【正文】 編號(hào) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 報(bào) 告 課題名稱(chēng)： 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 專(zhuān) 業(yè): 班 級(jí): 指導(dǎo)教師: 2012 年 5 月 燃煤熱水鍋爐DCS系統(tǒng)監(jiān)控及應(yīng)用目 錄目 錄 2摘 要 6第一章 前 言 7第二章 工藝介紹及流程簡(jiǎn)述 82．1 鍋爐系統(tǒng)簡(jiǎn)述 82. 2鍋爐主要技術(shù)指標(biāo) 82. 3系統(tǒng)運(yùn)行 82．3．1 升火及控制 8 運(yùn)行操作 92．3. 3鍋爐停爐 10第三章儀表選型及設(shè)計(jì) 103．1儀表選型原則 103．1．1溫度儀表 113．1．2壓力儀表 113 . 1．3流量?jī)x表 113．1．4液位儀表 113．1．5分析儀表 113．1．6執(zhí)行機(jī)構(gòu) 113．2控制點(diǎn)和控制參數(shù) 11第四章鍋爐燃燒系統(tǒng)控制方案 124．1鍋爐燃燒過(guò)程和控制任務(wù) 124．1．1工業(yè)鍋爐燃燒過(guò)程分析 134．1．2鍋爐燃燒過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性 174．1．3工業(yè)鍋爐燃燒控制的任務(wù) 194．2鍋爐優(yōu)化控制的理論基礎(chǔ)及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 194．2．1鍋爐優(yōu)化控制的理論基礎(chǔ) 194．2．2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 224．3控制方案設(shè)計(jì)與研究 224．3．1 燃煤熱水鍋爐燃燒過(guò)程對(duì)象的實(shí)測(cè)特性 234．3．2控制方案的選取 234．4“爐溫尋優(yōu)”思想的提出及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 254．4 .1“爐溫尋優(yōu)”思想的提出 254．4．2爐膛溫度和熱效率的關(guān)系 254 .4．3爐溫相對(duì)于風(fēng)量的極值點(diǎn) 264．4. 4 “爐溫尋優(yōu)”思想的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 274．5優(yōu)化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 284．5．1“爐溫尋優(yōu)”應(yīng)滿(mǎn)足的條件 284．5．2尋優(yōu)算法 284．5．3重新啟動(dòng)尋優(yōu)的條件 30第五章DCS系統(tǒng)選型及其軟硬件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā) 305．1 DCS系統(tǒng)概述 305．1．1國(guó)內(nèi)外DCS系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 305．1．2 DOS系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 315．1．3 DCS系統(tǒng)選型原則 325．2 SunyPCC800小型集散控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 335．3硬件體系設(shè)計(jì) 345．3．1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 345．3．2現(xiàn)場(chǎng)控制站 365．3．3操作站／工程師站 365．3．4采用一體化SunyTDCS800系統(tǒng) 365．4軟件體系設(shè)計(jì) 375．4．1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 385．4．2硬件配置軟件SunyCfg 385．4．3算法編輯器SunyIEC 385．4．4實(shí)時(shí)運(yùn)行軟件SunyRTM 385．4．5人機(jī)界面設(shè)計(jì) 385．4．6顯示功能設(shè)計(jì) 405．4．7報(bào)警功能設(shè)計(jì) 405．4．8報(bào)表打印功能 405．4．9系統(tǒng)生成及數(shù)據(jù)通信 415．5系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格設(shè)計(jì) 415．5．1系統(tǒng)構(gòu)成 415．