【正文】 5．5．3．3系統(tǒng)擴(kuò)充考慮DCS的“0卡件的備用量，機(jī)柜內(nèi)部留有卡件安裝空間，并裝有備用接線端子，系統(tǒng)在將來需要增加新的控制點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)充時，不中斷工藝操作。串接在通信母線上的任何設(shè)備，可以斷開其連接而不對母線有所影響。報表格式由用戶根據(jù)本單位使用習(xí)慣自行確定。TraceMode采用操作組(由不同數(shù)量的操作員組成)的方式對操作員權(quán)限進(jìn)行生產(chǎn)操作都有不同的安全要求設(shè)定。豐富的算法模塊、靈活方便的組態(tài)方法給了組態(tài)人員最大的發(fā)揮空間，能夠自主開發(fā)復(fù)雜算法模塊。 5．4．1實(shí)時數(shù)據(jù)庫實(shí)時數(shù)據(jù)庫是DCS系統(tǒng)的核心，SunyPCC800實(shí)時數(shù)據(jù)庫編輯器SunyRdbEditor用于建立SunyPCC800系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)庫?，F(xiàn)場控制站直接與現(xiàn)場設(shè)備，是一個大規(guī)模的I／O處理系統(tǒng)。5．3硬件體系設(shè)計(jì)5．3．1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)SunyPCC800系統(tǒng)是一套新型、實(shí)用的分級遞階式多處理器智能化控制系統(tǒng)，由管理網(wǎng)MNet、系統(tǒng)網(wǎng)SNet和控制網(wǎng)CNet三層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，如圖5．1所示。PC技術(shù)的深層次挖掘，操作站／現(xiàn)場控制站采用最新主流配置。節(jié)點(diǎn)故障迅速隔離與自恢復(fù)，并支持防掉電保護(hù)。2．穩(wěn)定性WDT電路設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)內(nèi)部各智能節(jié)點(diǎn)正常運(yùn)行。在此介紹的3*17．5MW鍋爐系統(tǒng)裝置獨(dú)立性較強(qiáng)，控制點(diǎn)數(shù)(I／0點(diǎn)數(shù))在100個點(diǎn)之內(nèi)，系統(tǒng)對擴(kuò)展能力(I／O點(diǎn)數(shù))要求不高，適宜選用小型的DCS控制系統(tǒng)?？偨Y(jié)DCS機(jī)種選擇的原則為：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)定性和操作方便性，其次考慮DCS功能應(yīng)滿足“功能需要”的要求，具有國際先進(jìn)水平(但不一定是最先進(jìn)的)，系統(tǒng)應(yīng)具有開放式結(jié)構(gòu)，有靈活的系統(tǒng)可擴(kuò)性。4．大量減少控制系統(tǒng)所需的備品備件種類及數(shù)量。7．計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)存在固有的一些缺陷如故障集中，因此為了提高可靠性而需要巨大的費(fèi)用，集中控制系統(tǒng)需要較大規(guī)模的計(jì)算機(jī)，價錢昂貴。從部件故障概率來看，電源的損壞概率最大。后來則是由于DCS廠家為了保證其利益造成的，因?yàn)椴捎脤Ｓ貌考?，在備件方面可以有很高的利潤。把現(xiàn)場總線作為DCS的輸入、輸出板，目的是解決遠(yuǎn)程信號的數(shù)據(jù)傳輸問題。21世紀(jì)初DCS和MIS系統(tǒng)相結(jié)合，組成綜合管理信息系統(tǒng)。在硬件結(jié)構(gòu)、軟件應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議方面，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，大約有三次比較大的變革。如果說有些差別的話是各種控制器內(nèi)的算法有多有少，算法的組合和組態(tài)方式有些不一樣。第五章DCS系統(tǒng)選型及其軟硬件設(shè)計(jì)開發(fā)5．1 DCS系統(tǒng)概述5．1．