FGD控制系統(tǒng)中熱工自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

摘 要：本文基于筆者多年從事電廠自動(dòng)化控制及石灰石-石膏濕法脫硫工藝的研究經(jīng)驗(yàn)，以FGD控制系統(tǒng)中熱工自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，探討了系統(tǒng)方案的硬件和軟件設(shè)計(jì)思路，重點(diǎn)分析了系統(tǒng)功能和系統(tǒng)工藝參數(shù)的檢測(cè)與控制，全文是筆者長(zhǎng)期工作實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對(duì)從從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：FGD控制系統(tǒng) 熱工自動(dòng)化系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）07（a）-0092-04

目前，世界上燃煤電站所采用的煙氣脫硫工藝達(dá)數(shù)百種之多，有的技術(shù)較為成熟，已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用的水平，有的尚處于試驗(yàn)研究階段。應(yīng)用較為廣泛的煙氣脫硫工藝有：石灰石（石灰）-石膏濕法脫硫工藝、噴霧干燥法脫硫工藝、爐內(nèi)噴鈣加尾部煙氣增濕活化脫硫工藝、煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝、海水脫硫工藝、電子束法脫硫工藝、氨水洗滌法脫硫工藝等。據(jù)全球統(tǒng)計(jì)，80%的脫硫裝置采用石灰石（石灰）-石膏濕法，10%采用噴霧干燥法（半干法），10%采用其它方法。

FGD 控制系統(tǒng)主要由三部分組成：電氣系統(tǒng)、熱工自動(dòng)化系統(tǒng)和煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其中電氣系統(tǒng)包括：供電系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、交流保安電源和交流不停電電源、電氣二次和照明檢修系統(tǒng)五部分組成。熱工自動(dòng)化系統(tǒng)具有：數(shù)據(jù)采集（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）和聯(lián)鎖、保護(hù)與報(bào)警等功能。

1 系統(tǒng)方案比較與選擇

1.1 DCS與FCS的比較

國(guó)內(nèi)火電廠采用的控制系統(tǒng)絕大多數(shù)是DCS，所以FGD系統(tǒng)作為火電廠輔控系統(tǒng)的一部分，國(guó)內(nèi)的相關(guān)電力設(shè)計(jì)單位和脫硫公司也習(xí)慣采用DCS做控制系統(tǒng)。但是，隨著控制網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)導(dǎo)致了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的變革，形成了網(wǎng)絡(luò)集成式控制的新型結(jié)構(gòu)，即FCS。

傳統(tǒng)的DCS與新型的FCS的比較：（1）DCS是封閉式系統(tǒng)，各公司產(chǎn)品基本不兼容。而FCS是開放式系統(tǒng)，用戶可以選擇不同廠商、不同品牌的各種設(shè)備連入現(xiàn)場(chǎng)總線，達(dá)到最佳的系統(tǒng)集成。（2）DCS必須整體投資一步到位，事后的擴(kuò)容難度較大。而FCS將功能下放，實(shí)現(xiàn)控制與數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)場(chǎng)化。因此，F(xiàn)CS系統(tǒng)投資起點(diǎn)低，可以邊用、邊擴(kuò)、邊投運(yùn)。（3）FCS由于控制與數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)化，與DCS相比可以節(jié)省大量電纜與敷設(shè)電纜用的橋架等，同時(shí)也節(jié)省了設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)費(fèi)用。（4）FCS相對(duì)于DCS組態(tài)簡(jiǎn)單，由于結(jié)構(gòu)、性能標(biāo)準(zhǔn)化，便于安裝、運(yùn)行、維護(hù)。

由于FCS較之DCS更具優(yōu)越性，且FGD系統(tǒng)的被控制點(diǎn)很多，分布比較分散，因而FCS將逐步取代DCS。而事實(shí)上，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，很多脫硫項(xiàng)目的控制系統(tǒng)采用的是FCS。

