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UW500集散控制系统正在生物量发电机组上的运用

行业计划

择要:为包管机组平安、经济运转,进步调治品格,接纳DCS对电厂自动控制回路停止优化是现在电力行业生长的趋向。本文重要引见了UW500疏散控制系统的构造和特性,及其正在山西七一华富生物资2*15MW机组上的运用理论。重点针对了局部掌握回路的掌握战略做了具体的论述。

一. 概述

由上海电气总包承建的山西七一华富生物发电有限公司2×15MW秸秆发电项目,是山西省新能源重点工程。七一华富生物发电有限公司厂址位于山西省长治市襄垣县虒亭镇史家岭村,工程建立2×15MW机组。

该机组自2014年DCS体系胜利革新投运以来,机组及体系运转平安稳固;运转操纵方便快捷,报警联锁实时牢靠;主动回路皆胜利投运,与得了很好的调治结果,周全包管了机组的平安、经济运转。

二. UW500 DCS控制系统简介

UW500 控制系统接纳新型的DCS体系结构,打破了传统控制系统的条理模子,实现了多种总线兼容和同构体系综合集成的“网络化控制系统”。UW500是由上海电气、浙江大学、杭州优稳自动化体系有限公司等单元经由多年的产学研结合攻关研发的新一代疏散控制系统产物。它使产业自动化体系真正实现了网络化、智能化、数字化,打破了传统DCS、PLC等控制系统的观点和功用,也使企业内历程掌握、设备管理获得公道的同一。UW500控制系统构造如下图1所示。

 

图1  UW600 控制系统结构图

体系的主要特点有:

(1)开放性UW500疏散控制系统软件具有优越的开放机能,融会了种种标准化的硬、硬件接口,设想天真、应用性强,可以或许知足电力系统安全生产的需求,同时体系应用软件可以或许轻易的嵌入现场总线装备取第三方集散控制系统,即知足用户的操纵要求,又便于保护和运用。

(2)兼容性相符现场总线尺度的数字信号和传统的模仿旌旗灯号正在体系中并存。使企业现行的产业自动化计划和现场总线技术的实行变得简单易行。

(3)安全性体系安全性和抗干扰性相符产业运用情况下的各种国际标准。

(4)故障诊断具有模件、通道和变送器或传感器故障诊断功用,智能化水平下,轻松扫除断线等毛病。

(5)近程效劳可以或许经由过程近程通讯媒体实现近程监控、故障诊断、系统维护、操纵指点、系统升级等。

(6)及时仿真体系具有离线的及时调试和仿真功用,收缩体系正在现场的调试周期并低落了计划实行的风险。

(7)旌旗灯号精度I/O卡件接纳国际上最新推出的高精度A/D采样手艺(∑-△A/D,22位精度),先辈的旌旗灯号断绝手艺,严厉测试下的带电插拔手艺,和多层板和揭片手艺。使旌旗灯号的采集精度更高,卡件的稳定性更好。

(8)控制系统掌握组态增添了相符IEC1131-3尺度的组态东西FBD、LD、SFC、ST等,使DCS取PLC的掌握功用获得同一,实现了部分控制区域内的及时历程信息的同享。

(9)数据管理收集并管理数据、贮存历史数据并将之传到大众数据库,也能够将数据疏散到差别的报表中,从而包管历程正在一个最好的状况运转。

(10)报警接纳分布式报警管理体系。能够管理有限报警地区的报警、基于事宜的报警、报警优先权、报警过滤和经由过程拨号输入/输出管理装备的近程报警。

(11)易于运用操作员站设想的种种功用,运转职员经短期培训便能周全把握,操纵画面简单明了,设置操纵提醒,对运转操纵职员停止了指导性操纵,削减了运转职员误操纵能够。工程师站的组态软件,运用历程中程序化强,便于热控职员领悟把握、进步检验技术水平。

三. 控制系统整体设计方案

3.1 体系概述

正在七一华富生物资发电工程项目中,重要为机炉集控局部,涵盖有DAS(数据采集和处置惩罚体系)、SCS(递次控制系统)、MCS(模仿量控制系统)、FSSS(炉膛平安监控体系)、ETS(汽轮机紧要跳闸珍爱体系)和R-IO(近程输入输出)和SOE(事宜递次纪录体系)[1]。同时将UW600 DCS体系信息网取厂用MIS(信息管理体系)网通过防火墙停止数据传送,到达了及时看管取管理的目标。