5. 2系統(tǒng)供電 415．5．3可靠性和冗余措施 42第六章DCS系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì) 426．1 DCS系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題 426．1．1電磁干擾源及對(duì)系統(tǒng)的干擾 426．1．2 DCS控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾設(shè)計(jì) 446．1．3主要抗干擾措施 446．2 DCS系統(tǒng)冗余技術(shù) 456．2．1冗余技術(shù) 456．2．2控制系統(tǒng)冗余的關(guān)鍵技術(shù) 456 .2．3冗余技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)分析 46第七章效果及結(jié)論 477．1實(shí)施效果 47參考文獻(xiàn) 48摘 要本文介紹了浙大中自公司的SunyPCC800，3*17．5MW 燃煤鍋爐系統(tǒng)的工藝原理、工藝流程。根據(jù)系統(tǒng)要求，參考其它系統(tǒng)控制參數(shù)，確定了76個(gè)控制點(diǎn)，對(duì)每一個(gè)控制點(diǎn)，都確定了具體的安裝位置，儀表規(guī)格型號(hào)，控制參數(shù)量程，以及對(duì)應(yīng)的DCS控制編號(hào)。根據(jù)燃煤熱水鍋爐的燃燒特性，采用“爐溫尋優(yōu)”的控制方案，分析了控制方案應(yīng)滿(mǎn)足的條件和控制算法。本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)外DCS控制系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)地分析研究；確定DCS應(yīng)用中的選型原則；本系統(tǒng)對(duì)擴(kuò)展能力(I／0點(diǎn)數(shù))要求不高，適宜選用小型的DCS控制系統(tǒng)，最終采用了浙大中自有限公司的SunyPCC800DCS控制系統(tǒng)。對(duì)浙大中自有限公司的unyPCC800 DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究，進(jìn)行了硬件選型及設(shè)計(jì)，進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，進(jìn)行了系統(tǒng)整體技術(shù)規(guī)格設(shè)計(jì)。針對(duì)鍋爐可靠性的要求，對(duì)影響DCS系統(tǒng)的安全可靠因素進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，分析了系統(tǒng)各種干擾源及抗干擾措施；還對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)冗余要求進(jìn)行了詳細(xì)分析。應(yīng)用以上設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，使鍋爐燃燒的控制達(dá)到了很好的效果，減輕了勞動(dòng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；提高了鍋爐燃燒效率，提高了鍋爐運(yùn)行的安全性。該裝置2007年6月順利運(yùn)行，目前運(yùn)行良好，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；儀表選型：DCS；參數(shù)優(yōu)化；系統(tǒng)冗余第一章 前 言隨著我國(guó)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展以及我國(guó)在生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化方面科技水平的不斷提高，目前我國(guó)建設(shè)的鍋爐控制系統(tǒng)普遍采用了DCS控制系統(tǒng)，以前采用常規(guī)控制的鍋爐系統(tǒng)也基本進(jìn)行了DCS改造。隨著DCS控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，性能不斷提高，價(jià)格逐年下降，DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。 由于DCS技術(shù)進(jìn)步速度很快，集中更新?lián)Q代周期很短，過(guò)去由幾個(gè)主要外國(guó)DCS廠家壟斷的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去，民族品牌的DCS廠家迅速發(fā)展成熟起來(lái)，目前已經(jīng)占據(jù)了中國(guó)DCS市場(chǎng)的半壁江山，其性能，可靠性和穩(wěn)定性及優(yōu)越性的性?xún)r(jià)比得到了廣大用戶(hù)的認(rèn)可。