1.2 FDCS與DCS的比較

DFCS相對(duì)于傳統(tǒng)的DCS能節(jié)省大量的隔離器件、端子柜、I/O卡件、模擬卡件等，簡(jiǎn)化二次接線、節(jié)省大量的控制電纜，減輕了CT、PT 負(fù)載，減少施工、安裝、維護(hù)工作量，節(jié)省大量的人力、物力資源，從而降低了綜合投資成本。

另外，各遠(yuǎn)程I/O站相互獨(dú)立，遠(yuǎn)程I/O站之間通過(guò)PROFIBUS-DP總線連接，統(tǒng)組態(tài)靈活，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性得到很大提高，任一遠(yuǎn)程I/O站的故障不會(huì)影響其他遠(yuǎn)程I/O站，縮小了故障范圍，更重要的是，實(shí)現(xiàn)了真正的地理分散，使控制風(fēng)險(xiǎn)幾乎徹底分散.所以采用FDCS的性價(jià)比高于DCS控制系統(tǒng)。

1.3 FDCS與FCS的比較

FDCS與理想的FCS事實(shí)上是有很大區(qū)別的。理想的FCS應(yīng)該是全數(shù)字化的，即傳統(tǒng)的4～20 mA模擬信號(hào)完全被雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)所取代。實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化FCS的基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置，而目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置還不夠理想有待完善，且尚無(wú)在火電廠環(huán)境中長(zhǎng)期運(yùn)行的業(yè)績(jī)。進(jìn)口的數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置的價(jià)格又比較昂貴。FDCS與FCS相比，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量元件采用傳統(tǒng)的測(cè)量方式，而未使用理論上的智能變送器，從而降低了工程成本。考慮到國(guó)內(nèi)實(shí)際工程的需要，在國(guó)內(nèi)脫硫項(xiàng)目中采用FDCS作為控制系統(tǒng)更為合理。

2 系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)

135MW機(jī)組煙氣脫硫控制系統(tǒng)I/O需要1500～2000點(diǎn)。具體共需950個(gè)開關(guān)量輸入，包括：補(bǔ)水泵狀態(tài)、補(bǔ)水截止閥狀態(tài)、池罐箱高低液位報(bào)警、系統(tǒng)故障報(bào)警、斗式提升機(jī)狀態(tài)、石灰粉倉(cāng)高低料位狀態(tài)、給料機(jī)狀態(tài)、脫硫吸收劑輸送泵狀態(tài)、循環(huán)池?cái)嚢铏C(jī)狀態(tài)、循環(huán)泵狀態(tài)、泥漿泵狀態(tài)、煙道擋板門狀態(tài)等；500個(gè)開關(guān)量輸出，包括：信號(hào)指示燈、補(bǔ)水泵控制、斗式提升機(jī)控制、給料機(jī)控制、脫硫吸收劑輸送泵控制、循環(huán)池?cái)嚢铏C(jī)控制、循環(huán)池補(bǔ)水控制、循環(huán)泵控制、泥漿泵控制、煙道擋板門控制等：120個(gè)模擬量輸入，包括：pH值大小、吸收塔出口溫度、吸收塔出口壓力、吸收塔阻力、主煙道壓力、主煙道溫度、電機(jī)轉(zhuǎn)速等：32個(gè)模擬量輸出，包括：電機(jī)轉(zhuǎn)速控制、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制等。

3 系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

整個(gè)煙氣脫硫控制系統(tǒng)邏輯上按照三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：過(guò)程控制級(jí)、監(jiān)控級(jí)、上一級(jí)監(jiān)控和管理級(jí)。

3.1 過(guò)程控制級(jí)

過(guò)程控制級(jí)中主要采用PLC和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器）控制生產(chǎn)過(guò)程，另采用智能儀表采集現(xiàn)場(chǎng)壓力、溫度、流量等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，采用閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定值和實(shí)測(cè)值的差值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，使被控量自動(dòng)穩(wěn)定于設(shè)定值；當(dāng)需要人為干預(yù)時(shí)，可采用開環(huán)控制，控制室內(nèi)操作人員可通過(guò)調(diào)整控制值來(lái)保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)：當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)，可由現(xiàn)場(chǎng)操作人員直接對(duì)調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作，即通過(guò)手動(dòng)控制以確保整個(gè)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、有效運(yùn)行。過(guò)程控制級(jí)的控制范圍包括以下幾點(diǎn)。

