【正文】 機(jī)入口擋板用來保證爐膛壓力在允許范圍內(nèi)變化。 石門電廠爐膛壓力控制方式爐膛壓力測量信號的處理是為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，爐膛壓力測量采用了3個壓力變送器取中值的方案，由模塊MEDIAN SELECT實(shí)現(xiàn)。正常時，3個測量變送器輸出信號相同，中值選擇塊選擇3個中的任何1個壓力信號作為爐膛壓力測量值信號，如果1臺變送器發(fā)生故障，中值選擇塊取中間值輸出，控制系統(tǒng)照常工作運(yùn)行人員從引風(fēng)機(jī)“A”的A／M 站來改變爐膛壓力的給定值。而在引風(fēng)機(jī)“B”的A／M 站上，運(yùn)行人員可以調(diào)整BIAS(偏置)的大小，以求得2臺風(fēng)機(jī)之間的負(fù)荷分配比或克服2臺風(fēng)機(jī)的輸入—輸出特性曲線上存在的差異。正常狀態(tài)下，BIAS（偏置）信號通過切換模塊Ts、速率限制模塊分別與爐膛壓力調(diào)節(jié)模塊輸出的控制指令疊加(加法塊Σ實(shí)現(xiàn))或相減( 偏差塊 ?實(shí)現(xiàn))，綜合后的信號作為引風(fēng)機(jī)。 “A”或“B”的擋板開度控制指令。 石門電廠正常工況下爐膛壓力控制方式機(jī)組正常運(yùn)行時，爐膛壓力按國內(nèi)傳統(tǒng)采用的“前饋一反饋”方式進(jìn)行控制。由于鍋爐內(nèi)燃燒過程是急劇的化學(xué)變化過程，爐膛壓力處于快速波動狀態(tài)，為了抑制高頻噪聲信號使之不進(jìn)入控制系統(tǒng)，以避免引風(fēng)機(jī)擋板的頻繁動作。爐膛壓力偏差通過死區(qū)模件實(shí)現(xiàn)非線性調(diào)節(jié)作用，完成對小幅度高頻脈動信號的濾波處理后進(jìn)入爐膛壓力調(diào)節(jié)器PIF。PIF的輸出與送風(fēng)控制的前饋?zhàn)饔眯盘朏DFD在加法模塊中進(jìn)行綜合，其輸出作為2臺引風(fēng)機(jī)擋板的開度控制信號。FDFD信號取自送風(fēng)控制系統(tǒng)中2臺送風(fēng)機(jī)動葉開度指令求和后的平均值。前饋信號的作用是使送風(fēng)量改變的同時引風(fēng)量也跟著改變，目的是減少爐內(nèi)壓力的波動。石門電廠的爐膛壓力控制系統(tǒng)中除設(shè)計(jì)有傳統(tǒng)的“前饋一反饋”控制方案外，其最突出的特點(diǎn)是增加了2個獨(dú)立的超馳控制回路和風(fēng)機(jī)防喘振的調(diào)節(jié)回路。它們可歸于異常工況下爐膛壓力控制回路。 北侖電廠爐膛壓力控制系統(tǒng)介紹 給煤機(jī)煤量與爐膛壓力北侖電廠 1 號機(jī)組爐膛壓力控制系統(tǒng)是通過調(diào)節(jié)兩臺雙速離心式引風(fēng)機(jī)口調(diào)節(jié)擋板的開度，使引風(fēng)量和送風(fēng)量相適應(yīng)，以保持爐膛壓力在允許范圍內(nèi)，保證鍋爐的經(jīng)濟(jì)與安全運(yùn)行。鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)的總體思想是由調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出的鍋爐指令信號經(jīng)過處理后作為送風(fēng)機(jī)動葉控制的前饋信號，送風(fēng)機(jī)的反饋回路控制鍋爐的總風(fēng)量、送風(fēng)機(jī)動葉開度指令通過處理后作為引風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)節(jié)擋板的前饋信號，引風(fēng)機(jī)的反饋回路采用變增益控制，增益強(qiáng)度見圖 增益強(qiáng)度 2 給定值與實(shí)際值偏差 圖 引風(fēng)機(jī)增益設(shè)定DCS 改造過程中，以上邏輯基本參照原先邏輯，僅增加了引風(fēng)機(jī)反饋回路的變比例功能。在 1 號機(jī)組 DCS 改造熱態(tài)調(diào)試階段，對相應(yīng)回路參數(shù)進(jìn)行整定，并分別進(jìn)行了負(fù)荷擾動試驗(yàn)與設(shè)定值擾動試驗(yàn)。 