安全監控：執行點火程序，并對供風系統、引風系統、爐膛壓力、汽包水位等進行監視，對岀現的危險情 況進行報警、執行相應的聯鎖程序，記錄事故前后的相關數據。鍋爐起停和正常運行時，一旦檢測到危及系統安全的條件時，立即進行動作，切斷主燃料，指出 首次跳閘原因，并給出聲光報警信號，進行有關的聯鎖和順控動作，以保證鍋爐的安全。當出現以 下情況時，燃燒系統停止。燃燒用供風故障：引風機故障或煙氣通道阻塞；爐膛壓力過高或過低：汽包水位低于下限；c.過熱器出口溫度髙于上限：f.按下緊急按鈕（MFT）。5）

6、所用到的儀表：表1. 1檢測點儀表名稱規格型號安裝地點壓力爐膛負壓差壓變送器量 程：-120-50PaSBCC-13-1312/032爐體后側引風機壓力壓力變送器量程:-4000-0SBYC-13112/032除塵間送風機壓力壓力變送器量程：04000SBYC-13112/032除塵間調速引風機調速交流變頻器功率：75KWACS-501-060-3低床配電室配電器雙回路供電：24V/DCDFPX-2100控制柜后架 裝送風機調速交流變頻器功率：75KWACS-501-060-3低壓配電室配電器雙回路供電：24V/DCDFPX-2100控制柜后架 裝給煤機轉速轉速檢測器給煤量流量檢測器具體過程如

7、下:一、分析流程:二、變量的設置:約傳感器1 約傳感器2 約傳感器3 紂點火氣開胃 迫二次風雖 約給料 約給煤機轉速 約給煤雖 豹鍋爐員荷 的爐瞳內圧力 址爐屢內壓力上腹 約爐匿內壓力下限 約爐障壓力1 約爐厘壓力2 約爐膛壓力3 的汽包圧力 址送風機 約送風機1 約送風機2 約旋風分離器 的一次風雖 射一次鳳泡 迫一次風壓 約引鳳1測試爐障壓力數據一 測試爐陳壓力數據二 測試爐膛壓力數據三二次送風雖 控制給煤機的開關 給煤機的轉速 給煤雖鬍爐的員荷 爐瞳內圧力值 爐睦圧力上限報警值 爐睦壓力下隈報警值 測試爐障壓力弦據一 測試爐陳壓力數據二 測試爐膛壓力數據三 汽包的圧力 送風機的控制開關

8、送鳳機1的轉速 送風機2的轉遠 產生離風次風的雖 一次風的溫度 一次風的圧力 引鳳機的轉速飆紐對線織對線三、組態的建立：MCGS組態軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口.用戶窗口、實時數據庫和運行 策略五部分構成，每一部分分別進行組態操作，完成不同的工作，具有不同的特性。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設備 窗口和多個用戶窗口.負責調度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態操 作包括：左義工程的爼稱，編制工程菜單，設訃封而圖形，確立自動啟動的窗 口，設泄動畫刷新周期，指左數據庫存盤文件需稱及存盤時間等。0設備窗口：是連接和驅動外部設備的工作環境。在本窗口內配置數據采

9、集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數據變量。用戶窗口：本窗口主要用于設置工程中人機交互的界而，諸如：生成各 種動畫顯示畫而、報警輸出、數據與曲線圖表等。二實時數據庫：是工程各個部分的數據交換與處理中心，它將MCGS T程 的各個部分連接成有機的整體。在本窗口內泄義不同類型和劃稱的變量，作為 數據采集、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅動的對象。0運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序（if-then腳本程序），選用各種功能構件，如：數據提取、歷史曲線、左時器、 配方操作、多媒體輸出等。組建新工程的一般過程；工程項目系統分析：分析工程項目的系統構成、技

10、術要求和工藝流程，弄淸系統的控制流程 和監控對象的特征，明確監控要求和動畫顯示方式，分析工程中的設備采集及輸出通道與軟件中實 時數據庫變量的對應關系，分淸哪些變量是要求與設備連接的，哪些變量是軟件內部用來傳遞數據 及動畫顯示的。工程立項搭建框架：MCGS稱為建立新工程。主要內容包括：定義工程塔稱、封而窗口斜稱 和啟動窗口（封而窗口退岀后接著顯示的窗口）名稱，指定存盤數據庫文件的名稱以及存盤數據庫, 設左動畫刷新的周期。經過此步操作，即在MCGS組態環境中，建立了由五部分組成的工程結構框 架。封面窗口和啟動窗口也可等到建立了用戶 窗口后，再行建立。設計菜單基本體系：為了對系統運行的狀態及工作流程