正在该项目中有安全门主动珍爱回路4套,汽包水位珍爱1套,共计5套主动珍爱体系,同时正在该项目中两台单位机组母控制掌握体式格局。

3.2 局部主要掌握回路引见

3.2.1 主汽压力调治自动控制

项目汽锅装备额定蒸发量为75/h,额定压力3.85MPa。汽锅为单炉膛∏型部署、固态排渣体式格局。它设置有单链条式,其固态黄杆秸秆为燃料,过热器调治接纳一级喷水加温体式格局[1]。自动控制触及的主要参数如表1所示。

表1自动控制触及的重要参数表

项目

参数

额定蒸发量

75 t/h

额定蒸汽压力

5.3 MPa

额定蒸汽温度

485℃

给水温度

110℃

汽锅本体

1183㎡

主蒸汽压力主动调治体系是汽锅重要的主动调治体系之一,它经由过程熄灭控制系统间接负担着汽锅负荷调解义务,它的投用及调治结果的优劣,将间接影响汽锅汽包水位,主汽温等参数的调治。汽锅熄灭主蒸汽压力主动调治体系是以反应汽锅热量供求均衡的主汽压力旌旗灯号作为掌握参数,经由过程改动汽锅熄灭量取配风量去改动汽锅的熄灭状态。凭据主汽压力参数下、低,调解汽锅给料机转速以改动燃料量,从而实现主汽压力参数的校订。

正在汽锅的燃料调治体系中,接纳“热量-燃料”调治体式格局,热量旌旗灯号由蒸汽旌旗灯号和汽包压力的微分所构成,是一种直接丈量燃料量的要领。

主蒸汽压力调治体系的掌握参数的整定重要表现正在汽锅热量旌旗灯号的改动上。当汽锅熄灭状态改动时,汽锅热量旌旗灯号也会响应的发作转变。而当汽锅主蒸汽流量改动时,只要进入炉膛的燃料量不转变,热量旌旗灯号便不应当转变,即汽锅主蒸汽流量的转变取汽锅汽压的转变存在肯定的耦合干系。因而整定热量旌旗灯号时应当思索,当存在内扰时,热量旌旗灯号响应的发作转变;当存在外扰时,热量旌旗灯号不克不及转变。由DCS实现的汽锅主蒸汽压力做为主掌握旌旗灯号,以主蒸汽流量旌旗灯号作为副调旌旗灯号的串级控制系统。

3.2.2 一级加温水自动控制

主蒸汽温控造为加温水掌握,个中加温水为粗调,其加温水流量为0~20t/h。

汽锅加温水两侧主蒸汽温度控制系统均投入了主动,加温控造体系的主要任务是连结集汽集箱前后的温差取汽锅负荷成一种函数干系。因而一级加温水掌握取二级加温水掌握正在主汽温度控制系统中是必需连结一种互相和谐干系。加温水调治如图2所示。

个中加温水控制系统的感化是对主蒸汽温度以快速消弭影响主汽温度较大的扰动(好比链条秸秆不均匀、秸秆热量不敷等)[1]。若是加温水掌握不投入主动,当较大的主汽温度扰动出现时,那么只能由操作工凭据运转履历调解一级加温水给水量。这不但使操作工增添了操纵强度,并且增添了野生干涉干与加温水而泛起的主汽温度扰动,越发不利于主汽温的稳固。加温水投入主动后能够间接起到珍爱屏式过热器并包管其温度的稳固。

 

图2  加温水调治图

加温水主动调治体系是以屏后集汽集箱汽温为主调旌旗灯号,以减温器出口汽温为副调旌旗灯号的串级调治体系。正在一般状况下,该体系主动投入的最大停滞是屏式过热器温度的大滞后。从加温水掌握阀行动到屏后混箱汽温回响反映,滞后的工夫有远20秒工夫,因而由屏后混箱汽温转变旌旗灯号使调治体系行动,很容易发生过调的征象。

