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DCS应用论文

'DCS应用论文'
FIX在云南大理卷烟厂工业锅炉上的应用摘 要:介绍了FIX组态软件在工业锅炉中的应用实例 1、概述锅炉是卷烟厂必不可少的重要动力设备,但是燃煤锅炉普遍存在热效率低于设计水平,当然原因是多方面的,除锅炉本体的问题外;自控水平低也是一个主要因素。因此很有必要采用先进的控制系统,对锅炉进行优化控制。但锅炉是一个十分复杂的调节对象,许多工艺参数相互影响,原有的常规仪表组成的一般调节系统已不能满足要求,而且由于使用仪表多、接线复杂、可靠性差、投运困难。基于上述原因,大理卷烟厂在九五在技改中选用了DCS对两台10t/h锅炉及一台35t/h锅炉进行优化控制,取得了良好效果。DCS大理卷烟厂厂使用的是美国Honeywell公司的R150系统、监控组态软件采用了intellution公司的FIX软件。2、燃煤锅炉的工作过程锅炉是一种产生蒸汽的热交换设备。它通过煤、油或天然汽等燃料的燃烧过程释放出化学能,并通过传热过程把能量传递给水,把水变成蒸汽或热水,蒸汽或热水直接供给工业、生活等生产中所需要的热能。所以锅炉的中心任务是把燃料中的化学能有效的转化为蒸汽的热能。锅炉主要由锅炉本体和辅助设备组成。锅炉本体主要有炉膛、蒸发受热面、蒸汽过热器、省煤器和空气预热器组成:锅炉辅助设备主要有燃烧装置、给水系统和水处理系统、通风系统、汽水系统、锅炉附件、监测仪表和自动控制设备等。此外,除了保证锅炉的正常工作和安全,蒸汽锅炉还必须装设安全阀,水位表,高低水位报警器,压力表,主气阀,排污阀,止污阀等。还有用来消除受热面上积灰以利用传热的吹灰器,以提高锅炉运行的经济性。图1 10T/H燃煤锅炉的工作过程燃煤锅炉的工艺流程(如图1)为:给水经给水泵、给水控制阀、省煤器进入锅炉的汽包,燃料和热空气按一定的比例送入燃烧室内燃烧,生成的热量传递给蒸汽发生系统,产生饱和蒸汽Ds。然后经过热器,形成一定气温的过热蒸汽D,汇集至蒸汽母管。压力为Pm的过热蒸汽,经负载设备控制供给负荷设备用。与此同时,燃烧过程中产生的烟气,除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外,还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气,最后经引风机送往烟囱,排到大气。具体来说,10T/H燃煤锅炉的工作过程概括起来应该包括三个同时进行的过程:燃料的燃烧过程 、水的汽化过程、烟气向水的传热过程。2.1 燃料的燃烧过程首先将燃料(这里用煤)加到煤斗中,借助于重力下落在炉排面上,炉排接电动机通过变速齿轮箱减速后由链轮来带动,将燃料煤带入炉内。燃料一面燃烧,一面向后移动,燃料所需要的空气是由风机送入炉排腹中风仓后,向上穿过炉排到达燃料层,进行燃料反应形成高温烟气。燃料燃烧剩下的灰渣,在炉排末端翻过除渣板后排入灰斗,(若是燃气式锅炉就没有这一部分了)这整个过程称为燃烧过程。2.2水的汽化过程水的汽化过程就是蒸汽的产生过程,主要包括水循环和水分离过程。经处理的水由泵加压,先流经省煤器而得到预热,然后进入气锅。锅炉工作时气锅的工作介质是处于饱和状态的汽,水混合物。位于烟温较低区段的对流灌束,因受热较弱,汽水工质的容量较大,而位于烟温较高区段的对流管束,因受热强烈,相应的汽水工质的容量较小,从而量大的工质则向上流入下锅筒,而容量小的工质则向上流入上锅筒形成了锅水的自然循环。此外,为了阻止水循环和进行疏导分配的需要,而筒锅上集箱上的汽水混合物导入炉墙外的不受热地上锅筒。