11、進行有效地調度和控制，通常要在主 控窗口內編制菜單。編制菜單分兩步進行，第一步首先搭建菜單的框架，第二步再對各級菜單命令 進行功能組態。在組態過程中，可根據實際需要，隨時對菜單的內容進行增加或刪除，不斷完善工 程的菜單。制作動畫顯示畫面：動畫制作分為靜態圖形設訃和動態屬性設置兩個過程。前一部分類似于 “畫畫”，用戶通過MCGS組態軟件中提供的基本圖形元素及動畫構件庫，在用戶窗口內“組合” 成各種復雜的畫而。后一部分則設置圖形的動畫屬性，與實時數據庫中定義的變量建立相關性的連 接關系，作為動畫圖形的驅動源。編寫控制流程程序：在運行策略窗口內，從策略構件箱中，選擇所需功能策略構件， 構成各種功能模

12、塊（稱為策略塊），由這些模塊實現各種人機交互操作。MCGS還為用戶提供了編程 用的功能構件（稱之為“腳本程序”功能構件），使用簡單的編程語言，編寫工程控制程序。完善菜單按鈕功能：包括對菜單命令、監控器件、操作按鈕的功能組態：實現歷史數據、實 時數據、各種曲線、數據報表、報警信息輸出等功能：建立工程安全機制等。編寫程序調試工程：利用調試程序產生的模擬數據，檢查動畫顯示和控制流程是否正 確。連接設備驅動程序：選左與設備相匹配的設備構件，連接設備通道，確左數據變量的數據處 理方式，完成設備屬性的設巻。此項操作在設備窗口內進行。工程完工綜合測試：最后測試工程各部分的工作情況，完成整個工程的組態工作，實

13、施工程 交接。注意：以上步驟只是按照組態工程的一般思路列岀的。在實際組態中，有些過程是交織在一起 進行的，用戶可根據工程的實際需要和自己的習慣，調整步驟的先后順序，而并沒有嚴格的限制與 規定。這里，我們列出以上的步驟是為了幫助用戶了解MCGS組態軟件使用的一般過程，以便于用 戶快速學習和掌握MCGS工控組態軟件。具體組態畫面如下：1用戶窗口如下：2、登陸界而如下:-工拆臺：KCSttr3.KC)口 IB3、主界而和報警界而如下:4、燃料控制界而如下:5、送風系統界而如下:2送風栓制糸統30! 41Z #./ 型動出環戶戶. 類啟！8生用注年當系統啟動時運4?當茶統遼出酣運行 按照設定的時何街環

14、運行 爐腔的釆弩克搖 轉速的歷史議據第話組總|新建黃略四、運行策略:1、循環流化床鍋爐DCS系統組成:數據采集系統(DAS)模擬量調卩系統(MCS)順序控制系統(SCS)爐膛安全監控系統(FSSS)模擬量控制系統(MCS)組成：主汽壓調節床溫調節給煤量調節總風量調節石灰石量調節q一次風量調節q二次風量調節q二次風圧調節q高壓風壓力調節3、循環流化床(CFB)床溫控制：CFB床溫控制目標：850-920C過髙：容易結焦過低：影響燃燒效果甚至導致熄火影響床溫的因素：煤種變化或燃用煤肝石和好煤時混合不均勻一波動給煤量控制不均勻一波動煤粒直徑控制不嚴或排渣不及時一降低料床(密相區)高度，特別是間歇放渣

15、一波動負荷增加時加大給煤疑加風不夠導致燃饒不良一降低 負荷變化風煤配比不當床溫控制的SAMA圖：4燃料控制方案：燃料與空氣采取比值控制方式和氧量校正方案，并用煙氣含氧量進行微調，風/煤交叉聯鎖邏輯 保證鍋爐在任何負荷時都處于安全燃燒的“富氧”工況。即控制任何燃燒工況下的鍋爐奉均大于燃 料量。在靜態時，風量指令為鍋爐指令和鍋爐燃料總疑的髙選信號：而燃料指令為鍋爐指令與總風 量的低選信號。在負荷變化時，則通過先加風，后加燃料；先減燃料，后減風來實現動態補償。過 剩空氣系數校正回路也保證了鍋爐在任何負荷時，都處于安全燃燒的“富氧”工況。在低負荷試， 為了保證穩定燃燒，過剩空氣系數較大。在高負荷時，為

