0、前言
    廣州發(fā)電廠2、3號(hào)爐為220 t/h鍋爐，運(yùn)行方式為母管制，原采用DDZ -Ⅱ型單元組合式儀表來實(shí)現(xiàn)鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)投入率不高。在2001年下半年至2002年初，2、3號(hào)爐利用大修進(jìn)行了DCS改造，采用了上海新華公司XDPS - 400 DCS系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)由DCS重新組態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投運(yùn)。
1、DCS自動(dòng)控制功能
    在DCS上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的有給水、減溫水、熱負(fù)荷、送引風(fēng)及一次風(fēng)壓等系統(tǒng)，其中除了熱負(fù)荷采用連續(xù)調(diào)節(jié)外，其他系統(tǒng)均采用斷續(xù)調(diào)節(jié)，采用新華公司專用于斷調(diào)控制的智能雙回路伺服控制卡（LC—S卡）直接輸出開關(guān)量信號(hào)去控制電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于母管制運(yùn)行的特殊性及現(xiàn)場控制設(shè)備已運(yùn)行多年，客觀條件不是很理想，以至原由DDZ一Ⅱ型儀表組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)存在有的無法投運(yùn)，如減溫水系統(tǒng)，故此次在DCS上的邏輯改進(jìn)，有針對(duì)性解決這些問題。下面主要介紹給水、減溫水、熱負(fù)荷三套主要系統(tǒng)邏輯改進(jìn)情況（2、3號(hào)爐邏輯回路基本一致）。
2、MCS系統(tǒng)試投運(yùn)存在的主要問題及解決方法
2.1熱負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)
    由于鍋爐為母管制運(yùn)行，5臺(tái)爐之間負(fù)荷分配是在沒有配置負(fù)荷分配器的情況丁，由運(yùn)行人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定好各爐主汽壓，從而相對(duì)分配負(fù)荷，維持母管壓力相對(duì)穩(wěn)定。運(yùn)行對(duì)主汽壓力的穩(wěn)定性要求非常高，在正常工況下，壓力波動(dòng)維持在設(shè)定±0.05MPa范圍內(nèi)，當(dāng)鍋爐負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)要能快速反應(yīng)，在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)定主汽壓。如果主汽壓不穩(wěn)，波動(dòng)大的話就會(huì)引起與其他鍋爐發(fā)生相互間搶負(fù)荷的問題，主汽流量波動(dòng)大。主汽壓控制穩(wěn)定性如何，是對(duì)嗣節(jié)系統(tǒng)的一種考驗(yàn)。對(duì)邏輯回路的修改是在邊調(diào)試邊摸索中進(jìn)行的，有如下大修改：a．原采用爐蒸汽出口到母管處的母管壓力來作為調(diào)整對(duì)象，在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)母管壓力變化明顯滯后于集汽聯(lián)箱主汽壓力，靈敏度差，造成主汽壓力波動(dòng)大，蒸汽流量波動(dòng)也大。經(jīng)分析，母管壓力取樣點(diǎn)受到內(nèi)、外部因素影響較多，代表性不強(qiáng)，改為用主汽壓力來調(diào)整可以更直接些。b．為了達(dá)到快速作用，取消邏輯回路中主調(diào)，改用偏差器來替換，起純比例作用，簡化邏輯回路。c．對(duì)三個(gè)輸入信號(hào)主汽壓力、汽包壓力與主汽流量，以主汽壓力為控制的主信號(hào)，蒸汽流量與汽包壓力組成的熱量信號(hào)為副信號(hào)，主信號(hào)所起的作用得到加強(qiáng)，大于副信號(hào)所起的作用。d+PID參數(shù)經(jīng)整定后，較為靈敏，輸出存在瞬間抖動(dòng)現(xiàn)象，以添加滯后模塊(Dday)作防數(shù)字抖動(dòng)處理。邏輯改進(jìn)后經(jīng)試驗(yàn)調(diào)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：主汽壓每變化0.05 MPa，可引起同排四臺(tái)給粉機(jī)轉(zhuǎn)速變化100r/min多，而且響應(yīng)快速，有效保證了主汽壓的穩(wěn)定，正常波動(dòng)范圍基本保持在設(shè)定+0.04 MPa范圍內(nèi)（2、3號(hào)爐一樣）。
    富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    從圖1可以看出，調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用單級(jí)調(diào)節(jié)。上排和下排給粉機(jī)分別調(diào)節(jié)，為獨(dú)立的兩套子系統(tǒng)。
2.2給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)