（1）吸收塔循環(huán)水量控制。（2）循環(huán)池、氧化池、泥漿池濃度及液位控制。（3）泥漿泵、循環(huán)泵、變頻泵工作狀態(tài)控制。（4）調(diào)節(jié)閥門工作狀態(tài)的控制。過(guò)程控制級(jí)與監(jiān)控級(jí)之間通過(guò)PRDFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線按一定的通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。遠(yuǎn)程I/O擴(kuò)展機(jī)架E1200M和I/O模件組成的遠(yuǎn)程I/O站均放置于信號(hào)較集中的現(xiàn)場(chǎng)位置，信號(hào)的一次元件均采用傳統(tǒng)的測(cè)量方式。冗余控制器（CPU417H）通過(guò)冗余的現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus-DP（最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)12Mbit/s）。（5）連接遠(yuǎn)程I/O擴(kuò)展機(jī)架ET200M及I/O模件。也就是，現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)雙絞線傳送4～20 mA信號(hào)到遠(yuǎn)程I/O站，遠(yuǎn)程I/O站再通過(guò)Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線完成與中央控制器（CPU417H）之間的雙向數(shù)字通訊。過(guò)程控制級(jí)硬件結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。

PLC的模板包括：CPU模塊、電源模塊、采集模擬信號(hào)的模擬量輸入模塊、PT100采集模塊、開關(guān)量輸入模塊、模擬量輸出模塊、開關(guān)量輸出模塊等。

對(duì)于電廠而言，其停工的成本非常高，因而其控制系統(tǒng)必須采用冗余，系統(tǒng)冗余帶來(lái)的高投入完全可以被避免的生產(chǎn)損失所補(bǔ)償。PLC主站S7-400H按冗余方式設(shè)計(jì)，可以在任何事件發(fā)生后繼續(xù)使用.其所有的主要器件都是雙重的，雙重的中央處理器CPU、雙重的電源模板以及雙重的連接兩個(gè)中央處理器的硬件。采用冗余的節(jié)點(diǎn)，因而節(jié)點(diǎn)內(nèi)的一個(gè)原件發(fā)生故障時(shí)不會(huì)影響和它相聯(lián)的其它節(jié)點(diǎn)或整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。冗余節(jié)點(diǎn)鏈接中最薄弱的環(huán)節(jié)決定了整個(gè)系統(tǒng)的可用性。對(duì)于整個(gè)控制系統(tǒng)，如果有一個(gè)冗余節(jié)點(diǎn)的部件故障，不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可操作性造成影響。

石灰石-石膏濕法脫硫工藝過(guò)程是一個(gè)多變量強(qiáng)禍合的連續(xù)過(guò)程。考慮到實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和廠方現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行性能，經(jīng)過(guò)詳細(xì)的研究和反復(fù)比較論證，系統(tǒng)主要采用相對(duì)成熟的經(jīng)典數(shù)字PID調(diào)節(jié)器作為基本的控制算法。根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際狀況，對(duì)一些重要回路采用了經(jīng)典過(guò)程控制理論中的比值調(diào)節(jié)控制和串級(jí)調(diào)節(jié)控制。整個(gè)系統(tǒng)的軟件編制流程如圖3所示。

