新一代DCS系統在鍋爐熱控系統上的應用
摘 要：新一代DCS系統CYA一5000最顯著的特點就是穩定可靠，自動化程度高。其在鍋爐熱控系統上的應用滿足了熱電聯產節能降耗、減少污染排放的目標，可實現經濟燃燒、自動調節，為環保節能、實施藍天工程提供了最有效的途徑。
關鍵字：DCS系統；穩定可靠；環保節能
Abstract：New generation of DCS the system CYA一5000 most remarkable characteristic is stable reliable，the automaticity is high，it hotly controlled on the system in the boiler the application to satisfy the thermoelectricitypayment proportional to production energy conservation to fall consumes the goal which，the reduced pollutiondischarged，might realize economical burning，the automatic control，for the environmental protection energy conservation，the implementation blue sky project has provided the most efective way．
Keywords：The DCS system Stable is reliable Environmental protection Energy conservation
1 引言
節能降耗、減少污染排放是熱電聯產的目標，循環流化床鍋爐適應這一要求，從而得到了普遍的應用和迅速的發展。但是針對不同地區、不同季節甚至同一天的不同時間段所需熱負荷的不同，鏈條鍋爐有其獨到之處。
為了及時跟上氣候變化和時間變化對熱負荷的不同要求，選擇一個穩定可靠的自動控制系統成為必然要求。新一代DCS系統CYA一5000成功應用于循環流化床鍋爐后，在鏈條鍋爐上也得以應用和發展。
2 概述
CYA一5000系統最顯著特點就是穩定、可靠及其開放性和靈活性。為實現管控一體化，系統由一個工程師站、一個操作員站、兩個現場控制站組成，工程師站用于集中管理監測l#、2#鍋爐運行工況。操作員站用于完成監視處理系統1#，2#鍋爐的熱工參數，過程控制站用于數據采集和控制。系統結構如圖1所示：
國內燃煤鏈條鍋爐在燃燒方面與國外的主要差距在于：使用煤種不穩定；燃燒前對煤缺乏必要的預處理；氧量分析儀失效及爐子漏風。這些因素導致了采用傳統的含氧定值控制方式無法解決經濟燃燒的問題。
CYA一5000控制系統以傳統的PID控制，模糊控制等經典的控制理論為依據，運用鍋爐的數學模型，從實際出發推出全新的控制方式：以熱效率最高為目標，對風煤比（或含氧量）進行自動尋優，成功解決了上述問題。CYA一5000不是簡單的對傳統盤裝儀表顯示的替代，而是對整個生產過程及運行情況進行監視、控制、顯示、報警、記錄、班報和存檔，是新一代DCS（分布式控制系統）系統的濃縮，代表著國內自動控制系統的最高水平。
3 CYA一5000控制系統簡介
1）CYA一5000的硬件和軟件的品質均屬國際一流，其超級控制器基于Windows CE，I／O以美國GE Fanuc公司的產品為核心，軟件是航天益來公司與美國Intellution公司聯手推出的CFYX。
2）具有極好的開放性，支持Profibus、WorldFIP、Lon-Works、Interbus—S、CANOpen、SDS、DeviceNet、Modbus、GeniusBus、SNP等十余種現場總線，還可以將幾百種著名DCS及PLC（如ABB、Honeywel、Modicon、SIEMENS、AB等）融為一體。
3）采用PLC技術，CPU內置浮點運算和PID算法，響應速度快，配以鍋爐控制系統的核心算法和程序。即使操作員站發生故障，也不會影響鍋爐自動的投入。
