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MACS在75t/h循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用
  • 企業(yè):     領(lǐng)域:電源     行業(yè):電力    
  • 點(diǎn)擊數(shù):3149     發(fā)布時(shí)間:2004-09-15 17:18:00
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周小林 謝嶼 姚宴平 王占海 馮言勇 陶之未

 

    浙江省寧波經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)熱電有限責(zé)任公司現(xiàn)有兩臺無錫鍋爐廠的UG-75/3.82-M3875t/h循環(huán)流化床鍋爐,采用母管制運(yùn)行方式。配套的汽輪機(jī)為青島捷能汽輪機(jī)廠的B6-3.43/09816MW背壓機(jī)一臺。第一臺循環(huán)流化床鍋爐于20027月投產(chǎn)運(yùn)行,第二臺于20029月投產(chǎn)運(yùn)行。鍋爐正常運(yùn)行負(fù)荷可以達(dá)到80t/h以上,最高負(fù)荷可以達(dá)到90t/h。目前運(yùn)行狀況良好,系統(tǒng)穩(wěn)定。

 

    該廠選用的DCS系統(tǒng)為北京和利時(shí)系統(tǒng)工程有限公司的最新一代采用現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)的MACS系統(tǒng)。系統(tǒng)規(guī)模為1800點(diǎn)I/O,配置控制機(jī)柜7個(gè),操作員站7個(gè)(2臺鍋爐共4個(gè)、汽機(jī)共2個(gè)、化學(xué)水處理1個(gè)),值長站1個(gè),工程師站1個(gè),多功能站1個(gè)。

 

1   MACS系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用

        MACS系統(tǒng)是北京和利時(shí)公司在90年代末期開發(fā)的新一代DCS系統(tǒng)。其特點(diǎn)是采用了Profibus-DP現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu),因此可以采用遠(yuǎn)程I/O模塊,從而節(jié)省了大量電纜,并且縮短了施工工期。特別是在化學(xué)水處理車間和電氣主控制室,采用了現(xiàn)場總線技術(shù),效果十分理想。

 

1.1   在化學(xué)水處理車間的應(yīng)用

        該廠化學(xué)水處理車間和主廠房相距300多米遠(yuǎn),由遠(yuǎn)程I/O模塊來實(shí)現(xiàn)信號的采集和傳遞,并且接受主控單元來的順控指令實(shí)現(xiàn)順序控制功能。遠(yuǎn)程I/O模塊和機(jī)爐集控室之間采用光纜連接。

 

        由于有了現(xiàn)場總線和遠(yuǎn)程I/O模塊,在300多米遠(yuǎn)的機(jī)爐集控室內(nèi)的CRT上和值長站的CRT上都可以隨時(shí)一目了然地掌握和監(jiān)視化水車間的運(yùn)行情況。

 

        與此同時(shí),還在化學(xué)水處理車間設(shè)置了一臺就地的CRT操作員站,負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制化學(xué)水處理車間和附近的循環(huán)水泵房、生活水泵房和燃油泵房的運(yùn)行狀況,從而大大減少了在化水車間的運(yùn)行人員。

 

1.2   在遠(yuǎn)程加藥站的應(yīng)用

        該廠加藥站距離DCS控制室150米左右,距離化水車間500米左右,也采用了Profibus-DP現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu),并且配置了遠(yuǎn)程I/O模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制。由于加藥站本身采用了單片機(jī)方式的分離儀表,儀表具有信號輸出端口,現(xiàn)場的數(shù)據(jù)只要采用簡單的AIAO遠(yuǎn)程模塊,就可以實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)的控制。目前,該廠規(guī)定是由化水車間內(nèi)的CRT操作員站進(jìn)行操作,實(shí)際上,通過授權(quán),有關(guān)的操作人員申報(bào)密碼后,在全廠任何一臺CRT操作員站上都可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制。因此,加藥站全面實(shí)現(xiàn)了無人值班,體現(xiàn)了較高的自動化水平。

 

1.3  在電氣主控制室的應(yīng)用

        該廠電氣主控制室和機(jī)爐集控室相距50多米,在電氣主控制室也采用了現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)。重要的電氣參數(shù)(如發(fā)電機(jī)的電壓、電流、有功功率、無功功率、電度量等)和斷路器、空氣開關(guān)等狀態(tài)信號都可以方便地采集到MACS系統(tǒng)中來。在MACS系統(tǒng)的任何一個(gè)操作員站的CRT上,有關(guān)運(yùn)行人員通過授權(quán)并申報(bào)口令后,都能監(jiān)視和了解電氣部分的運(yùn)行狀況。

