顺序控制在国产450t/hCFB锅炉中的应用

科技先锋 · 发表于 2010-2-22 13:13:33

摘要：介绍了顺序控制系统(SCS)在CFB锅炉的应用，并对保定热电厂技改工程125MW机组CFB锅炉的顺序控制逻辑进行了分析。 关键词：CFB锅炉；顺序控制；逻辑结构
1概述
保定热电厂技改工程2×125MW机组#8机组的锅炉采用DG450/9.81-1型CFB锅炉，是由东方锅炉股份有限公司（DBC）在引进美国福斯特·惠勒（FW）公司大型CFB锅炉技术的基础上，自行研制的我国第1台百万千瓦级燃用贫煤的电站CFB锅炉。它采用飞灰再循环的燃烧方式，不仅可增加锅炉燃烧对燃料的适应性，还可提高锅炉的燃烧效率，增大锅炉的炉膛热负荷，提高脱硫剂的利用效率，进一步降低NO的排放，扩大锅炉的负荷调节范围。与其配套的汽轮机采用CC100-8.83/0.98/0.196型单轴、双缸两排汽、高压、反动式、100MW双抽汽凝汽式汽轮机。热控系统（DCS）中的顺序控制系统(以下简称SCS）是XDPS-400分散控制系统的一部分。XDPS-400分散控制系统还包括模拟量控制系统（MCS）、燃烧器管理系统（BMS）、数据采集系统（DAS）、汽机电液控制系统（DEH）和电气量控制系统（ECS）等。各系统之间采用网络数据高速公路进行数据通讯，个别重要的信号采集还采用了硬件冗余配置，主保护之间连锁都通过硬线连接，以保证系统运转的可靠性。
保定热电厂技改工程?#8机组CFB锅炉的主要辅助设备包括2台引风机、2台一次风机、2台二次风机、2台播煤风机、2台J阀风机和1台点火增压风机。
2SCS的功能和构成
2.1功能
SCS主要是用于热力系统中主、辅机的自动启停操作和局部工艺流程的运行操作等。它根据各工艺流程的需要和特点，按照预定的工艺顺序、时序和逻辑条件的要求，使生产过程中的设备及辅助设施自动地依次进行一系列的操作。该系统的使用可以有效地防止误操作引起的设备故障或系统故障。 顺序控制是将要启动的主设备及相关的辅助设备构成的系统集中进行启动或停止的逻辑控制。它是以1台主要的动力设备或重要的系统设备为中心执行顺控逻辑的，例如引风机启停子组、一次风机启停子组、二次风机启停子组、电动给水泵启停子组、高压加热器投、切子组等。以电动给水泵为例，该顺控子组包括电动给水泵电机、辅助油泵、出口电动门、再循环门等相关设备的控制，主要用于自动实现辅机的启动及并列、辅机的停运及退出系统等功能。各子组顺序控制系统都能单独操作，非常方便，同时也缩短了机组的启停时间。
XDPS分散控制系统提供了步序逻辑STEP功能模块，用于实现顺序逻辑控制。在机组中，送风机（包括送风机、导叶、出口挡板）、空气预热器（包括空气预热器主电机、一次和二次风门、烟道气入口门）、引风机（包括引风机、导叶、出口挡板）、一次风机（包括一次风机、导叶、出口挡板）、电动给水泵（包括电动给水泵、前置泵、电泵辅助油泵、出口门）、高压加热器（包括给水进、出口阀、抽气隔离阀、止逆阀、高加疏水阀）等都采用了顺序逻辑控制。
2.2构成
保定热电厂技改工程#8、#9机组SCS包括子组级顺控和设备级控。
子组级顺控是将某台辅机及其附属设备作为一个整体进行控制。为了减轻操作人员的操作负担和缩短机组的启停时间，子组级顺控设计用于自动完成辅机的启动及并列或辅机的停运及出系。各顺控子组项的启、停均可独立进行操作。通过CRT可以显示每个子功能组及相关设备的系统流程图，包括设备的状态、操作方式、允许条件、操作顺序及下一步动作等，还提供辅机设备的手动启动、停止操作的操作顺序说明和操作指导。子组级顺控充分考虑了辅机设备的安全保护条件，并能在CRT屏幕上显示出重要的辅机跳闸条件。
设备级（驱动级）控制包括单台设备的基本控制回路和联锁保护逻辑，可以由上一级顺控指令或由操作人员在CRT上对进入顺控系统的每个受控设备进行操作。
主要子组控制有：
a.锅炉侧：引风机子组、一次风机子组、二次风机子组、J阀风机子组、播煤风机子组、点火增压风机子组、石灰石送粉风机子组、给煤机控制子组。 b.汽机侧：电动给水泵控制子组、高加子组、低加子组、凝结水泵子组、射水泵子组。 c.电气侧：发电机并网子组。