4）系統擴展性強，每一個過程控制站都能獨立完成對應的控制任務。過程控制站、操作員站、工程師站采用最新、通用以太網技術，數據傳輸快，每個操作員站都可以對整個系統數據進行集中分析、統計和處理、集中管理被控對象。
5）系統采用Windows NT 操作平臺，支持國際通用編程標準、組態靈活，具有很好的開放性和很強的可擴充能力。
6）支持各種數據庫連接，與企業信息系統融為一體。支持Internet功能，使您在世界各地可以瀏覽您的企業實時運行情況。
4 軟件的功能
1）工藝流程的顯示，在每個工藝流程中都可以靈活的進入其他的流程界面和各功能界面。
2）操作面板功能，操作員通過點擊流程圖上的特定對象來打開一個顯示窗口，取代常規的操作面板。標準顯示窗口顯示與特定對象相關的標志號、中文名稱和狀態。
顯示的設備狀態信息包括：閥門開、閥門正在開、閥門開故障、閥門關、閥門正在關、閥門關故障，電機運行、電機停止、電機啟故障、電機停故障，超時失敗，設備組運行、設備組停止，手動控制、自動控制、跟蹤模式、高／低報警、聯鎖投入／解除、故障復位等。
操作員對設備的操作包括：開閥、關閥、電機啟動、電機停止、故障復位、切入手動、切入自動、啟動跟蹤、取消跟蹤、復位故障、操作命令。
3）參數顯示，把所有的過程變量都做到一起，以供操作員集中監視，跟蹤工藝流程。
4）趨勢顯示，趨勢圖（曲線）用于顯示參數的變化趨向。水平坐標軸為時間，時間軸范圍可選；變量曲線采用公共的相對坐標，并顯示變量絕對值數值。包括實時趨勢和歷史趨勢。實時趨勢是在實時跟蹤工藝過程的顯示。
歷史趨勢可以保存整個工藝設備的運行情況，為尋找最佳運行狀況和故障分析提供依據。
5）報警，實時監視運行是否正常，一旦過程變量超出報警限，立刻給以聲光報警，并包含下列信息：當前過程變量報警、未確認報警顯示、報警確認顯示、報警消除顯示。
5 控制方式
主機和輔機均采用就地集中控制方式。鍋爐的自動控制系統應該具有安全性、可靠性及經濟性，在安全保證的基礎上，提高鍋爐運行的經濟性即燃燒效率，直接關系到電廠的經濟效益。
5．1 自動調節項目
自動調節項目：燃料調節、蒸汽壓力調節、送風調節、爐膛負壓調節、汽包水位調節、除氧器水位調節和壓力調節等。
1）水位三沖量控制回路
汽包水位控制回路采用串級三沖量控制。以汽包水位為主調節信號，蒸汽流量為前饋，給水流量為串級，采用智能PID控制（如圖2所示）。可設定信號的濾波系數、控制周期、不控限、正負限幅、死區。穩態控制精度可達+10mm。
2）燃燒調節
包括燃料調節、蒸汽壓力調節、送風調節、爐膛負壓調節。負壓調節采用單回路，控制引風機轉速來達到控制目的；以蒸汽壓力作為被控參數來控制給煤，PID的運算結果給到以含氧量為被控參數控制送風的回路中，從而實現最優化燃燒控制（如圖形所示）。
3）除氧水位／壓力調節
分別采用單回路控制，保證最佳除氧效果，實現輔機的安全穩定運行。
5．2 控制系統
控制系統是否能很好的實現自動控制功能，控制策略是最重要的，但外圍設備的好壞直接影響到功能的執行。就好比一個人頭腦發達，四肢簡單，那他也不算完整的人。我們在送風機、引風機和爐排電機上采用變頻控制，從而實現最佳的控制效果。
6 應用效果
新一代DCS系統CYA一5000已成功應用于濟南市熱力工程公司西八熱源廠，自控回路的使用以及過程控制站的穩定良好的性能，變頻調速系統的使用，提高了生產系統的科技含量，推動了企業的技術進步，提高了員工的業務能力；為西八熱源廠節省了大量的水耗、電耗、煤耗；減少了運行人員的數量，減輕了運行人員的勞動強度；減少了有害氣體及灰渣的排放量，減輕了對周圍環境的污染；提高了熱效率，節約了能源，降低了成本，保證了供熱質量，為創造良好、穩定的社會環境做出了應有的貢獻。
社會在發展，科技在進步。CYA一5000控制系統在鍋爐熱控系統上的應用發揮了它應有的作用，為環保節能、實施藍天工程提供了最有效的途徑，取得了良好的經濟效益和社會效益。
參考文獻：
[1] 北京航天益來電子科技有限公司資料CYA一5000熱電廠自動化控制系統
[2] 熱工自動化設計手冊編寫組，熱工自動化設計手冊．水利電力出版社，1996．
關鍵字：DCS系統；穩定可靠；環保節能