16、了獲得較髙的燃燒經濟性，必須維持較低 的過剩空氣系數。過剩空氣系數校正回路有如下功能：運行人員可改變回路中的補償系數，調肖氧量設左值。通過氧量校正信號的高低限值，可改變總的過剩空氣量。可根據開啟風門的數量和狀態調整氧量修正信號。運行可根據氧量指示退岀氧量校正回路，受凍調整過剩空氣設立值。爐膛負壓控制采取引風調節和送風調節組成前饋一一反饋控制。燃料控制SAMA圖：5、CFB總風量控制：總風星控制系統的主要作用是使鍋爐總風量和負荷指令以及與負荷相匹配的燃料量相平衡。通 過一次風、二次風和氧量的實際測量，結合鍋爐設計對風疑及配比的要求來產生控制一次風疑、二 次風量的信號。風量設泄取負荷指令與燃料量兩

17、者之中的大者，以保證升負荷時先增風，后增燃料: 降負荷時先減燃料以防止燃料富余。（1）控制策略：總風量調節系統通過改變一二次風量的指令來保證鍋爐所需配風鍋爐主控系統得到的總風量 指令與燃料量測定值進行交叉限制后作為總風量調療系統的給定值，以保證負荷增加時先加風后加 燃料，負荷減少時先減燃料后減風的要求，從而保證一左量的過剩空氣系數和床溫總風量調節系統 的給立值在PID中與總風量測量值進行計算處理后，送往一二次風調節系統。（2）總風量控制SAMA圖:6、CFB次風控制:一次風的作用：1 流化狀態的建立，2流化質量的好壞，3床料在密相區的流態燃燒，4床溫的 髙低，5.床壓的髙低。一次風的控制影響因

18、素：燃料量和床溫等因素。控制對象：一次風門擋板。 通過控制一次風門擋板來控制一次風量。根據總風疑信號和床溫的修正，減去點火增壓風戢，產生 一次風量給左，其與測量值之差經過PID運算后，控制相應調Tj擋板的動作。一次風量必須保證爐 膛內物料能夠沸騰循環，同時如果床溫超限則適當加大一次風量給左。控制回路：總一次風量控制 及入噴嘴一次風量控制兩個回路。7、CFB二次風控制:二次風的作用確保從密相區溢出的可燃物在稀相區(懸浮段)得到進一步的富氧燃燒，使燃料在爐膛內充分 燃燒，降低爐膛上下溫差二次風控制目標確保煙氣含氧量在3d%范用內，加強稀相區氣固兩相流的擾動，強化燃燒增強爐內溫度場, 增加發熱疑提高

19、燃燒效率二次風的控制策略用稀相區溫差來作為調整輸入信號，單獨設置一個回路來調整二次風區部分二次風噴嘴，以達 到二次風均勻分配的目的(4)二次風控制SAMA圖:鋰6二汝閔E冊傾8、CFB爐膛壓力控制：(1)控制策略：對爐膛壓力作大幅度的阻尼才能很好的控制爐膛負壓并使執行機構不至于頻繁的動作。為避免 爐膛壓力信號波動頻繁引起引風機入口擋板位置頻繁動作，調肖器內設置死區來改善調節性能。引 風機跳閘強制引風機入口擋板位置全開。(2)壓力控制SAMA圖：9、床壓一排渣控制回路:L閥是控制循環流化床鍋爐膛下部向冷渣器排渣的重要設備，在L閥上布巻若干個空氣噴嘴，正常運行時通入干冷空氣來流化、運送灰渣。灰渣在

20、L閥中的傳輸可以是連續的, 也可以是斷續的。L閥在運行過程其空氣疑是可以控制的，通過改變空氣流量來調節灰渣的排岀疑。鍋爐排渣量的 大小視床壓而定，流化風受安裝在總管上的一個電動流化風調節閥控制。電動調右閥接受床壓調節 器的輸出信號，根據床壓情況進行開度調節。10、CFB點火控制：點火邏輯“點火條件具備，開引風機（開度30%-35知，半分鐘后開啟一次風機（開度30%-35%）,保持爐 膛吹掃57分鐘，調整一次風主風門，一次風的一部分從旁路（點火風路）通過，以滿足點火用氧 的需要。自動點火系統（按點火啟動開關一進點火槍一開吹掃閥開一吹掃閥5分鐘后開點 火器，同時開油閥一持續10秒鐘時間，如火焰檢測