汽锅运转工况对主蒸汽温度的影响很大,当制粉体系事情状况转变时,因为二次风的影响,使汽温的转变存在较大颠簸,并且正在启、停历程中,主蒸汽温度的转变也很猛烈。若是仅经由过程主蒸汽温度转变的偏向去停止PID调治,不克不及包管将主蒸汽温度的转变掌握正在工艺要求的范围内。那就要供制粉体系正在差别的工况时,一级加温水的掌握必需使一级加温水连结正在相对稳固的值,这样才能包管主蒸汽温度的稳固。同时要求正在制粉体系的启、停历程中,加温水阀门的行动应当超前于汽温的转变,而那关于通例仪表是难以实现[1]。

为了使一级减温器汽温正在70%负荷以上种种工况下都能稳固投入主动,稀奇正在制粉体系启、停工况转变下能主动停止调解,接纳了变PID参数的自动控制计划。经由过程正在参数整定历程正在差别负荷下停止两套PID参数整定,正在顺序中凭据差别的负荷对差别的PID参数停止挑选。

3.3 SOE功用、变乱追想功用

UW600体系中SOE模件实现了SOE纪录功用。正在发作变乱引发一系列开关行动时,以相对工夫(相对纪录的第一个发作跳变点)为计录内容,将这些行动亦即事宜按发作的前后递次纪录下来,以利于变乱后的剖析。它能够纪录发生距离最小达1毫秒的开关事宜。

UW600体系中接纳变乱追想软件去实现变乱发作前后的数据纪录。比方当汽锅水位大于100mm或小于-100mm时确认水位变乱发作,电气主站一次回路变乱,风机毛病变乱。发作这些变乱时要启动变乱追想,将变乱发作前后的相干纪录数据显现或打印输出。变乱发生前的相干纪录数据纪录间隔时间为1ms,变乱发作后相干纪录数据纪录工夫距离为1ms。变乱追想数据可选择列表或是曲线的查询体式格局,为汽锅灭火、水位超限、汽机跳闸等重大事故的缘由剖析供应了正确、及时的第一手数据资料。

3.4 母控制熄灭掌握负荷分派计划

本次项目为两台单位机组,运用的母控制的掌握体式格局[2],针对生物量发电的特性,我方做出方案设计的思绪是包管汽锅正在最经济工况下运转,以能量均衡熄灭掌握算法为根蒂根基,对每台正运转的汽锅停止公道负荷分派。详细要领是:

第一步,将正在运转的汽锅分红两类,一类为带额定负荷的汽锅,一类为到场调峰的汽锅。

第二步,将母管压力旌旗灯号转化为流量需求旌旗灯号,转化要领正在熄灭掌握算法中曾经做了具体阐明。

第三步,将流量需求旌旗灯号起首分配给带额定负荷的汽锅,让其正在最经济条件下运转,然后将余下的流量分配给到场调峰的汽锅。

第四步,每台汽锅凭据分派去的流量负荷计算出当前汽锅的给料量,计算方法熄灭掌握算法中曾经做了具体阐明。

正在投运效果注解热用户负荷转变不大(不超过20%)时能够将全厂的负荷公道的分派到单台汽锅,将母管压力掌握正在要求范围内,此负荷分派计划是可行有用的。

3.5 MCS根基计划

MCS由以下重要调治子系统[2]:

(1)给水调治

汽包水位调治接纳分程调治,启动时用小阀调治(单冲量),当汽机体系一般运转时用主给水阀调治(三冲量)。

给水调治如图3所示。

             图3 给水调治图                                     图4 主汽温度调治图

 

(2)主汽温度调治(加温水调治)

轮回流化床汽锅一般运转时不只要求主汽压力稳固,并且要求主汽温度稳固。主汽温度是反应机组运转状况的一个主要参数。若是主汽温度偏高,过热器及汽机将正在越发卑劣的情况下运转,质料的使用寿命将会收缩。相反,若是主汽温度偏低,则汽机达不到预定的运转效力。因而,机组一般运转时要求主汽温度稳固。

主汽温度调治接纳串级掌握体式格局,与喷水后汽温为导前旌旗灯号,主汽温度为设定值,若汽锅的负荷增添,主汽温度低落不克不及调解至设定值时,需启动熄灭调治回路。

主汽温度调治如图4所示。

(3)送风量调治(烟气氧量调治)