XDPS-400分散控制系统中专有的步序逻辑模块STEP算法定义了子组级顺控的标准实现方法。其主要功能为：步序逻辑的启动、中止和结束；步序逻辑的超驰（保护条件）；步序逻辑的允许（闭锁条件）；置相关设备为顺控方式；步序动作完成后的自动进步；故障时步序的中止；步序超时限终止；运行人员跳步和置步；步序状态和步序操作时间显示；步序故障显示和操作指导。
步序的执行既是条件触发的，同时又是时基的。当前步的操作成功（反馈信号到达或达到设定时间）后，程序自动进行下一步。如出现故障并经一定时间延迟后仍未消失或达到步序设定时间操作仍未完成，步序逻辑将被中止。当顺控逻辑启动后，运行人员可以在任意时刻人工中止程序或选择跳步、置步。跳步和置步操作在满足设备安全条件下才被执行。
3顺控子组的步序过程
下面以一次风机和二次风机来说明顺控子组的步序过程。
3.1一次风机顺控子组
3.1.1允许启动条件
允许启动的条件为：空气通路建立；任1台J阀风机运行；无1次风机跳闸条件存在；任1台引风机运行。
3.1．2一次风机启动步序
第1步：关闭一次风机出口、入口挡板（如果另1台一次风机已运行且出、入口挡板已开，则跳过此步）。 第2步：启动一次风机马达。 第3步：延时30s，开一次风机出口挡板，释放入口调节挡板。 第4步：关闭另1台一次风机的出、入口挡板（如果另1台一次风机已运行，则跳过此步）。
3.1．3一次风机停止步序
第1步：关闭一次风机入口挡板。 第2步：停止一次风机马达。 第3步：延时30s，关闭一次风机出口挡板。
3.2二次风机顺控子组
3．2.1允许启动条件允许启动的条件为：空气通路建立；任1台J阀风机运行；无二次风机跳闸条件存在；任一台引风机运行。
3.2．2二次风机启动步序
第1步：关闭二次风机出口、入口挡板（如果另1台二次风机已运行且出、入口挡板已开，则跳过此步）。 第2步：启动二次风机马达。 第3步：延时30s，开二次风机出口挡板，释放入口调节挡板。 第4步：关闭另1台二次风机的出、入口挡板（如果另1台二次风机已运行，则跳过此步）。
3.2．3二次风机停止步序
第1步：关闭二次风机入口挡板。 第2步：停止二次风机马达。 第3步：延时30s，关闭二次风机出口挡板。
4CFB锅炉中与SCS相关的主要保护（MFT）
当满足以下任一条件时，锅炉将切断所有燃料，MFT保护动作，使炉膛灭火。
a.手动MFT（同时按下CRT操作台上的2只MFT按钮） b.平均床温大于990℃ c.炉膛压力高（ 2489Pa）的开关动作，延时5s后。 d.炉膛压力低（-2489Pa）的开关动作，延时5s后。 e.汽包水位高二值（ 125mmH2O）、高三值（ 200mmH2O）信号同时存在。 f.汽包水位低二值（-150mmH2O）、低三值（-280mmH2O）信号同时存在。 g.2台引风机均跳闸(ZS1401A，ZS1401B) h.2台一次风机均跳闸(ZS1103A，ZS1103B) i.2台二次风机均跳闸(ZS1203A，ZS1203B) j.2台J阀风机均跳闸(ZS1301A，ZS1301B) k.一次风机入口风量（标准风量）小于25％总风量，延时5s。 l.平均床温（上层）小于650℃且床下风道点火油枪均未投。 m.任一旋风筒料位高高（就地开关动作），延时5s。 n.所有给煤增压风机停运且旁路门未开启 o.汽轮机主汽门关闭 p.超过启动时间（3600s）
5结论
随着热控系统自动化水平的不断提高，顺控系统也有了进一步的发展，顺控功能已不再局限于对设备启停的简单步序操作，而发展成为包含步序控制、连锁保护、动态试验等多功能的综合控制系统。顺序控制系统在保定热电厂技改工程#8、#9CFB机组上的使用，减少了运行人员的工作强度，减少了误操作的可能。该系统自调试工作开始至机组生产运行，所有功能组全部投入了运行，联锁保护投入率达到了100，对机组经济、高效生产起到了安全保障作用。
参考文献 ［1］王浩.爱溪电厂循环流化床锅炉控制系统的设计［J］.火电厂热工自动化，2000，(4).(

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