 

        與此同時(shí),在電氣主控制室內(nèi)設(shè)置了一個(gè)值長站。在這個(gè)值長站的CRT上,不僅能夠監(jiān)視和掌握全廠電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況,同時(shí)也能全面看到機(jī)爐運(yùn)行情況。

 

        綜上所述,由于該廠采用了先進(jìn)的、具有Profibus-DP現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)的DCS系統(tǒng),因此可以方便地把距離機(jī)爐集控室50米遠(yuǎn)的電氣控制室和距離300米遠(yuǎn)的化水車間納入DCS的控制范疇。實(shí)現(xiàn)了化學(xué)水處理控制系統(tǒng)、電氣監(jiān)控系統(tǒng)和全廠DCS系統(tǒng)的“無縫連接”,滿足了“全廠一體化”的要求。

 

2   MACS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

        該廠目前的MACS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能為:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)、模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、順序控制系統(tǒng)(SCS)、爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)(FSSS)、汽機(jī)跳閘保護(hù)(ETS)及化學(xué)水處理車間的遠(yuǎn)程監(jiān)控和重要電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

 

(1)  全廠的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS

        DAS可以滿足操作員站在正常或異常情況下對全線設(shè)備進(jìn)行全面的監(jiān)控,可以顯示各種流程圖畫面,如燃燒系統(tǒng)圖、汽水系統(tǒng)圖、煙氣系統(tǒng)圖、點(diǎn)火系統(tǒng)圖、FSSS系統(tǒng)圖、汽輪機(jī)總貌圖和除氧給水系統(tǒng)圖等。全面顯示過程信息,可對任意控制回路進(jìn)行操作。還可以實(shí)現(xiàn)控制分組畫面的顯示。按類似常規(guī)調(diào)節(jié)表和指示表的形式顯示回路和測量指示點(diǎn)的信息,如變量值、設(shè)定值、輸出值、控制方式(MAN/AUTO/CASC)和高低報(bào)警(無報(bào)警時(shí)不出現(xiàn))等。從分組畫面可以直接對模擬回路和數(shù)字回路進(jìn)行操作。還有各種趨勢曲線畫面顯示,報(bào)警匯總畫面和報(bào)警功能顯示,報(bào)表功能和歷史數(shù)據(jù)記錄和再現(xiàn)功能等。此外,MACS系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)SOE功能,分辨率高達(dá)1毫秒。

 

(2)  75t/h循環(huán)流化床鍋爐的模擬量控制系統(tǒng)(MCS

        該廠75t/h循環(huán)流化床鍋爐的模擬量控制系統(tǒng)(MCS)設(shè)有下列自動調(diào)節(jié)系統(tǒng):母管壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、主蒸汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、一次風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、二次風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、床壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)、主蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。

 

        特別指出,由于無錫鍋爐廠的返料方式為高溫返料,因此鍋爐床溫控制主要是通過一、二次風(fēng)配比調(diào)節(jié)和給煤量的小范圍調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn),因此沒有單獨(dú)的床溫調(diào)節(jié)系統(tǒng),而是在構(gòu)造一次風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和給煤量調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí),加上了床溫修正回路。如果床溫偏高,增加一次風(fēng)量;如果床溫偏低,則減小一次風(fēng)量。必要時(shí),進(jìn)一步修正給煤量,從而來實(shí)現(xiàn)床溫的調(diào)節(jié)控制。

 

(3)  順序控制系統(tǒng)(SCS

        循環(huán)流化床機(jī)組配有大量輔機(jī)及設(shè)備,如引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)、石灰石給料機(jī)、排渣機(jī)、給水泵、疏水泵、煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)及吹灰器等。輔機(jī)及設(shè)備的程序啟停和機(jī)組的聯(lián)鎖保護(hù)由順序控制系統(tǒng)(SCS)來實(shí)現(xiàn)。

 

        該廠的SCS系統(tǒng)設(shè)有:鍋爐引風(fēng)機(jī)子功能組、鍋爐二次風(fēng)機(jī)子功能組、鍋爐一次風(fēng)機(jī)子功能組、鍋爐給煤機(jī)子功能、鍋爐排渣子功能組、鍋爐電動給水泵子功能組、鍋爐定期排污子功能組、除氧器子功能組、汽機(jī)疏水系統(tǒng)子功能組、汽機(jī)油系統(tǒng)子功能組、發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)子功能組等。