爐膛壓力控制回路分析1 號機(jī)組爐膛壓力控制回路中，3 個爐膛壓力變送器通過一個三選中選擇器選擇中間值作為測量值，通過調(diào)節(jié)兩臺引風(fēng)機(jī)的進(jìn)口調(diào)節(jié)擋板開度，維持爐膛壓力為設(shè)定值。主控 PID 參數(shù)整定時采取了變比例控制，積分時間為 118s；微風(fēng)作用未設(shè)。采用便比例控制目的是在爐膛壓力和設(shè)定值之間偏差大時可以更快的使系統(tǒng)穩(wěn)定。從圖 中可以看出除了 PID 輸出之外，還有一個風(fēng)量指令信號作為湖塘壓力控制中的反饋信號，因?yàn)闋t膛壓力控制是以送風(fēng)量與引風(fēng)量相平衡為條件的。系統(tǒng)中加上送風(fēng)量的前饋信號，能使引風(fēng)量及時跟隨送風(fēng)量的改變而改變，這樣可以改善爐膛壓力的動態(tài)偏差。但給煤機(jī)轉(zhuǎn)速晃動時引起的爐膛壓力波動也是從這個信號引入的。送風(fēng)機(jī)主控 PID 的測量信號取自補(bǔ)償后的總風(fēng)量信號，設(shè)定值是鍋爐指令、熱量信號、實(shí)際總?cè)剂狭看筮x值在經(jīng)過氧量校正之后再與最低風(fēng)量設(shè)定值 30%經(jīng)過大選后的值?？杀ＷC總風(fēng)量始終大于總?cè)剂狭?，從而保證爐膛中的燃料能充分燃燒。同時為了在燃料量變化時能使送風(fēng)量及時跟上燃料量的變化，在風(fēng)量主控 PID 中還加入一個設(shè)定值的前饋，改善動態(tài)偏差。實(shí)際總風(fēng)量信號是六臺給煤機(jī)的煤量信號加上燃油量信號在經(jīng)過熱量校正后的值。單臺給煤機(jī)的煤量是給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速與給煤機(jī)皮帶秤重值的乘積。通過對這兩個控制回路的分析不難發(fā)現(xiàn)，給煤機(jī)轉(zhuǎn)速晃動與爐膛壓力之間的關(guān)系。當(dāng)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速晃動時，尤其是在給煤機(jī)轉(zhuǎn)速晃動到 100%時，引起實(shí)際總?cè)剂狭砍霈F(xiàn)虛假的大幅增加，使風(fēng)量設(shè)定值增加，同時還通過前饋?zhàn)饔弥苯釉黾铀惋L(fēng)機(jī)動葉開度指令。在設(shè)定值與前饋的共同作用下，可以很快的增加實(shí)際風(fēng)量。另一方面通過風(fēng)量指令對爐膛壓力的前反饋信號直接增加了引風(fēng)機(jī)的動葉開度；同時由于送風(fēng)量的變化也會引起爐膛壓力的變化。在正常情況下，通過這一控制回路可以很快使?fàn)t膛壓力穩(wěn)定。但如果這時故障給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速又馬上到 0%，在爐膛壓力未形成新的平衡之前又出現(xiàn)反方向的指令，從而使?fàn)t膛壓力出現(xiàn)較大的擾動。而引風(fēng)機(jī)控制回路中由于引入了變化比例控制，在偏差較小時比例作用較小，引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)變化幅度不大，而偏差較大時引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)變化幅度將大幅增大，從而影響系統(tǒng)穩(wěn)定。5 防城港2 機(jī)組爐膛壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 爐膛壓力控制系統(tǒng) 爐膛壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)本次設(shè)計(jì)主要是對防城港2 號機(jī)組爐膛壓力控制的設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)要注意以下問題：鍋爐運(yùn)行時，如果機(jī)組要求的復(fù)合指令改變，則進(jìn)入爐膛的燃燒量將跟著改變，燃料在爐膛中燃燒后產(chǎn)生的煙氣量也將改變。這時，為了維持爐膛內(nèi)的正常壓力，必須對引風(fēng)量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。