選擇DCS機(jī)種主要考慮以下方面；選擇工程實(shí)力較強(qiáng)的知名公司，選擇符合有經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家推薦的主流機(jī)型，首先考慮DCS系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性和可操作性其次考慮DCS功能應(yīng)滿(mǎn)足“功能需要”的要求，具有國(guó)際先進(jìn)水平（但不一定是最先進(jìn)的）系統(tǒng)應(yīng)具有開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)，有靈活的系統(tǒng)可擴(kuò)展性；制造廠家的后備支持系統(tǒng)完備，有工程經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐能力，服務(wù)良好，性?xún)r(jià)比最好，備件供應(yīng)和及時(shí)響應(yīng)。 對(duì)于鍋爐系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，控制系統(tǒng)可靠性是至關(guān)重要的，如何盡可能的提高DCS的可靠性，從而保證安全生產(chǎn)是一項(xiàng)非常重要的工作，從提高可靠性的角度考慮，在DCS選型和設(shè)計(jì)上要注意幾個(gè)方面的問(wèn)題。在選擇DCS控制系統(tǒng)時(shí)要優(yōu)先考慮有在類(lèi)似機(jī)組上的良好運(yùn)行業(yè)績(jī)的控制系統(tǒng)，這樣的控制系統(tǒng)通過(guò)工廠試驗(yàn)和實(shí)際投運(yùn)，其可靠性得到了時(shí)間的檢驗(yàn)?？刂葡到y(tǒng)的硬件一定要具備高可靠性，在電子元器件上的生產(chǎn)工藝各環(huán)節(jié)上采用了成熟的技術(shù)，電子模件最好能熱插拔?？刂破鞯倪\(yùn)算和存儲(chǔ)能力要足夠，IO卡件具有很強(qiáng)的抗干擾能力?？刂葡到y(tǒng)從結(jié)構(gòu)上要充分地采用冗余技術(shù)。對(duì)于控制系統(tǒng)的控制器，網(wǎng)絡(luò)通訊等必須冗余，且各冗余設(shè)備之間必須能實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。采取冗余結(jié)構(gòu)不僅能避免控制系統(tǒng)的局部故障擴(kuò)大事故，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)也保證設(shè)備故障的在線(xiàn)排除，從而消除事故隱患。控制系統(tǒng)軟件的可維護(hù)性要好，同時(shí)也保證設(shè)備故障的在線(xiàn)排除，從而消除事故隱患。控制系統(tǒng)軟件的可維護(hù)性要好。尤其是以下幾個(gè)方面：程序及軟件的穩(wěn)定性好，不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)或單個(gè)控制器死機(jī)等問(wèn)題；系統(tǒng)自診斷性好，控制器及I/O信號(hào)有出錯(cuò)報(bào)警；人機(jī)交換友好，可以在線(xiàn)維修程序及下載；備品備件有可靠保證，在15年內(nèi)采購(gòu)容易且周期短，價(jià)格低；控制系統(tǒng)軟件的可讀性好，其組態(tài)功能塊的功能是否能輕易實(shí)現(xiàn)DCS控制系統(tǒng)的各種工藝功能的需求。SunyPC800 DCS系統(tǒng)，源于浙大中自有限公司，此公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用與許多行業(yè)。該裝置是比較成熟的產(chǎn)品，故很多公司采用，并取得較好的業(yè)績(jī)。該裝置的獨(dú)立性較強(qiáng)。燃煤鍋爐控制系統(tǒng)有80個(gè)控制點(diǎn)位左右，系統(tǒng)對(duì)擴(kuò)展能力（I/O點(diǎn)數(shù)）要求不高，選用這種小型的的DCS控制系統(tǒng)可以避免不必要的資源浪費(fèi)，降低工程成本。DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一般需經(jīng)過(guò)：系統(tǒng)方案制定，完成了儀表選型計(jì)算，儀表安裝方案配線(xiàn)方案設(shè)計(jì)，DCS軟硬件設(shè)計(jì)，DCS系統(tǒng)選型，協(xié)助采購(gòu)招標(biāo)及簽署各種技術(shù)附近，完成控制系統(tǒng)規(guī)劃，盤(pán)柜布置，供電分配，各種接線(xiàn)圖的繪制，現(xiàn)場(chǎng)施工，綜合考慮各種因素，使該控制系統(tǒng)安全、精確且節(jié)能。