锅炉控制方案
锅炉控制系统
本系统为满足客户容易操作、界面友好、**运行等要求进行设计，系统核心功能可分为模拟量控制、据采集与监视、顺序控制几个要素，因此本章作重点论述。
一、数据采集监视功能
DAS功能为：快速准确地采集参数数据、设备状态、参数报警、性能指示，为操作人员提供操作依据。
1、模拟图-------工业流程模拟图分为系统总览图、燃烧系统图、汽水系统图、烟气系统图等，模拟图显示锅炉运行状态、各种变量数值、设备状态，处于报警的变量以变色、闪烁等方式显示。
2、成组显示------成组显示系统中的主参数 、副参数，为操作人员提供相关部分更加详细的信息。
3、趋势分析-----通过趋势分析画笔组态和数据动态链接，创建实时趋势和历史趋势图，对相关量进行趋势分析，使操作人员及时了解系统运行变化趋势，并作出判断。
4、事件报警和系统响应------整个系统中随机发生的事件处理都归在报警处理中，这些事件包括模拟量越限、计算机系统本身的故障报警、操作员的重要操作等，由程序设置决定报警的形式。
5、报表------系统可以按照用户的管理要求，创建基于EXCEL文件格式的各类报表，便于运行状况记录和生产管理分析。
6、记录和打印-----可以随机或周期性打印报警记录、操作记录、报表以及系统分析曲线、过去历史数据等。
7、历史数据记录和调用-----系统可以将各个输入输出点的采集值按照秒级时间段存入硬盘，以备在将来调用分析。
二、模拟量控制
模拟量控制主要应用的技术有：燃烧控制(主汽压力控制)、汽包水位三冲量控制、炉膛负压控制、减温控制。
循环流化床锅炉是一个多变量输入、多变量输出工艺参数强耦合的复杂热工控制对象，系统控制效果好坏，集中反映在控制系统对各个模拟量处理
方式上（即平常所说的MCS系统），从各个模拟量采集，到调节参数的控制输出，几乎运用了现代热工控制*为前沿的技术、*复杂的手段,并揉合
了众多来自现场的运行经验。
循环流化床锅炉控制以系统稳定、负荷自我调节适应性能好、床温控制偏差小作为系统设计的标准，针对目前国内外循环流化床锅炉大都采用鲁齐
式Π布置、高温旋风分离器、无外置换热器的结构特点，结合循环硫化床锅炉时间常数小、控制参数耦合严重、难以解耦实现经典PID调节的控制难
点，我们在采用自适应分负荷段控制、参数区间设定与PID调节相结合的控制方法，*大限度地发挥计算机数据计算处理能力。
首先，按照在不同负荷条件下锅炉运行参数的调节范围和耦合关系，将锅炉工况分为若干调节区间。在各个区间分别建立各个参数的数学模型，例
如在40%负荷一下关别二次风，有一次风在烟道含氧量的约束下，通过和主汽压力构建PID调节回路，完成配风调节；而在40%以上的各个负荷段就
必须在烟道含氧量、一次风、二次风数学模型约束下共同完成配风调节，采取常规PID调节原理的回路比例带、积分、微分等参数也相应由系统自
动调整。
1、汽压—燃烧调节
主汽压力通过调节给煤、配风、循环灰量等参数实现控制要求，但给煤量是影响床温的关键因素，所以在构建主汽压力-燃烧控制方案时，将检测值和设定值经过比较，并将偏差作比例处理后同作函数处理后的蒸汽流量一起作为前馈信号纳入到给煤调节回路上，操纵给煤执行器。床温低就加大给煤量，高则减少给煤量。由于循环流化床锅炉的床温可以在一定范围内波动，所以床温偏差只有在超过设区间（未越限报警）才会对给煤量直接起作用。
稳定运行时，总风量调节采用以主汽压力为反馈量的PID控制，引入烟道含氧量矫正函数与经过比例处理后的给煤信号作为PID回路前馈，如有必要引入风温、风压补偿，一次风、二次风的比例，按照分段控制方法，在固定区间作为定值处理（40%负荷以下，二次风输出为0），因为一次风变化对床温有一定影响，在构建配风控制方案时，床温偏差信号经过运算后将和PID输出累加，去控制一次风执行机构；二次风按照总风量比例输出，控制原理如下图：
蒸汽压力和燃烧控制原理框图
实际蒸汽压力控制曲线
蒸汽压力实时曲线
2、汽包水位三冲量控制
汽包水位的稳定影响到锅炉**、高效、经济等各个方面，所以必须采取行之有效的方法来控制汽包水位的稳定。锅炉汽包水位控制一般有：单冲量控制、双冲量控制、和三冲量控制，控制算法复杂程度不同，控制效果也有较大差别，在控制参数设置都处于*优情况下单冲量控制*差，三冲量控制*好。汽包水位三冲量控制又称给水控制，它反映给水量与供汽量的动态平衡，属于典型的串级加前馈控制方式。给水流量作为副调回路，克服给水流量变化扰动；汽包水位作为主调回路；蒸汽流量作为前馈量克服虚假水位现象，使水位达到很高的控制精度。本系统应用串级前馈三冲量控制算法，正常情况下控制稳态误差≤±5mm。