    給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)分為主給水和旁路給水兩個(gè)子系統(tǒng)，兩者管徑一樣，平時(shí)運(yùn)行互為備用，通過控制調(diào)整門來達(dá)到調(diào)整水位。由于閥門流量特性緣故，在小開度時(shí)給水流量已能滿足鍋爐不帶負(fù)荷需要，為了防止鍋爐斷水，全程給水自動(dòng)無法實(shí)現(xiàn)，因此邏輯回路修改為在鍋爐帶一定負(fù)荷下，采用三沖量單級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并應(yīng)用斷續(xù)調(diào)節(jié)。
    新華公司DCS系統(tǒng)智能雙回路伺服控制卡（LC -S卡）專門用于斷續(xù)調(diào)節(jié)，可以在組態(tài)上根據(jù)需要設(shè)置死區(qū)、精控范圍、周期等參數(shù)，其中：死區(qū)用于設(shè)置是否輸出增或減開關(guān)量范圍；精控范圍用于設(shè)置輸出脈沖長或短范圍，當(dāng)指令與反饋相減的差值超過精控范圍時(shí)輸出長脈沖，否則輸出定周期定脈寬的脈沖；周期T在0.1 s與10.1 s內(nèi)可選。經(jīng)測試，主給水與旁路給水調(diào)整門在死區(qū)1%，精控范圍1.5%．周期0.1 s下，門開度控制精度可在±1%內(nèi)，并且不產(chǎn)生過調(diào)振蕩。
    經(jīng)試湊法整定PID參數(shù)之后，進(jìn)行了定值擾動(dòng)試驗(yàn)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)表現(xiàn)良好，汽包水位波動(dòng)基本在設(shè)定±30 mm范圍內(nèi)。由于汽機(jī)側(cè)負(fù)荷變化對(duì)母管制下各爐主汽流量都有影響，相對(duì)而言，對(duì)每臺(tái)爐的影響就沒有單元制下的大，調(diào)節(jié)系統(tǒng)受到的負(fù)荷擾動(dòng)不是很突出。為了減少電動(dòng)執(zhí)行器無謂動(dòng)作，也對(duì)PID輸出加了滯后模塊(Delay)，防止抖動(dòng)。
2.3減溫水調(diào)節(jié)系統(tǒng)
    計(jì)有甲、乙一級(jí)和甲、乙二級(jí)減溫水系統(tǒng)，其中一級(jí)減溫水調(diào)整屏過出口溫度，最大設(shè)計(jì)流量6 t/h為粗調(diào)；二級(jí)減溫水調(diào)整主汽溫度，最大設(shè)計(jì)流量4t/h，為細(xì)調(diào)。調(diào)試中遇到的問題較多，主要表現(xiàn)在調(diào)整門閥門流量特性較差、漏水、執(zhí)行器剎車慣性惰走大、關(guān)卡澀等。針對(duì)這些問題，對(duì)設(shè)計(jì)邏輯回路作了多處改進(jìn)。
2.3.1針對(duì)閥門流量特性較差問題，此問題也較為普遍，在邏輯回路上增加保護(hù)控制回路，并對(duì)輸出進(jìn)行限位，采用分段控制。
從圖2可以看到，10%開度已有近3 t/h流量，其后閥門開度存在盲區(qū)，流量變化很小。對(duì)此，把串級(jí)PID調(diào)節(jié)回路輸出限位在10%內(nèi)，這樣更合理些，經(jīng)運(yùn)行觀察，閥門小殲度近3t/h流量對(duì)減溫囂出口溫度（導(dǎo)前信號(hào)）影響較大，閥門經(jīng)常需要回到全關(guān)位置。當(dāng)主汽溫與設(shè)定偏差超過高偏差限值時(shí)，輸出從調(diào)節(jié)回路切換到設(shè)定指令輸出(40%)，流量約3.4 t/h;當(dāng)偏差降到回程偏差限值時(shí)，輸出又重新回到調(diào)節(jié)回路，此邏輯作為后備保護(hù)手段。
    2.3.2在對(duì)2號(hào)爐乙一級(jí)調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)閥門存在關(guān)卡澀現(xiàn)象，因此邏輯回路加了閥門關(guān)之前先開一點(diǎn)后才關(guān)邏輯。分三種情況進(jìn)行：一是由設(shè)定指令輸出準(zhǔn)備返回PID調(diào)節(jié)回路輸出之前；二是當(dāng)屏過溫度與設(shè)定偏差低于偏差限值時(shí)；三是當(dāng)輸出指令與反饋偏差大并保持有一段時(shí)間時(shí)；有效解決此問題。
    2.3.3 3號(hào)爐甲一級(jí)執(zhí)行器開方向剎車慣性惰走比較大，在執(zhí)行器除非更換無法處理情況下，作了拉大輸出死區(qū)處理，否則執(zhí)行器會(huì)在輸出指令左右頻繁振蕩，死區(qū)的拉大(5%)反過來也影響到PID調(diào)節(jié)回路的自動(dòng)投運(yùn)。對(duì)此，暫時(shí)不用PD調(diào)節(jié)回路，直接改為采用兩級(jí)偏差限值方法，設(shè)置高、高高偏差限值及其回程偏差限值、條件，邏輯回路逐級(jí)按條件開大或關(guān)小，保證了系統(tǒng)能投入自動(dòng)運(yùn)行。
2、3號(hào)爐減溫水改進(jìn)后都能投入自動(dòng)運(yùn)行，其中，主汽溫穩(wěn)定性要比屏過的好，滿足了運(yùn)行方面的要求。
3、結(jié)束語
    2、3號(hào)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)在DCS上的邏輯改進(jìn)，在一定程度上彌補(bǔ)了現(xiàn)場部分控制設(shè)備所引起的不利影響，提高了自動(dòng)投入率，使控制品質(zhì)變優(yōu)，相信隨著今后現(xiàn)場控制設(shè)備的改進(jìn)，自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)更加有力保證機(jī)組的良好運(yùn)行。