第二章 工藝介紹及流程簡(jiǎn)述2．1 鍋爐系統(tǒng)簡(jiǎn)述 型號(hào)：——AIII,有濰坊生建鍋爐廠生產(chǎn)。鍋爐室內(nèi)雙層布置，鍋爐呈凸骨形。煙氣出爐膛進(jìn)入轉(zhuǎn)向室后進(jìn)入對(duì)流管束區(qū)，對(duì)流管束分成前后兩部分，煙氣為W形流動(dòng)，前部管束明顯比后部管束吸熱大，熱氣上升下降分明，構(gòu)成井然有序的自然循環(huán)，中間的隔室可供進(jìn)入砌筑隔墻和維修。 煙氣為橫向及縱向混合沖刷，煙氣流速選取較高，這樣布置可以使水循環(huán)有保證。煙氣混合沖刷，對(duì)流管束區(qū)不積灰，能一直保持較好的傳熱狀態(tài)，尾部布置了省煤器和空氣預(yù)熱器。 額定熱功率 額定出水壓力 最大熱功率 額定出口水溫 125℃ 額定進(jìn)口水溫 70℃ 使用燃料 III類(lèi)煙煤 設(shè)計(jì)效率 % 燃料的顆粒度要求 0～3mm 燃煤外水分13% 爐排有效面積 ㎡ 耗煤量 額定工況下循環(huán)水量 ℃ 受熱面積： 爐膛107㎡2．3．1 升火及控制1．熱水采暖系統(tǒng)投入運(yùn)行前，為了預(yù)防熱水系統(tǒng)中的雜物在運(yùn)行中造成堵塞現(xiàn)象，系統(tǒng)投入使用前必須進(jìn)行沖洗，沖洗結(jié)束后應(yīng)將除污器清洗干凈。2．鍋筒住火前應(yīng)進(jìn)行全面檢查，而后進(jìn)行注水工作，未注水前必須關(guān)閉排污閥，開(kāi)啟排空氣閥，讓爐內(nèi)空氣可以排除。3．本鍋爐水質(zhì)應(yīng)符合GB1576《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》的有關(guān)規(guī)定。4．將已處理的水通過(guò)省煤器緩慢地注入鍋爐內(nèi)，進(jìn)水溫度應(yīng)低于40攝氏度。鍋爐升火前應(yīng)先開(kāi)啟循環(huán)水泵，待網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的水循環(huán)起來(lái)以后，才能點(diǎn)火。循環(huán)水泵應(yīng)無(wú)負(fù)荷啟動(dòng)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再逐漸開(kāi)啟出口閥門(mén)，鍋爐點(diǎn)火前先開(kāi)引風(fēng)機(jī)，使?fàn)t膛負(fù)壓在45至100pa保持4 min以上。5．點(diǎn)燃爐排上的火柴并引燃燃煤煤層，待燃燒旺盛時(shí)，用最低的速度使?fàn)t移動(dòng)，視燃燒情況可時(shí)開(kāi)時(shí)停。6．升火時(shí)溫度不宜太快，避免各部分因受熱不同而產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力，影響鍋爐壽命，防止水溫過(guò)高發(fā)生汽化。7．加強(qiáng)監(jiān)視循環(huán)泵壓力表的指示情況，當(dāng)鍋爐進(jìn)水時(shí)先關(guān)閉省煤器再循環(huán)管上的閥門(mén)。安全閥應(yīng)在初次升壓時(shí)進(jìn)行調(diào)整按照《熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第105條表21規(guī)定的壓力進(jìn)行調(diào)整校驗(yàn)。 表12 安全閥的校正安全閥的始啟壓力++(1) 鍋爐上必須有一個(gè)安全閥按表中較低的初始開(kāi)啟壓力進(jìn)行調(diào)整。(2) 所有安全閥經(jīng)校正鉛封后不能亂動(dòng)。(3) 切勿敲擊安全閥上的任何部分，開(kāi)啟安全閥只能用閥上的控制桿。(4) 在安全未校正前鍋爐絕對(duì)禁止投入運(yùn)行。 運(yùn)行操作1．系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整搞好熱水采暖系統(tǒng)的調(diào)整，控制熱網(wǎng)供，回水溫度，壓力和各回路的系統(tǒng)流量，使之在規(guī)定范圍內(nèi)，對(duì)熱水鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行十分重要。 系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)整由集中調(diào)整和局部調(diào)節(jié)兩部分組成。