The New generation of DCS System Hotly Controls on the System in the Boiler Application
ZHANG yong GENG一-fang GU—hui ZHANG jie
Abstract：New generation of DCS the system CYA一5000 most remarkable characteristic is stable reliable，the automaticity is high，it hotly controlled on the system in the boiler the application to satisfy the thermoelectricitypayment proportional to production energy conservation to fall consumes the goal which，the reduced pollutiondischarged，might realize economical burning，the automatic control，for the environmental protection energy conservation，the implementation blue sky project has provided the most efective way．
Keywords：The DCS system Stable is reliable Environmental protection Energy conservation
1 引言
節能降耗、減少污染排放是熱電聯產的目標，循環流化床鍋爐適應這一要求，從而得到了普遍的應用和迅速的發展。但是針對不同地區、不同季節甚至同一天的不同時間段所需熱負荷的不同，鏈條鍋爐有其獨到之處。
為了及時跟上氣候變化和時間變化對熱負荷的不同要求，選擇一個穩定可靠的自動控制系統成為必然要求。新一代DCS系統CYA一5000成功應用于循環流化床鍋爐后，在鏈條鍋爐上也得以應用和發展。
2 概述
CYA一5000系統最顯著特點就是穩定、可靠及其開放性和靈活性。為實現管控一體化，系統由一個工程師站、一個操作員站、兩個現場控制站組成，工程師站用于集中管理監測l#、2#鍋爐運行工況。操作員站用于完成監視處理系統1#，2#鍋爐的熱工參數，過程控制站用于數據采集和控制。系統結構如圖1所示：
國內燃煤鏈條鍋爐在燃燒方面與國外的主要差距在于：使用煤種不穩定；燃燒前對煤缺乏必要的預處理；氧量分析儀失效及爐子漏風。這些因素導致了采用傳統的含氧定值控制方式無法解決經濟燃燒的問題。
CYA一5000控制系統以傳統的PID控制，模糊控制等經典的控制理論為依據，運用鍋爐的數學模型，從實際出發推出全新的控制方式：以熱效率最高為目標，對風煤比（或含氧量）進行自動尋優，成功解決了上述問題。CYA一5000不是簡單的對傳統盤裝儀表顯示的替代，而是對整個生產過程及運行情況進行監視、控制、顯示、報警、記錄、班報和存檔，是新一代DCS（分布式控制系統）系統的濃縮，代表著國內自動控制系統的最高水平。
3 CYA一5000控制系統簡介
1）CYA一5000的硬件和軟件的品質均屬國際一流，其超級控制器基于Windows CE，I／O以美國GE Fanuc公司的產品為核心，軟件是航天益來公司與美國Intellution公司聯手推出的CFYX。
2）具有極好的開放性，支持Profibus、WorldFIP、Lon-Works、Interbus—S、CANOpen、SDS、DeviceNet、Modbus、GeniusBus、SNP等十余種現場總線，還可以將幾百種著名DCS及PLC（如ABB、Honeywel、Modicon、SIEMENS、AB等）融為一體。
3）采用PLC技術，CPU內置浮點運算和PID算法，響應速度快，配以鍋爐控制系統的核心算法和程序。即使操作員站發生故障，也不會影響鍋爐自動的投入。