汽包水
汽包水位控制原理图
实际汽包水位曲线
汽包水位实时曲线
3、炉膛压力控制
为减少热损，提高燃烧经济性，同时加强操作**性，必须将锅炉炉膛负压控制在一个很稳定的区间内。在引风调节方案中，炉膛负压测量值经和设定值一起送入PID调节回路中进行运算，运算结果控制引风风门挡板动作，满足锅炉运行要求。由于总风量发生变化时，需要经过一段时间后才会在负压测量值上反映出来，所以在引风控制方案中，直接把总风量作为前馈信号纳入到回路，使系统对总风量的变化快速反应。
炉膛负压控制原理图
现场控制曲线
炉膛压力实时曲线
4、流化床床温（密相区温度）控制
循环流化床锅炉与其它类型锅炉相比，炉膛温度即流化床床温须控制，通常控制在850℃～950℃，温度过高则会产生高温结焦，影响锅炉稳定运行，若此时风量不足，甚至引发大范围结焦事故，造成长时间停炉。温度过低易产生低温结焦和熄火事故。而在850℃～950℃时石灰石脱硫效果*好，并且氮氧化物排放量也较低，有较高环保价值。
国内中小型循环流化床锅炉一般不设冷渣器，床温控制通常由给媒量（配合鼓风风量）进行调节。这种系统结构和控制方法必然造成蒸汽压力控制与流化床床温控制产生极强的耦合作用，即两回路间互相影响。CXB2OOO软件体系中的ACMP 控制软件针对此特点，采用带“模糊算法”的数字PID调节，并通过一定条件下的比例解耦，降低床温和汽压控制回路间的耦合作用。在实际应用中取得成功，使得难于闭环运行的床温和汽压控制可在50％以上负荷时投入闭环自动控制。
流化床温度控制流程图
床温控制回路中加入蒸汽流量前馈，降低了负荷增加对炉温的影响，而且增强了系统对负荷变化的响应速度，提高了控制稳定性，改善了控制性能。
5、 蒸汽减温控制
减温控制采用经典PID控制，采集出口蒸汽温度，和系统设定值比较，差值e（t）进行PID运算，控制输出驱动减温水调节阀门开度，控制减温水流量。响应性能较差时，引进负荷作为前馈，控制原理图如下：
以上MCS模拟量调节控制方案，均通过软件编程，在计算机系统中处理输入输出数据，实现控制策略。
三、顺序控制系统(SCS)
1、基本要求
1) SCS用于启动/停止锅炉机组系统中的子组项。一个子组项被定义为锅炉的某个设备组，一台送风机等。
2) 设备的联锁、保护指令具有*高优先级；手动指令比自动指令优先。被控设备的“启动”、“停止”或“开”、“关”指令将互相闭锁，且使被控设备向**方向动作。
3) 通过联锁、联跳和保持跳闸功能来保证被控对象的**。机组的联锁及保护跳闸功能，包括紧急跳闸均采取硬接线连接。
4) 保护和闭锁功能设计成经常有效的。
2、下面列出的顺序控制子组项包括在SCS中。
1) 鼓风风机子功能组
满足下列条件时启动鼓风机：
A、未按下停鼓风机按钮或计算机CRT触动按钮
B、无鼓风机启动失败信号
C、按下启动按钮计算机CRT触动按钮
当鼓风机运行时，满足下列条件之一则停止：
A、按下停鼓风机按钮或计算机CRT触动按钮
B、无引风机在运行，鼓风机启动失败，鼓风机跳闸
2) 引风机子功能组
满足下列条件时启动引风机：
A、按下启动引风机按钮或CRT触动按钮
B、未按下停引风机按钮计算机CRT触动按钮
C、无引风机跳闸信号
D、未按下引风机停止按钮
当引风机运行时，满足下列条件之一则停止引风机：
A、按下停引风机按钮
B、次风机启动失败
C、引风机跳闸
3) 给煤电机子功能组
满足下列条件时启动给煤电机：
A、按下给煤电机启动按钮
B、无给煤电机启动失败信号
C、无给煤电机跳闸信号
满足下列条件之一时停止给煤电机：
A、按下给煤电机停止按钮
B、给煤电机启动失败
C、给煤电机跳闸
4) 给水泵子功能组
满足下列条件可以启动给水泵
A、按下给水泵启动按钮
B、无给水泵启动失败信号
C、无给水泵跳闸信号
满足下列条件之一时停止给水泵运行
A、按下给水泵停止按钮
B、给水泵启动失败信号
C、给水泵跳闸信号
各个动力设备顺序控制均通过开关状态输入输出点设定完成，操作盘台的主令开关操作和计算机操作站鼠标点击软手操同样有效，但手操具有更高优先等级。