集中調(diào)節(jié)是為了滿(mǎn)足供熱負(fù)荷的需要，對(duì)鍋爐出水口水溫和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)；局部調(diào)節(jié)是通過(guò)支管路上的閥門(mén)改變熱水流量，以調(diào)節(jié)其供熱量。集中調(diào)節(jié)的方法：（1） 質(zhì)調(diào)節(jié)。在流量不變的情況下，改變向網(wǎng)絡(luò)的供熱溫度，即改變鍋爐出口水溫。（2） 量調(diào)節(jié)。在供水溫度不變的情況下，改變向網(wǎng)絡(luò)供水的流量即加減循環(huán)水的流量。（3）間歇調(diào)節(jié)。改變每天供熱的時(shí)間長(zhǎng)短即變化鍋爐運(yùn)行時(shí)間。一般在室外氣溫接近設(shè)計(jì)溫度時(shí)采用間歇運(yùn)行調(diào)節(jié)，在室外氣溫回升時(shí)，采用供水溫度的質(zhì)調(diào)節(jié)。2．運(yùn)行參數(shù)控制（1）保持壓力穩(wěn)定。熱水鍋爐運(yùn)行中應(yīng)密切監(jiān)視鍋爐進(jìn)口出壓力表和循環(huán)泵入口壓力，如發(fā)現(xiàn)壓力波動(dòng)較大，應(yīng)及時(shí)查找原因，加以處理。當(dāng)系統(tǒng)壓力偏低時(shí)，應(yīng)及時(shí)向系統(tǒng)補(bǔ)水，同時(shí)根據(jù)供熱量和水溫的要求調(diào)整燃燒。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)生局部故障，需要切斷維修時(shí)，更應(yīng)對(duì)循環(huán)水壓力加強(qiáng)監(jiān)視。如壓力較大變化，應(yīng)通過(guò)閥門(mén)作相應(yīng)調(diào)整，確?？偟倪\(yùn)行網(wǎng)絡(luò)壓力不變。（2）溫度控制。運(yùn)行人員要經(jīng)常注意室外溫度的變化，根據(jù)規(guī)定的水溫與氣溫關(guān)系的曲線(xiàn)圖進(jìn)行燃燒量調(diào)整，一般要求供水溫度與水溫曲線(xiàn)所規(guī)定的溫度數(shù)值相差不大于2℃。采用質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)供水溫度的改變要逐步進(jìn)行，每小時(shí)水溫高或低不宜大于20℃ 以免管道產(chǎn)生不正常的溫度壓力。如對(duì)外循環(huán)回路加以調(diào)節(jié)，要注意調(diào)整使其溫度偏差不超10℃。3．排氣除污。熱水采暖網(wǎng)絡(luò)和鍋爐內(nèi)，在運(yùn)行時(shí)充滿(mǎn)了水，水中有許多游離氣體，這些氣體無(wú)論對(duì)鍋爐和網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)都是有害的，必須予以排除。具體做法是：定期對(duì)鍋爐，網(wǎng)絡(luò)的最高點(diǎn)，除污器的排氣管進(jìn)行排氣，同時(shí)定期清洗污器。4．合理分配配水量。通過(guò)閥門(mén)開(kāi)度來(lái)合理分配通到各循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的水量。并監(jiān)視各系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的回水溫度。由于管道在彎頭、三通，變徑管及閥門(mén)等處容易被污物堵塞影響流量分配，因此對(duì)這些地方應(yīng)勤加檢驗(yàn)，最簡(jiǎn)單的方法是用手觸摸，如果感覺(jué)溫度差別，很大，則該拆開(kāi)處理。5．防止汽化。在正常運(yùn)行時(shí)，必須嚴(yán)密監(jiān)視鍋爐出水水溫，使水溫與沸點(diǎn)之間有足夠的溫度裕度，并保持鍋爐內(nèi)的壓力恒定，同時(shí)應(yīng)使鍋爐和各部分的循環(huán)水流量均勻。6．停電保護(hù)。當(dāng)突然停電時(shí)，必須迅速打開(kāi)爐門(mén)，撤出爐膛煤火，使?fàn)t溫很快降低，關(guān)閉回水及出水總閥，開(kāi)啟再循環(huán)管道路閥門(mén)保證省煤器的冷卻。如果自來(lái)水壓力高于鍋爐靜壓力時(shí)，應(yīng)用自來(lái)水向鍋爐進(jìn)水，并開(kāi)啟鍋爐的放氣閥?；謴?fù)供電以后，當(dāng)水位表水位仍在可見(jiàn)水位時(shí)，由回水管道重新進(jìn)水。7．定期排污。排放次數(shù)視水質(zhì)情況而定，排污時(shí)鍋水溫度低100℃，防止鍋爐因排污而降壓，使鍋爐發(fā)生水擊和汽化。排污器一般每周排污一次，如果系統(tǒng)新投入運(yùn)行或者水質(zhì)情況較差時(shí)，可適當(dāng)增加排污次數(shù)。2．3. 3鍋爐停爐鍋爐停爐分三種情況：正常停爐