鍋爐正常運(yùn)行中DeltaV DCS系統(tǒng)的運(yùn)用

諶麗 (沈陽金碧蘭化工有限公司)

1、DeltaV DCS系統(tǒng)的軟硬件組成及功能作用

1.1 軟件組成

DeltaV DCS系統(tǒng)的軟件有許多應(yīng)用程序，能夠完成一系列的操作、文件歸檔及終極優(yōu)化等過程。應(yīng)用程序是由操作員工具和工程工具組成的，能夠?qū)崿F(xiàn)控制、安裝和在線幫助等功能。操作員工具包括DeltaV操作運(yùn)行、過程歷史視圖、診斷和批量處理操作界面，主要用于過程控制系統(tǒng)的日常操作；而DeltaV登錄用于登錄或注銷DeltaV系統(tǒng)及修改密碼。工程工具包括組態(tài)助手、DeltaV搜索運(yùn)行、控制和配方工作室、其他包括用戶管理、數(shù)據(jù)庫管理員、Flex Lock和系統(tǒng)參數(shù)的選擇等等。

1.2 硬件組成

DeltaV DCS系統(tǒng)的硬件主要包括電源、SI-加密狗、執(zhí)行本地控制、一個(gè)或多個(gè)DeltaV工作站、用于系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間通信的控制網(wǎng)絡(luò)、每個(gè)用于處理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息的控制器至少有一個(gè)I/O子系統(tǒng)等等。對(duì)于每個(gè)DeltaV系統(tǒng)而言，只有保證SI-加密狗進(jìn)入了工程師站的并行打印機(jī)端口或USB連接器，才能提供唯一獨(dú)特的標(biāo)識(shí)符。因此聯(lián)機(jī)前，必須使用開發(fā)SI-加密狗管理和組態(tài)DeltaV系統(tǒng)。

1.3 功能塊

○1PID功能塊。PID功能塊會(huì)聯(lián)結(jié)起一切必要的邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)模擬量輸入通道處理，即非線性控制的比例-積分-微分控制和模擬量輸出通道處理。○2計(jì)算/邏輯功能塊。計(jì)算/邏輯功能塊能夠輸出功能塊；確定任一表達(dá)式及其中的函數(shù)、常熟和參數(shù)能被引用；同時(shí)設(shè)有模式和報(bào)警檢測(cè)裝置。○3傳遞功能塊。傳遞功能塊從兩個(gè)可選項(xiàng)中選擇一個(gè)模擬量輸入信號(hào)并于一定時(shí)間內(nèi)完成輸出處理，使一個(gè)輸入通過線性斜坡順利轉(zhuǎn)移到另一個(gè)輸入。傳遞功能塊可以支持信號(hào)狀態(tài)的傳播，同時(shí)也設(shè)有模式和報(bào)警檢測(cè)裝置。

2、鍋爐正常運(yùn)行

作為鍋爐正常運(yùn)行的重要控制變量和監(jiān)視參數(shù)，汽包水位代表了給水和鍋爐負(fù)荷的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。水位過低會(huì)影響水循環(huán)及省煤器的正常運(yùn)行，易使水汽化造成鍋爐損毀乃至爆炸；水位過高則會(huì)影響水汽分離，使蒸汽帶水。如何對(duì)汽包水位進(jìn)行準(zhǔn)確及時(shí)的控制在合理的范圍并保證設(shè)備在各種條件下都能正常運(yùn)轉(zhuǎn)是鍋爐正常運(yùn)行的一個(gè)重要前提。鍋爐汽包水位的控制方式有兩種：一種是單脈沖控制，另一種三脈沖控制。

2.1 單脈沖控制

運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)氣量＜30%且鍋爐負(fù)荷較小，此時(shí)用單脈沖控制。汽包水位選擇器選擇副供水控制器，在汽包水位01L03、01L04；汽包壓力 01P08、01P09；主蒸汽溫度 02T10；主蒸汽流量 02F01；高低給水流量01F01沒有報(bào)警時(shí)，根據(jù)水位設(shè)置點(diǎn)的測(cè)量值運(yùn)算比例積分，DCS負(fù)責(zé)發(fā)送自動(dòng)控制命令并確保將控制信號(hào)發(fā)送至副給水閥，然后調(diào)節(jié)開度改變給水流量，以保證汽包水位與設(shè)定值相同。當(dāng)液位、壓力、主蒸汽溫度、主蒸汽流量及給水流量中的任何一個(gè)發(fā)生報(bào)警時(shí)，副給水控制器將放棄自動(dòng)控制轉(zhuǎn)而進(jìn)入手動(dòng)控制模式，確保鍋爐正常運(yùn)行。詳見圖1。

2.2 三脈沖控制

產(chǎn)氣量增加，鍋爐負(fù)荷升至一定程度時(shí)只用單脈沖調(diào)節(jié)器很難應(yīng)對(duì)虛假液位及變化迅速的鍋爐負(fù)荷，不僅難以有效控制給水流量還會(huì)影響鍋爐正常運(yùn)行并埋下安全隱患。故而產(chǎn)氣量≥30%且鍋爐負(fù)荷較大時(shí)應(yīng)采用三脈沖控制。汽包水位經(jīng)二選一的選擇器進(jìn)入三脈沖水位調(diào)節(jié)器PID1，對(duì)汽包水位與設(shè)定值之間的差進(jìn)行比例-積分-微分運(yùn)算，然后輸出至主給水流量調(diào)節(jié)器PID2，主要是為給水流量調(diào)節(jié)器取一個(gè)設(shè)定值。PID2接收到給水流量01F01的反饋信號(hào)后對(duì)主蒸汽流量02F01與01F01進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果成為主給水流量調(diào)節(jié)器 PID2的前饋信號(hào)，這樣不僅有效控制了給水閥、克服了給水流量的波動(dòng)，還會(huì)使汽包內(nèi)的給水與排出的蒸汽保持平衡、消除了虛假液位的不利影響。 當(dāng)汽包水位 01L03、01L04；汽包壓力 01P08、01P09；主蒸汽溫度02T10；主蒸汽流量 02F01；給水流量 01F01任何一個(gè)發(fā)生報(bào)警時(shí)，調(diào)節(jié)器則會(huì)被進(jìn)入手動(dòng)模式且禁止外部切換，以保證鍋爐的正常運(yùn)行。

3、鍋爐正常運(yùn)行中DeltaV DCS系統(tǒng)的運(yùn)用

三脈沖控制下DeltaV DCS系統(tǒng)組態(tài)由PID功能塊、計(jì)算/邏輯功能塊和傳遞功能塊三部分組成。PID功能塊1負(fù)責(zé)主調(diào)節(jié)器上的回路控制，PID功能塊2負(fù)責(zé)副調(diào)節(jié)器上的回路控制；計(jì)算/邏輯功能塊1負(fù)責(zé)邏輯處理，計(jì)算/邏輯功能塊2負(fù)責(zé)計(jì)算功能；傳遞功能塊1是為了選擇信號(hào)并保證在特定時(shí)間內(nèi)將信號(hào)輸出。見圖2。

[1]楊虎：《DeltaV系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用》[J]山西冶金，2010(03)

[2]聶小敏：《蒸汽鍋爐汽包水位的自動(dòng)控制》[J]能源與節(jié)能，2012(07)

[3]李鵬：《DCS控制系統(tǒng)在煤氣生產(chǎn)過程中的應(yīng)用》[J]自動(dòng)化儀表，2009(03)