如果爐膛壓力過高，爐膛內(nèi)火焰和高溫?zé)煔饩蜁蛲饷嫘孤?，影響鍋爐的安全運(yùn)行；如果爐膛的壓力過低，爐膛和煙道的漏風(fēng)量將增大，可能使燃燒惡化，燃燒損失增大，甚至?xí)紵环€(wěn)定或滅火。因此爐膛壓力必須保持在一定的允許范圍之內(nèi)。爐膛壓力直接影響爐膛內(nèi)燃料的燃燒質(zhì)量和鍋爐的安全性。爐膛壓力控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是通過控制兩臺引風(fēng)機(jī)的動葉或入口擋板的開度，使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)。從而保證鍋爐壓力在允許的范圍內(nèi)，以穩(wěn)定燃燒、減少污染、保障安全。這次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有以下幾方面特點(diǎn)。（1）爐膛壓力測量；（2）采用死區(qū)非線性環(huán)節(jié)的爐膛壓力控制；（3）送風(fēng)機(jī)動葉位置的前饋控制；（4）內(nèi)爆保護(hù)；（5）引風(fēng)機(jī) A 和 B 的雙速調(diào)節(jié)；（6）引風(fēng)機(jī) A 和 B 的手動/自動切換；（7）引風(fēng)機(jī) A 和 B 間的風(fēng)量平衡。設(shè)計(jì)組態(tài)圖見附錄。 引風(fēng)量調(diào)節(jié) 引風(fēng)量的調(diào)節(jié)部分以調(diào)節(jié)器為中心。如圖 所示，控制系統(tǒng)的被調(diào)量是爐膛壓力信號，其給定值是運(yùn)行人員在軟手操控制器上給出的。當(dāng)爐膛壓力因某種擾動發(fā)生變化時，壓力調(diào)節(jié)器接受爐膛壓力與給定值的偏差信號，并對此進(jìn)行比例積分控制運(yùn)算，其結(jié)果與作為前饋信號的送風(fēng)機(jī)動葉平均指令疊加，形成引風(fēng)機(jī)的控制指令，分別送到兩臺引風(fēng)機(jī)的軟手操工作站。系統(tǒng)中引入兩臺送風(fēng)機(jī)的平均信號作為引風(fēng)機(jī)動葉的前饋信號，在機(jī)組負(fù)荷變化時，能使引風(fēng)量與送風(fēng)量同步變化，以減小送風(fēng)量變化對爐膛壓力的影響。函數(shù)調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)前饋?zhàn)饔玫膹?qiáng)弱。圖 引風(fēng)機(jī)引風(fēng)量控制組態(tài)圖 風(fēng)機(jī)動葉的控制與保護(hù)風(fēng)機(jī)動葉控制部分由軟手操控制器、閉鎖指令增減、防喘振環(huán)節(jié)及超弛控制回路組成。如圖 所示，在正常情況下，調(diào)節(jié)器輸出的送風(fēng)量控制指令，加上運(yùn)行人員的手動偏置，作為引風(fēng)機(jī)動葉控制指令 ，經(jīng) M/A 站、切換器 T、閉鎖指令增減與防喘振環(huán)節(jié)輸出去控制引風(fēng)機(jī)動葉的開度，改變引風(fēng)量以調(diào)節(jié)爐膛壓力，并最終使?fàn)t膛壓力穩(wěn)定在給定值附近。 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異?；蚬收蠒r，控制系統(tǒng)將出現(xiàn)自動/手動切換、閉鎖指令增/減、超弛開/關(guān)指令，對系統(tǒng)設(shè)備實(shí)施保護(hù)。圖 送風(fēng)機(jī)的控制組態(tài)圖 防城港2 機(jī)組組態(tài)圖設(shè)計(jì)主要功能碼介紹 控制站 FC80符號：圖 控制站 FC80說明：控制站（MFC）功能碼提供 MFC 和下列接口設(shè)備之間的接口： 數(shù)據(jù)控制站（DCS） 、操作接口單元（OIU） 、命令管理系統(tǒng)（MCS）和計(jì)算機(jī)接口單元（OIU） 、命令管理系統(tǒng)（MCS）和計(jì)算機(jī)接口單元（CIU） 。它提供基本控制“串級控制和比例設(shè)定控制加手動/自動站切換。不能把這個功能碼放在編號高于 1023 的塊上，因?yàn)槟壳肮S環(huán)路的信息規(guī)模只允許這個環(huán)路未進(jìn)行控制調(diào)用到 1023 塊上為止。