4）系統擴展性強，每一個過程控制站都能獨立完成對應的控制任務。過程控制站、操作員站、工程師站采用最新、通用以太網技術，數據傳輸快，每個操作員站都可以對整個系統數據進行集中分析、統計和處理、集中管理被控對象。
5）系統采用Windows NT 操作平臺，支持國際通用編程標準、組態靈活，具有很好的開放性和很強的可擴充能力。
6）支持各種數據庫連接，與企業信息系統融為一體。支持Internet功能，使您在世界各地可以瀏覽您的企業實時運行情況。
4 軟件的功能
1）工藝流程的顯示，在每個工藝流程中都可以靈活的進入其他的流程界面和各功能界面。
2）操作面板功能，操作員通過點擊流程圖上的特定對象來打開一個顯示窗口，取代常規的操作面板。標準顯示窗口顯示與特定對象相關的標志號、中文名稱和狀態。
顯示的設備狀態信息包括：閥門開、閥門正在開、閥門開故障、閥門關、閥門正在關、閥門關故障，電機運行、電機停止、電機啟故障、電機停故障，超時失敗，設備組運行、設備組停止，手動控制、自動控制、跟蹤模式、高／低報警、聯鎖投入／解除、故障復位等。
操作員對設備的操作包括：開閥、關閥、電機啟動、電機停止、故障復位、切入手動、切入自動、啟動跟蹤、取消跟蹤、復位故障、操作命令。
3）參數顯示，把所有的過程變量都做到一起，以供操作員集中監視，跟蹤工藝流程。
4）趨勢顯示，趨勢圖（曲線）用于顯示參數的變化趨向。水平坐標軸為時間，時間軸范圍可選；變量曲線采用公共的相對坐標，并顯示變量絕對值數值。包括實時趨勢和歷史趨勢。實時趨勢是在實時跟蹤工藝過程的顯示。
歷史趨勢可以保存整個工藝設備的運行情況，為尋找最佳運行狀況和故障分析提供依據。
5）報警，實時監視運行是否正常，一旦過程變量超出報警限，立刻給以聲光報警，并包含下列信息：當前過程變量報警、未確認報警顯示、報警確認顯示、報警消除顯示。
5 控制方式
主機和輔機均采用就地集中控制方式。鍋爐的自動控制系統應該具有安全性、可靠性及經濟性，在安全保證的基礎上，提高鍋爐運行的經濟性即燃燒效率，直接關系到電廠的經濟效益。
5．1 自動調節項目
自動調節項目：燃料調節、蒸汽壓力調節、送風調節、爐膛負壓調節、汽包水位調節、除氧器水位調節和壓力調節等。
1）水位三沖量控制回路
汽包水位控制回路采用串級三沖量控制。以汽包水位為主調節信號，蒸汽流量為前饋，給水流量為串級，采用智能PID控制（如圖2所示）。可設定信號的濾波系數、控制周期、不控限、正負限幅、死區。穩態控制精度可達+10mm。
2）燃燒調節
包括燃料調節、蒸汽壓力調節、送風調節、爐膛負壓調節。負壓調節采用單回路，控制引風機轉速來達到控制目的；以蒸汽壓力作為被控參數來控制給煤，PID的運算結果給到以含氧量為被控參數控制送風的回路中，從而實現最優化燃燒控制（如圖形所示）。
3）除氧水位／壓力調節
分別采用單回路控制，保證最佳除氧效果，實現輔機的安全穩定運行。
5．2 控制系統
控制系統是否能很好的實現自動控制功能，控制策略是最重要的，但外圍設備的好壞直接影響到功能的執行。就好比一個人頭腦發達，四肢簡單，那他也不算完整的人。我們在送風機、引風機和爐排電機上采用變頻控制，從而實現最佳的控制效果。
6 應用效果
新一代DCS系統CYA一5000已成功應用于濟南市熱力工程公司西八熱源廠，自控回路的使用以及過程控制站的穩定良好的性能，變頻調速系統的使用，提高了生產系統的科技含量，推動了企業的技術進步，提高了員工的業務能力；為西八熱源廠節省了大量的水耗、電耗、煤耗；減少了運行人員的數量，減輕了運行人員的勞動強度；減少了有害氣體及灰渣的排放量，減輕了對周圍環境的污染；提高了熱效率，節約了能源，降低了成本，保證了供熱質量，為創造良好、穩定的社會環境做出了應有的貢獻。
社會在發展，科技在進步。CYA一5000控制系統在鍋爐熱控系統上的應用發揮了它應有的作用，為環保節能、實施藍天工程提供了最有效的途徑，取得了良好的經濟效益和社會效益。
參考文獻：
[1] 北京航天益來電子科技有限公司資料CYA一5000熱電廠自動化控制系統
[2] 熱工自動化設計手冊編寫組，熱工自動化設計手冊．水利電力出版社，1996．
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