此外,SCS系統(tǒng)中還設(shè)置有鍋爐大聯(lián)鎖順序:引風(fēng)機(jī)跳→一次風(fēng)機(jī)跳→二次風(fēng)機(jī)跳→螺旋給煤機(jī)跳→稱重給煤機(jī)跳。

 

        設(shè)置鍋爐基本停爐順序:稱重給煤機(jī)停→螺旋給煤機(jī)停→二次風(fēng)機(jī)停→一次風(fēng)機(jī)停→引風(fēng)機(jī)停。

 

(4)  75t/h循環(huán)流化床鍋爐的保護(hù)(FSSS

        鍋爐系統(tǒng)的保護(hù)采用簡單的爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)爐的保護(hù)(FSSS)。它在鍋爐正常運(yùn)行和啟停等各種運(yùn)行方式下,密切監(jiān)視系統(tǒng)的大量參數(shù)和狀態(tài),防止鍋爐發(fā)生危險(xiǎn),引發(fā)爐膛爆炸或者是汽包水位異常。

 

        在機(jī)組啟動階段,簡單的FSSS對進(jìn)入鍋爐的燃料和空氣進(jìn)行管理和控制,使鍋爐按預(yù)定的啟動方式點(diǎn)火啟動。點(diǎn)火風(fēng)室及爐膛的吹掃主要發(fā)生在點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生熄火后的情況。此時(shí),點(diǎn)火油槍系統(tǒng)將處于強(qiáng)制閉鎖狀態(tài)。啟動吹掃前須滿足爐膛吹掃的許可條件如下:

?  DCS閉鎖所有的燃料進(jìn)入爐膛;

?  DCS確保有30%的風(fēng)量;

?  DCS檢測爐膛負(fù)壓在正常限值之內(nèi);

?  DCS檢測床溫在設(shè)定床溫以下(一般在650℃以下)。

發(fā)生下列情況時(shí),主燃料切斷(MFT)保護(hù)動作:

?  引風(fēng)機(jī)跳;

?  所有風(fēng)機(jī)跳;

?  床溫的上限為1050℃,下限值為600℃;

?  主汽溫度持續(xù)超溫達(dá)到第二極限值;

?  汽包水位達(dá)到第二極限值3秒鐘后;

?  系統(tǒng)壓力升高到第二極限值,聯(lián)鎖向空排汽閥開啟仍無法使系統(tǒng)得到有效地泄壓。

 

(5)  汽機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)(ETS

    該廠的MACS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)汽機(jī)緊急跳閘保護(hù)系統(tǒng)(ETS)的要求,完成汽輪機(jī)的各種跳閘保護(hù)功能,并使系統(tǒng)能在機(jī)組的各種運(yùn)行工況下可靠、安全、正確、連續(xù)運(yùn)行。汽機(jī)保護(hù)停機(jī)主要項(xiàng)目包括:潤滑油壓過低、軸承回油溫度過高、轉(zhuǎn)子超速過高、軸向位移過大、凝汽器真空低、鍋爐MFT動作、發(fā)電機(jī)保護(hù)動作、手動緊急停機(jī)等監(jiān)視及保護(hù)功能。

 

3   運(yùn)行效果

    該廠的MACS系統(tǒng)自投運(yùn)以來,一直比較穩(wěn)定可靠,人機(jī)界面美觀實(shí)用,操作直觀方便。對機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障,MACS系統(tǒng)能夠及時(shí)地進(jìn)行報(bào)警處理并且及時(shí)地投入保護(hù)。

 

    根據(jù)該廠運(yùn)行的實(shí)踐發(fā)現(xiàn),采用一次風(fēng)作為返料風(fēng)效果不太理想。往往由于作為返料風(fēng)的一次風(fēng)壓頭不夠,而導(dǎo)致高溫的循環(huán)灰在返料閥內(nèi)滯留的時(shí)間過長,從而使得返料閥被燒得通紅,嚴(yán)重威脅鍋爐的安全運(yùn)行。而且為了保證壓頭,不得不保持一次風(fēng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速運(yùn)行方式,能量的損失過大,因此,該廠新增加了一臺13500Pa的離心式風(fēng)機(jī)作為返料的增壓風(fēng)機(jī)。用MACS系統(tǒng)來控制增壓風(fēng)機(jī)入口擋板開度的方式來調(diào)節(jié)返料風(fēng)的壓頭和風(fēng)量,從而確保了循環(huán)灰在返料閥里暢通無阻,取得了良好的運(yùn)行效果。同時(shí)可以采用其他方式降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,僅需維持最低的燃燒保證即可,從而提高風(fēng)機(jī)的利用效率。

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