表 輸出：塊號 數(shù)據(jù)類型 說明N R 控制輸出N+1 R 設(shè)定點(diǎn)N+2 B 手自動方式標(biāo)志：0=手動：1=自動。N+3 B 級別標(biāo)志：0=本機(jī)；1=計(jì)算機(jī)。N+4 B 站方式標(biāo)志：0=基本；1=串級/比率(由 S23 確定是串級，還是比率)N+5 B 計(jì)算機(jī)狀態(tài)標(biāo)志：0=計(jì)算機(jī) OK；1= 計(jì)算機(jī)故障 新型 PID 控制器 FC156符號：圖 新型 PID 控制器 FC156說明：增強(qiáng)型 PID 控制器功能碼完成 PID 控制器的功能。這個功能塊具有位置或速度型控制限制算法，它還提供一個防復(fù)位終止功能。表 規(guī)格規(guī)格號 可調(diào)性 缺省值 數(shù)據(jù)類型 說明S11 Y R 增益放大倍數(shù)（K）S12 Y R 比例增益（KP）S13 Y R 積分常數(shù)（1/分） ，或手動積分時間常數(shù) KI X minS14 Y R 微分常數(shù)（KD） ， （ 分）S15 Y R 微分滯后常數(shù)（KA） （典型值=10）S16 Y R 輸出高限S17 Y R 輸出低限S18 N 10 I 算法版本：0X=原版本1X=新版本算法類型：X0=經(jīng)典X1=無互相影響X2=經(jīng)典帶外部積分X3=手動積分無互相影響6 防城港2 機(jī)組爐膛壓力控制系統(tǒng)分析過程爐膛壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程主要通過控制引風(fēng)機(jī)動葉、擋板開度、引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)爐膛壓力的控制過程。在大多數(shù)機(jī)組中，使用兩臺引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)爐膛壓力。以下是對防城港2 機(jī)組爐膛壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。 爐膛風(fēng)控制系統(tǒng)分析 風(fēng)控系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用在電廠中引風(fēng)控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上就是爐膛壓力控制系統(tǒng)。爐的爐膛壓力通過控制 2臺引風(fēng)機(jī)來保持，鍋爐的負(fù)壓一般控制在20Pa 左右。原理如圖 所示，PC3 為壓力控制器。圖 爐膛壓力控制系統(tǒng)為了提高爐膛壓力控制系統(tǒng)的可靠性和提高調(diào)節(jié)品質(zhì)，爐膛壓力調(diào)節(jié)通常采用如下方法：（1）爐膛壓力測量采用 3 臺變送器，3 臺變送器經(jīng)過控制算法后所選的值作為測量值，對這些變送器設(shè)有監(jiān)控邏輯。當(dāng) 3 臺變送器全部正常時，選偏差不大的 2 臺變送器的平均值作為測量值；當(dāng)其中任一臺變送器有品質(zhì)報(bào)警，而其他 2 臺無品質(zhì)報(bào)警PC3PTTTttttTtTTPTTTTTTΣ/2RΣ Σ1 號風(fēng)機(jī)變頻器 2 號風(fēng)機(jī)變頻器SP+MFT主燃料跳閘鍋爐左側(cè)壓力鍋爐右側(cè)壓力位置Yt+的變送器控制偏差大，此時切手動；當(dāng) 3 臺變送器全部有品質(zhì)報(bào)警時，切手動；當(dāng) 3臺變送器之間全部有控制偏差報(bào)警時，切手動。這樣就可以保證爐膛壓力測量信號的準(zhǔn)確性。（2）當(dāng)爐膛負(fù)壓過低（500Pa）時，控制系統(tǒng)將閉鎖引風(fēng)機(jī)風(fēng)量增加；當(dāng)爐膛負(fù)壓過高（500Pa）時，該控制系統(tǒng)將閉鎖引風(fēng)機(jī)風(fēng)量減小，以保證爐膛壓力在要求的范圍內(nèi)。（3）在計(jì)算機(jī)中對爐膛負(fù)壓的測量值進(jìn)行濾波（時間一般為 2 s 左右） ，以保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)不頻繁動作。