蒸汽所产生的过程是借助于上锅筒内设的汽水分离装置。以及在锅筒本身空间的重力分离力作用,是汽水混合物得到分离。蒸汽在上锅筒顶部引出后,进入蒸汽过热气,而分离下来的水仍回到上锅筒下半部的水中。锅炉中的水循环,也保证与高温烟气相接触的金属受热面的以冷却而不被烧坏,是锅炉能长期安全运行的必要条件。而汽水混合物的分离设备则是保证蒸汽品质和蒸汽过热可靠工作的必要的设备。2.3 烟气向水的传热过程由于燃料的燃烧放热,炉内温度很高在炉膛的四周墙面上,都布置一排水管,俗称水冷壁。高温烟气与水冷壁进行强烈的辐射换热,将热量传给管内工质水。继而烟棋手引风机,烟囱的引力向炉膛上方流动。烟气出烟窗炉膛出口)并略过防渣管后,就冲刷蒸汽过热—一组垂直放置的蛇型管受热面,使气锅中产生的饱和蒸汽在其中受烟气加热而得到的过热。烟气流经过过热气后掠过胀接在上、下锅筒间的对流管束,在管束间设置了折烟墙使烟气呈“S”型形成曲折地横向冲刷,再次以对流换热的方式将热量传递给管束的工质。沿途降低着温度的烟气最后进入尾部烟道,与省煤器和空气预热气内的工质进行热交换后,以经济的较低的烟温排出锅炉。省煤器实际上同给水预热气和空气预热器一样,都设置在锅炉尾部(低温)烟道,以降低排烟温度提高锅炉效率,从而节省了燃料。3、10T/H燃煤锅炉的控制要求锅炉是全厂重要的动力设备,其要求是供给合格的蒸汽,使锅炉发热量适应负荷的需要。为此,生产过程的各个主要工艺参数必须严格控制。锅炉设备的主要控制要求如下:负荷给水量减温水燃料量送风量引风量汽包水位蒸汽温度蒸汽压力蒸汽流量烟气含氧量炉膛负压锅炉设备①供给蒸汽量适应负荷变化需求或保 持给定负荷。②锅炉供给用汽设备的蒸汽压力应保持在一定范围内。③过热蒸汽温度应保持在一定范围内。④汽包水位保持在一定范围内。⑤保持锅炉燃烧的经济性和安全运行。⑥炉膛负压保持在一定范围内。图2 锅炉控制对象锅炉设备是一个复杂的控制对象,如图2所示,主要输入变量是锅炉给水量、燃料量、减温水量、送风量和引风量等;主要输出变量是汽包水位、蒸汽压力、蒸汽流量、过热蒸汽温度、炉膛负压、烟气氧气含量等。锅炉的输入变量与输出变量之间相互关联。如果蒸汽负荷发生变化,必将引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等的变化;燃料量的变化不仅影响蒸汽压力,同时还会影响汽包水位、过热蒸汽温度、过剩空气和炉膛负压;给水量的变化不仅影响汽包水位,而且对蒸汽压力、过热蒸汽温度等亦有影响;减温水的变化会导致过热蒸汽温度、蒸汽压力、汽包水位等的变化;等等。所以锅炉设备是一个多输入,多输出且相互关联的控制对象。4.系统构成4.1硬件构成(如图3所示)图3 大理卷烟厂R150系统构成锅炉优化控制系统总体构成如图3所示。图中传感变送器表将锅炉的各项工艺参数变换成4—20MA.DC信号,送至SE9019控制器,控制器能完成回路控制、逻辑控制、数据采集、通讯四大功能,每台SE9019内有两个并行的CPU,分别处理模拟量和开关量。IPC-610工控机作为系统的监控站,监控站与控制器之间采用MASNET通讯,采用TCP/IP协议(10MB/S)。4.2软件系统Honeywell公司R150系统的组态软件采用了FIXDMACS,并且定制了适合于此系统的I/O部件及控制模板。FIX软件集控制技术、人机界面技术、图形技术、数据库、通讯技术于一体。其包括动态显示、历史趋势记录、报警、控制策略组件等。并提供一个友好的用户界面,使用户在不用编代码的情况下,即可生成需要的应用软件。两台10t/h锅炉共用一套组
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