主汽压力控制系统收回的风量指令即为总风量指令。总风量中一、二次风所占比例最大,同时一次风和二次风间接影响汽锅的运转及熄灭工况。以是,总风量调治体系经由过程改动一、二次风量的调治指令去包管汽锅所需配风。汽锅主控体系获得的总风量指令取燃料量丈量值停止交织限定后作为总风量控制系统的给定值,以包管负荷增添时先加风后加燃料、负荷减小时先减燃料后减风的要求,从而包管肯定的过剩氛围系数。总风量控制系统的给定值正在PID中取总风量丈量值停止运算,运算效果经由函数处置惩罚后送往风道熄灭器焚烧风调治体系、一次风调治体系及二次风调治体系。

总风量调治体系如图5所示。

    

图5 总风量调治体系图                          图6 引风量调治图

(4)引风量调治(炉膛背压调治)

经由过程调治引风机挡板,使炉膛压力稳固正在设定值上。引风量调治体系设有前馈,把一次风量和二次风量之和作为前馈旌旗灯号加到PID调治的输出,以进步一、二次风量转变时,引风量调治体系的相应速度。

引风量调治如图6所示。

(5)主汽压力控制系统

轮回流化床汽锅和煤粉汽锅一样,保持主汽压力恒定都是最根基的掌握要求。汽轮机或热用户的蒸汽用量发作转变时,主汽压力便会发生颠簸。此时为了保持主汽压力恒定,必需改动进入汽锅的燃料量和助燃空宇量。无论是单位造机组照样母控制机组,皆要从能量均衡的角度去组织汽锅主控体系,即由燃料到场量保持主汽压力恒定。

当机组按单位造运转时,接纳主汽压力控制系统停止汽锅主控。正在主汽压力控制系统中,经由过程调治入炉燃料量去掌握主蒸汽压力,以知足机组的运转要求。因为入炉燃料量是影响床温的主要身分之一,故正在组织主汽压力掌握计划时把床温的影响也归入掌握计划中。床温增添减小燃料量,床温低落则增大燃料量。因为轮回流化床汽锅运转时床温能够在一定范围内颠簸,故正在上述掌握计划中设置了不调温死区,即床温正在活该区内时不改动燃料供给量。因为主蒸汽流量转变间接反应了机组的负荷转变,故正在上述掌握计划中把主蒸汽流量旌旗灯号经由函数运算后间接加到掌握输出上,经由过程前馈情势进步体系的相应速度。

主汽压力控制系统获得的燃料量指令微风量指令,离别送往燃料量控制系统微风量控制系统。

主汽压力控制系统如图7所示。

图7 主汽压力控制系统图

四. 实行效果剖析

UW500疏散控制系统正在30MW机组上的运用,重要包孕主汽压力自动控制回路的投运,加温水掌握的主动投运,经由七一华富生物资发电工程项目的现实运转,控制系统获得的主汽压力和主汽温度的现实数据如表2所示。

表2控制系统运转获得的现实数据表

序号

工夫

主蒸汽温度/

主蒸汽压力/

MPa

主蒸汽流量/

t/h

功率/

MW

频次/

HZ

1

9:00

451

3.82

78

14.8

50

2

10:00

452

3.81

77

14.7

50

3

11:00

451

3.81

77

14.9

50

4

12:00

452

3.82

75

14.8

50

5

13:00

450

3.81

75

14.8

50

6

14:00

450

3.82

78

14.7

50

7

15:00

451

3.81

78

14.8

50

8

16:00

452

3.82

78

15.0

50

9

17:00

453

3.82

78

14.9

50

10

18:00

455

3.82

77

14.8

50

11

19:00

452

3.81

78

14.8

50

五. 总结

经由过程此UW500疏散控制系统正在30MW机组上获得胜利的运用。个中主汽压力自动控制回路的投运,加温水掌握的主动投运起到了很好的掌握结果,主汽压力正在±0.2MPa局限颠簸,主汽温度正在±4℃范围内颠簸,进步了机组整体自动化程度。

 

 

 

 

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