（4）爐膛壓力控制器一般設(shè)有一個死區(qū)，當(dāng)爐膛壓力的設(shè)定值和測量值的偏差不超過死區(qū)范圍時，控制器的輸出不變，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動作，這就有效地消除了因爐膛壓力經(jīng)常波動而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)頻繁動作，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命。（5）為了保證爐膛壓力控制的正確性，當(dāng)控制偏差超過一定數(shù)值時自動切手動，并有報(bào)警提示。 （6）爐膛壓力控制系統(tǒng)還設(shè)有防內(nèi)爆功能。當(dāng)鍋爐由于汽包液位低、爐膛壓力低等保護(hù)動作而發(fā)生鍋爐主燃料跳閘（MFT 動作）時，由于鍋爐突然滅火引起鍋爐爐膛壓力大幅度下降，如果控制燃料的執(zhí)行機(jī)構(gòu)不及時動作，就有可能引起鍋爐爐膛內(nèi)爆。為了避免這種情況的發(fā)生，用 MFT 動作信號引發(fā)一組邏輯動作，直接前饋到該控制系統(tǒng)中去（如圖 所示） 。在 MFT 動作后，2 臺引風(fēng)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)先向關(guān)的方向動作，直到開度達(dá)到原來設(shè)定的某一位置，保持一段時間后，使 2 臺引風(fēng)機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)再向開的方向動作，直到開度達(dá)到 MFT 時的位置，這樣就實(shí)現(xiàn)了引風(fēng)機(jī)的一組防內(nèi)爆功能，從而保證了鍋爐的安全。 引風(fēng)機(jī)控制回路分析正常情況下，爐膛負(fù)壓按傳統(tǒng)的前饋反饋控制方案進(jìn)行，前饋信號 GAPIDTR 來自送風(fēng)控制系統(tǒng)，其作用是使送風(fēng)控制系統(tǒng)動作的同時，引風(fēng)控制系統(tǒng)能相應(yīng)地協(xié)調(diào)動作，使引風(fēng)量隨送風(fēng)量成比例地變化，以減小爐膛負(fù)壓在變負(fù)荷時的動態(tài)偏差，引風(fēng)控制的前饋信號取自兩臺送風(fēng)機(jī)動葉開度指令（送風(fēng)調(diào)節(jié)器的輸出） ，前饋信號通過函數(shù)塊 F（x） ，直接引入引風(fēng)控制系統(tǒng)中爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)器的加法塊 Σ 輸入端，前饋信號作為爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)的粗調(diào)。根據(jù)爐膛負(fù)壓測量值和爐膛負(fù)壓設(shè)定值的偏差，調(diào)節(jié)器給出兩臺引風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉的公共控制指令，被調(diào)量為爐膛負(fù)壓，調(diào)節(jié)變量為引風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度，爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)器起校正作用，在手動方式下，運(yùn)行人員在引風(fēng)機(jī) M/A 站上可以手動改變兩臺引風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉的開度，爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)器則跟蹤兩臺引風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉指令之和的平均值。 防城港2 機(jī)組爐膛壓力控制系統(tǒng)的組態(tài)圖分析過程 引風(fēng)機(jī)手動/自動切換（1）引風(fēng)機(jī) A 和 B 都處于自動狀態(tài)這時調(diào)節(jié)器的輸出疊加上前饋指令（送風(fēng)機(jī)動