21、器檢測不到火焰一立即關閉油閥打開吹掃閥 -延續5分鐘時間一關吹掃閥一重新進入自動點火系統。如果火焰檢測器檢測到火焰一點火 器發火結束自動退點火槍一至鍋爐爐膛溫度達到850度以上，爐膛內燃燒工況穩左，一點火結束, 關油閥-*進點火槍一開吹掃閥同時開點火器一延時5分鐘一關吹掃閥一發火結束，自動退 點火槍）五、運行結果1、總體簡略圖2、原理圖3、運行結果圖:循環流化床缺爐廉理圖*.:s j”5 曲V. W冷RMI24、調試過程：用四個模塊(5017,5024,5051,5060)作為Al, AO, DI, DO,然后與工控機進行通過485或232 接口的導線相連。分別對5017.5024,5051.

22、5060模塊進行調試通訊，當通訊狀態顯示為0時，說明通 訊成功。5、調試結果：tici Ju11.1)1.14上.1t.aLLt-片“力住0*1確仏m V(g 的曰六.運行中的PID程序： * asnglDataValue(O) = PV* asnglDataValue(l) = SV 佯 asnglDataValue(2) = OP 佯 asnglDataValue(3) = P 佯 asnglDataVaIue(4) = I f* asnglDataValue(5) = DsnglParP snglParl snglParD snglPvMin snglPvMax snglSvMin sn

23、glSvMax snglOpMin snglOpMax snglChangeMin snglChangeMax snglOutPutMax snglCtlDirection snglControlT= 250比例系數P=50 哮積分系數I=5*微分系數D=0 *PV值下限= 300 佯PV值上限=0啡SV值下限= 300 佯SV值上限=0 *OP值下限=100 佯OP值上限=1怦死區范用=10 *調節范圍=80 *超調時輸岀=l佯調節方向= 100* PID的調控周期，和設備的采集周期相同Dim snglPVRangeDim snglOutdxPV值的量程* PID計算岀的輸出增加值綽確保控制

24、周期不為0If snglControlT = 0Then snglControlT = 1計算PV值的量程，并確保其不為0snglPVRange = snglPvMax - snglPvMin If snglPVRange = 0Then snglPVRange = 11*把超調值由百分比轉換成實際物理量snglChangeMax = snglPVRange * snglChangeMax /100* PV值和SV值必須在設泄的限值范用之內If snglPv snglPvMax Then snglPv = snglPvMaxIf snglSv snglSvMax Then snglSv = s

25、nglSvMax 計算 SV 和 PV 值的差值,第一次計算時,取 m.snglSvPvdxl .m_snglSvPvdx2 值和 m.snglSvPvdx 相同nvsnglSvPvdx nvsnglSvPvdxl m_snglSPvdx2本次調控時SV和PV值的差值上次調控時SV和PV值的差值 調控過程中SV和PV值的差值的累計和nvsng 1 SvPvdx = snglSv - snglPvm_snglSvPvdx2 = m_snglSvPvdx2+m_sngl SvPvdxm_sngl SvPvdx 1 = m_sngl SvPvdx設定m_snglSvPvdx 1的初值為111111；

26、標記是否第一次進行PID計算,防止m.snglSvPvdx和lm.sng 1 SvPvdx2 的值為 0If m_sngl SvPvdx 1 = 111111 Thenm.sngl SvPvdx 1 = m_sngl SvPvdxm_snglSvPvdx2 = m_sngl SvPvdxEndlf*進行PID運算，snglParI=0和snglParlo0的算法不一樣snglControlT :iJ8J V；周期，和設備的采集周期相同(單位為：秒)If snglParl 0 ThensnglOutdx = snglParP (msnglSvPvdx - m_snglSvPvdx 1 + m_s

27、nglSvPvdx * snglControlT / snglParl + (m_snglSvPvdx - 2 * m_snglSvPvdx 1 + m_snglSvPvdx2) * sng 1 ParD / snglControlT)ElsesnglOutdx = snglParP * (m.snglSvPvdx - m_snglSvPvdx 1 + (msnglSvPvdx 2 * m_snglSvPvdx 1 + m_snglSvPvdx2) * sng 1 ParD / snglControlT)Endlf*處在死區范圍，輸出值保持不變If !Abs(m_snglSvPvdx) = snglChangeMax And snglChangeMax 0 ThenIf m_snglSvPvdx 0 Then sng 1 OP = snglOutPutMaxEndlfElsesng 1 OP = sng 1 OP - sng 1 Outdx*反向控制時的超調處理If !Abs(m_sng 1 SvPvdx) = snglChangeMax And