锅炉主蒸汽温度自动控制系统

锅炉主蒸汽温度自动控制系统 49 科技资讯科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 NO.09 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION工业技术 1 工程概况河北华电石家庄热电有限公司 # 1 2 至 # 1 5锅炉为杭州锅炉厂制造的 N G - 220/100-M2型高温高压固态排渣煤粉炉，始建于 1992年5月，其热工控制系统采用 DDZ-Ⅱ型仪表。在实际运行过程中，四台锅炉的主蒸汽温度自动控制系统始终未能较好地投入自动运行，至使 # 1...

49 科技资讯科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 NO.09 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION工业技术 1 工程概况河北华电石家庄热电有限公司 # 1 2 至 # 1 5锅炉为杭州锅炉厂制造的 N G - 220/100-M2型高温高压固态排渣煤粉炉，始建于 1992年5月，其热工控制系统采用 DDZ-Ⅱ型仪表。在实际运行过程中，四台锅炉的主蒸汽温度自动控制系统始终未能较好地投入自动运行，至使 # 1 2至 # 1 5机组热工自动控制系统的自动投入率偏低，并且影响到 # 1 2至 #15锅炉安全经济运行。随着 PLC控制系统的发展，特别是模拟量控制功能的不断完善，使其在自动控制系统中的应用成为可能，并能够方便、快捷地实现多功能逻辑判断与运算。本着少花钱、多办事的原则，最终确定“以 PLC系统来实现 # 1 2至 # 1 5锅炉主蒸汽温度自动控制”的改造方案，并于2006年6月在#13 锅炉大修期间实施。 2 控制系统组成 # 1 3锅炉主蒸汽温度自动控制系统由相关的外围设备和 P L C控制系统组成。 2.1外围设备 ( 1 )测量回路：主蒸汽温度( T )一支，甲二级减温器出口温度(T1) 一支，乙二级减温器出口温度(T2) 一支，补偿导线80米。(2)操作器：主蒸汽温度给定操作器一台，甲二级减温型操作器一台，乙二级减温型操作器一台。(3)执行器：甲二级减温调节门执行器一台，乙二级减温调节门执行器一台。 2.2　PLC控制系统硬件配置 P L C控制系统采用 O M R O N上海公司产品，包括 CPU控制器 1台，电源模块1台，8槽底板1个，测温卡件1块，16 通道 DI卡件 1块，8通道 DO卡件 1块， 8通道AI卡件 1块，8通道 AO卡件1块。 2.3　PLC控制系统软件 P L C控制系统应用软件为 C X - Programmer version 3.2，是 OMRON PLC的 32位视窗软件支持工具，是与 PLC进行编程、通讯和监视的中介软件。该软件使用简单方便，其编程过程相对简单易行，人机界面较为良好。调试过程中可根据具体情况在线修改组态、参数，大大提高调试的效率，并且使日后的维护更为方便。 3 控制策略对于主蒸汽温度这种存在较大惯性和扰动因素的调节对象，单回路控制系统不能适应汽温对象的滞后和惯性，无法达到满意的调节效果，采用串级控制系统已是成熟技术。串级控制系统的主回路为定值控制系统，副回路为随动控制系统，副回路的给定值为主调节器的输出，而且是一个变化量。主调节器按照被控对象(主蒸汽温度)的特性和扰动变化的情况，不断的纠正副调节器的给定值，从而使系统的时间常数缩短，迅速克服扰动，改善动态特性，提高控制品质。控制原理框图如图1。图 1 主蒸汽温度制原理方框图其中，T为主蒸汽温度，T1为甲二级减温器出口温度，T2为乙二级减温器出口温度，S P1为主蒸汽温度目标设定值。甲二级减温主调节器的输出SP2作为甲二级减温副调节器的给定值输入，乙二级减温主调节器的输出 SP2'作为乙二级减温副调节器的给定值输入。采用串级调节系统，主蒸汽温度测量值T作为主被调量信号，甲二级减温器出口温度 T1和乙二级减温器出口温度 T2作为副被调量信号。甲、乙二级减温主调节器的输出作为甲、乙二级减温副调节器的给定值输入，最终将调节指令分配到甲、乙二级减温执行器。其中，甲二级减温主调节器和乙二级减温主调节器均采用 PI调节规律；甲二级减温副调节器和乙二级减温副调节器则采用 P调节规律。 4 实施过程中难点的解决 (1)主蒸汽温度变化时甲、乙二级减温控制回路执行器动作方向不一致。原控制系统的甲、乙二级减温控制回路调节器是两台 KMM型调节器，其输出信号最终分别控制甲、乙二级减温调节门。由于两台KMM调节器的调节特性不一致(运行过程中试验结果)，会造成一侧调整门全开而另一侧调整门全关的情况发生。 (2)温度测量卡件(K型TC卡)测量精度低。K 型热偶地输出信号为电压信号 ( m V，D C ) ,该信号引入本次改造中采用的 O M R O N公司的温度输入卡件，再送入 P L C中进行逻辑运算。但是，由于该种类型的卡件的精度低，且稳定性差，显示的温度与实际的温度有较大的偏差，在实际的应用中不能满足调节的要求，易造成减温调整阀门的误动，影响运行的安全。就此情况，将现场来的温度信号接入温度盘装显示表，该显示表将直流电压的信号转化为直流的电流信号( 4～ 20mA),再通过与 PLC配套的 AI(模拟量输入)卡件送入 P L C。实践证明，盘装温度显示表的准确度远远高于 TC卡件，能较真实地反映主汽温度的变化情况，达到了较好的调节品质。并且在无上位机的情况下，还提供了主蒸汽温度的实时数值的显示，更加便于运行人员的监视。 (3)调节过程出现过调现象。在调试的初期，控制方案中甲、乙二级减温控制回路的主、副调节器的调节规律均是采用的比例积分(PI)的调节规律，以便达到调节快速、消除静态误差的目的。在实际的调试过程中，由于甲、乙二级减温控制回路的副调节器的中的积分作用，在主调节器的输出与二级减温出口温度只要存在偏差，副调节器就会有输出的变化，引起甲、乙二级减温执行机构的动作。因主蒸汽温度的延迟和惯性较大以及调整执行机构相较于气动执行机构动作较为缓慢，造成副调节器的输入总存在偏差，使积分始终发挥作用使调整执行机构，最终达到积分饱和，造成无法实现调节功能。针对上述情况，在副调节器中只采用比例P的调节规律，消除积分饱和并达到快速调节的目的。 5 改造效果此次 #13炉主蒸汽温度自动控制系统改造工作，初到达到了预期改造目的，成功地实现了 #13炉主蒸汽温度自动控制系统投入自动运行。不仅提高了 #13 锅炉运行的安全性和经济性，还提高了公司 # 1 2至 # 1 5机组热工自动控制系统的自动投入率。锅炉主蒸汽温度自动控制系统李彦平 (河北华电石家庄热电有限公司热工车间河北石家庄 050041) 摘要:随着PLC控制系统的发展，特别是模拟量控制功能的不断完善，使其在自动控制系统中的应用成为可能，并能够方便、快捷地实现多功能逻辑判断与运算。锅炉主汽温度控制系统中采用PLC作为控制器，程序的编制和调试简单、方便，控制精度高。关键词：控制原理主蒸汽温度自动控制调节中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2008)03(c)-0049-01

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