1國內(nèi)外DCS系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System)，簡稱DCS，是繼1969年P(guān)LC問世后，由HONEYwELL公司在1975年首先推出的系統(tǒng)。如此進(jìn)行，假設(shè)到d點(diǎn)(圖5a為c點(diǎn))，說明超過極值點(diǎn)，則 rate=1／2rateO，反向?qū)?yōu)到e點(diǎn)。尤其對于滯后大的燃煤鍋爐更是如此。總之，采用爐膛溫度代替熱效率進(jìn)行尋優(yōu)具有尋優(yōu)周期短、靈敏度高(一般加熱爐，要使出口溫度提高1℃，爐溫要升高5～10℃)、節(jié)省設(shè)備投資等優(yōu)點(diǎn)。4．4. 4 “爐溫尋優(yōu)”思想的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證從以上的理論分析可知，在燃料量不變的前提下，爐膛溫度和鍋爐熱效率是一一對應(yīng)的，爐膛溫度相對于空氣過剩系數(shù)有極值點(diǎn)存在。4 .4．3爐溫相對于風(fēng)量的極值點(diǎn)在燃料供熱量不變的前提下，爐溫相對于風(fēng)量的極值點(diǎn)是存在的．決定爐膛溫度的最基本的因素是燃料燃燒產(chǎn)物所達(dá)到的溫度，即燃燒溫度。從(1)式可知燃料量一定時比于，即爐膛溫度越高，輻射換熱量越大。通過改變風(fēng)量改善爐內(nèi)的燃燒狀態(tài)，影響到出口溫度也需要經(jīng)過比較長的時間。而爐膛負(fù)壓是一個重要的生產(chǎn)變量，必須對它進(jìn)行控制。采用積分分離PID算法后，顯著降低了被控變量的超調(diào)，縮短了過程達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)的時間。2)算法簡單，在計(jì)算機(jī)內(nèi)較短的程序就可以實(shí)現(xiàn)，減少了計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)；需整定的參數(shù)少，易于被現(xiàn)場工作人員掌握。4．3．2控制方案的選取由于出口溫度和氧含量調(diào)節(jié)通道的滯后時問與時間常數(shù)相比都比較大，尤其是出口溫度廣義對象傳遞函數(shù)中已接近1：1，如果再采用常規(guī)的PID控制算法，由于PID調(diào)節(jié)屬于“事后調(diào)節(jié)”，它本身不具備克服純滯后的能力，用于大純滯后對象，無論在穩(wěn)定性和響應(yīng)速度上都難以達(dá)到較好的指標(biāo)。鍋爐控制系統(tǒng)可以分為流量控制系統(tǒng)(簡單控制系統(tǒng))、燃燒控制系統(tǒng)和優(yōu)化控制系統(tǒng)。(2)熱效率在線自尋優(yōu)另外一種優(yōu)化方法，也是應(yīng)用最多的方法是熱效率的在線自尋優(yōu)。但是，很多鍋爐的負(fù)荷經(jīng)常有大范圍的變化，最佳的空氣過剩系數(shù)在不同的工況下也有較大的變化，如圖44所示，低負(fù)荷時，燃料量和空氣量都變得很小，流動動量降低(對燃油鍋爐，油的霧化也變差)，使燃料和空氣混合得不好，引起不完全燃燒，所以低負(fù)荷是要提高空氣過剩率。在負(fù)荷變化的外擾作用時，則應(yīng)使燃料量、給風(fēng)量和引風(fēng)量成比例地改變，既要適應(yīng)負(fù)荷要求，又要使三個被調(diào)量出水溫度、爐膛負(fù)壓和燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)保持在允許的范圍內(nèi)。通常要求爐膛負(fù)壓保持在20一40 Pa的范圍內(nèi)，這時燃燒工況，鍋爐房工作條件，爐子的維護(hù)及安全運(yùn)行都最有利。此外，保持出水溫度在一定范圍內(nèi)，也是保證鍋爐和各個負(fù)荷設(shè)備正常工作的必要條件。3．工質(zhì)形成過程工質(zhì)形成過程主要是熱水蓄能的過程，它的輸入?yún)?shù)為鍋爐進(jìn)水所含有的熱量。鍋爐的風(fēng)道計(jì)算十分復(fù)雜，同樣的設(shè)計(jì)，同樣的施工隊(duì)伍施工所建造的風(fēng)路，在性能上可能存在嚴(yán)重的差異。 (2)負(fù)載的時變性負(fù)載的時變性是指鍋爐出口壓力或溫度具有一定約束條件，它因用戶容量、室外溫度等變化而變化(3)設(shè)備性能的時變性換熱器結(jié)垢熱傳導(dǎo)時變性。爐膛黑度同火焰的發(fā)光程度和鍋爐的結(jié)構(gòu)等有關(guān)，而火焰的發(fā)光程度則決定于燃料的品種和燃燒方式。 （414） (415)其中、分別為爐渣、漏煤、煙道灰、飛灰中的灰量占入爐燃料總灰分的重量份額；、分別為爐渣、漏煤、煙煤灰、飛灰中可燃物含量的百分?jǐn)?shù)?！?；油頁巖=0．88 kJ／(kg(1)鍋爐輸入熱量？鍋爐輸入熱量 是指鍋爐以外的純輸入值，它不包括爐內(nèi)循環(huán)熱量。在計(jì)算一種過程中，往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假定其它因素的影響是定常的。表31鍋爐控制點(diǎn)參數(shù)表序號編號參數(shù)位置量程備注1TE1011爐膛溫度1爐膛01600℃2TE2012爐膛溫度2爐膛01600℃3TE3013爐膛溫度3爐膛01600℃4TE1021省煤器入煙溫省煤氣煙道入口0400℃5TE2022省煤器入煙溫省煤氣煙道入口0400℃6TE3023省煤器入煙溫省煤氣煙道入口0200℃7TE1031空頂器出煙溫空頂器煙道出口0200℃8TE2032空頂器出煙溫空頂器煙道出口0200℃9TE3033空頂器出煙溫空頂器煙道出口0200℃10TE1041排煙溫度除塵出口0200℃11TE3042排煙溫度除塵出口0200℃12TE1053排煙溫度除塵出口0200℃13TE1051省煤器出口水溫1鍋爐進(jìn)水管線0200℃14TE2052省煤器出口水溫2鍋爐進(jìn)水管線0200℃15TE3053省煤器出口水溫3鍋爐進(jìn)水管線0200℃16TE1061鍋爐出口水溫鍋爐出水管線0200℃17TE2062鍋爐出口水溫鍋爐出水管線0200℃18TE3063鍋爐出口水溫鍋爐出水管線0200℃19TE1071空預(yù)器出風(fēng)溫空預(yù)器出口0200℃20TE2072空預(yù)器出風(fēng)溫空預(yù)器出口0200℃21TE3073空預(yù)器出風(fēng)溫空預(yù)器出口0200℃22PT1011爐膛負(fù)壓1爐膛23PT2012爐膛負(fù)壓2爐膛24PT3013爐膛負(fù)壓3爐膛25PT1021省煤器入煙壓1省煤器煙道入口26PT2022省煤器入煙壓2省煤器煙道入口27PT3023省煤器入煙壓3省煤器煙道入口28PT1031空預(yù)器出煙壓1空預(yù)器煙道出口04KPa29PT2032空預(yù)器出煙壓2空預(yù)器煙道出口04KPa30PT3033空預(yù)器出煙壓3空預(yù)器煙道出口04KPa第四章鍋爐燃燒系統(tǒng)控制方案4．1鍋爐燃燒過程和控制任務(wù)4．1．1工業(yè)鍋爐燃燒過程分析工業(yè)鍋爐是利用燃料(煤、氣、油)的熱能或工業(yè)廢熱將工質(zhì)加熱到一定溫度和壓力的換能設(shè)備。(2)微壓或負(fù)壓場合選用智能差壓變送器。第三章儀表選型及設(shè)計(jì)3．1儀表選型原則3．1．1溫度儀表3．1．1．1就地溫度顯示儀表就地溫度顯示選用抽芯式、萬向型雙金屬溫度計(jì)，均帶保護(hù)套管。（1） 因循環(huán)不良造成鍋水汽化，或鍋爐出口熱水溫度上升到出口壓力下相應(yīng)飽和溫度的差小于20℃（2） 循環(huán)水泵全部失效，鍋水溫度急劇上升，失去控制。2．3. 3鍋爐停爐鍋爐停爐分三種情況：正常停爐；暫時停爐；緊急停爐。在正常運(yùn)行時，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，同時應(yīng)使鍋爐和各部分的循環(huán)水流量均勻。3．排氣除污。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)壓力波動較大，應(yīng)及時查找原因，加以處理。集中調(diào)節(jié)的方法：（1） 質(zhì)調(diào)節(jié)。安全閥應(yīng)在初次升壓時進(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)。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，開啟排空氣閥，讓爐內(nèi)空氣可以排除。燃煤鍋爐控制系統(tǒng)有80個控制點(diǎn)位左右，系統(tǒng)對擴(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。對于控制系統(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)無擾切換。隨著DCS控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，性能不斷提高，價格逐年下降，DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣。根據(jù)系統(tǒng)要求，參考其它系統(tǒng)控制參數(shù)，確定了76個控制點(diǎn)，對每一個控制點(diǎn)，都確定了具體的安裝位置，儀表規(guī)格型號，控制參數(shù)量程，以及對應(yīng)的DCS控制編號。應(yīng)用以上設(shè)計(jì)的自動控制系統(tǒng)，使鍋爐燃燒的控制達(dá)到了很好的效果，減輕了勞動人員的勞動強(qiáng)度；提高了鍋爐燃燒效率，提高了鍋爐運(yùn)行的安全性?？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。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)。 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。5．點(diǎn)燃爐排上的火柴并引燃燃煤煤層，待燃燒旺盛時，用最低的速度使?fàn)t移動，視燃燒情況可時開時停。 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)，對熱水鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行十分重要。改變每天供熱的時間長短即變化鍋爐運(yùn)行時間。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)系的曲線圖進(jìn)行燃燒量調(diào)整，一般要求供水溫度與水溫曲線所規(guī)定的溫度數(shù)值相差不大于2℃。并監(jiān)視各系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的回水溫度。7．定期排污。在壓火期間，如發(fā)現(xiàn)鍋水溫度升高，應(yīng)短時間開通循環(huán)水泵，防止鍋水超溫汽化。（7） 燃燒設(shè)備損壞，爐墻倒塌或鍋爐構(gòu)架被燒紅，嚴(yán)重威脅鍋爐安全運(yùn)行。(3)加熱爐爐管的溫度測量選用分度號“S”型刀刃式熱電偶。3．1．5分析儀表氧化鋯及PH值分析儀就地安裝。4 .1．1．1工業(yè)鍋爐燃燒過程1．燃燒過程熱量分析工業(yè)鍋爐的能源主要以煤為主，其它燃料，如油、氣、工業(yè)余熱、廢氣等僅占很小部分。有了成分含量，經(jīng)門捷列夫化學(xué)公式，可計(jì)算煤的低位發(fā)熱量，即 （44） 其中 為應(yīng)用低位基發(fā)熱量。固體燃料比熱容按下式計(jì)算 （47）其中為燃料干燥基比熱容，無煙煤、貧煤=0，92 kJ／(kg對于運(yùn)行鍋爐，借助排煙處煙氣成分的測量，然后按下式計(jì)算求得 （413） 其中、為干煙氣中一氧化碳、氫氣、甲烷的容積百分比，可從煙氣分析測得；為干煙氣中三原子氣體容積百分比。進(jìn)入鍋爐內(nèi)參加燃燒的冷空氣的焓也是一時變值，這都給工程上的熱量、熱損、熱平衡以及鍋爐的熱效率計(jì)算帶來困難。在燃燒過程中，決定反應(yīng)速度的是反應(yīng)過程中最慢的那部分歷程。風(fēng)路參數(shù)的時變性。當(dāng)給煤機(jī)從中間儲倉供應(yīng)爐膛燃料時，給煤機(jī)在動態(tài)特性上是一個一階滯后環(huán)節(jié)。具體調(diào)節(jié)任務(wù)可概括為三個方面：1．維持出水溫度不變維持出水溫度不變，這是燃燒過程控制的第一項(xiàng)任務(wù)。一般說來，保持2％的氧或10％的過剩空氣是最適宜的。這三項(xiàng)調(diào)節(jié)任務(wù)是相互關(guān)聯(lián)的，它們可以通過調(diào)節(jié)燃料量、給風(fēng)量和引風(fēng)量來完成。由圖4—2可以得到鍋爐熱效率？和空氣過剩系數(shù)的關(guān)系，如圖4—3所示。有人根據(jù)司爐的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過長時間的觀察，記錄積累了不同負(fù)荷下認(rèn)為是燃燒工況最佳的煙氣氧含量數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)通過線性回歸的方法，建立了最佳氧含量隨負(fù)荷變化的數(shù)學(xué)模型。同時，由于測量儀表的精度等原因，使尋優(yōu)的靈敏度不高，很難真正找到最優(yōu)點(diǎn)，只能找到近似的最優(yōu)點(diǎn)。從