I/0板卡采集監(jiān)控需要的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字量和模擬量信號(hào)，首先經(jīng)過(guò)DRIVE（驅(qū)動(dòng)塊）處理。被WinCC（上位機(jī)）直接監(jiān)控的數(shù)字量或模擬量，通過(guò)MEASMON（監(jiān)視塊）傳送給WinCC.一些設(shè)備量傳送給CFC（設(shè)備塊）。CFC就是控制系統(tǒng)中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如閥門、電機(jī)等的模擬模塊，在系統(tǒng)軟件的類庫(kù)中預(yù)編好了大量的此類模塊，可以根據(jù)具體需要直接拿出來(lái)用。用于順序控制各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制量則傳遞給SFC（順控塊）。SFC就是根據(jù)需要編寫的設(shè)備順序控制模塊，采用流程圖的方式，可以很方便地編寫。所有采集到的數(shù)字量或模擬量信號(hào)都可以傳送到上位機(jī)WinCC界面進(jìn)行監(jiān)控。

3.2 監(jiān)控級(jí)

監(jiān)控級(jí)運(yùn)行CSADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和控制軟件（監(jiān)控組態(tài)軟件）完成煙氣脫硫系統(tǒng)監(jiān)控與管理以及過(guò)程優(yōu)化數(shù)學(xué)模型運(yùn)算。監(jiān)控級(jí)包括：1臺(tái)工程師站，用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，編程和調(diào)試；2臺(tái)操作員站（一主一備），均采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，并安裝Winc6.0監(jiān)控軟件，用于操作人員對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控范圍包括：（1）現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的啟停操作及運(yùn)行狀態(tài)。（2）煙氣脫硫控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)。（3）脫硫除塵后煙氣中煙塵、5認(rèn)排放濃度。整個(gè)系統(tǒng)功能范圍內(nèi)的全部報(bào)警項(xiàng)目可在顯示器上顯示并可在打印機(jī)上打印，報(bào)警范圍包括：（1）吸收塔入口煙溫過(guò)高，出口煙溫過(guò)低。（2）吸收塔進(jìn)、出口壓差過(guò)大。（3）循環(huán)池、漿化池、維修池、泥漿池液位過(guò)高或過(guò)低。（4）循環(huán)池PH值過(guò)高或過(guò)低。（5）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中跳閘。（6）煙氣出口含硫、含塵量過(guò)高。

3.3 上一級(jí)監(jiān)控和管理級(jí)

上一級(jí)監(jiān)控和管理級(jí)由實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)（SIS）和計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)（MIS）兩部分組成。煙氣脫硫控制系統(tǒng)作為發(fā)電機(jī)組正常安全生產(chǎn)的一部分，必須與機(jī)組中其它相關(guān)控制系統(tǒng)及管理系統(tǒng)交換生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，必須接受管理系統(tǒng)的生產(chǎn)指令，因此要求煙氣脫硫系統(tǒng)的SCADA控制系統(tǒng)應(yīng)有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，工業(yè)以太網(wǎng)是目前工控界最流行的局域網(wǎng)技術(shù)，市場(chǎng)占有率高達(dá)80%。它具有良好的數(shù)據(jù)開放性和擴(kuò)展性，能夠在系統(tǒng)不停機(jī)的情況下與其它程控系統(tǒng)通訊。系統(tǒng)采用NETDDE方式通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)交換數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)的基本功能

脫硫裝置采用集中管理分散控制的控制系統(tǒng)，其功能包括數(shù)據(jù)采集和處理（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）及聯(lián)鎖保護(hù)、脫硫廠用電源系統(tǒng)監(jiān)控等。

4.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）將連續(xù)采集和處理所有與系統(tǒng)有關(guān)的重要測(cè)點(diǎn)信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，以便及時(shí)向操作人員提供有關(guān)的運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。一旦發(fā)生任何異常工況，將及時(shí)報(bào)警，提高系統(tǒng)的可靠性。DAS將包括以下功能：顯示（包括操作顯示、成組顯示、棒狀圖顯示、趨勢(shì)顯示、報(bào)警顯示等）、制表記錄（包括定期記錄、追憶打印、跳閘一覽記錄等）、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索、性能計(jì)算。

4.2 模擬量控制系統(tǒng)（MCS）

模擬量控制系統(tǒng)（MCS）主要包括：增壓風(fēng)機(jī)入口壓力控制、石灰石漿液濃度控制、石膏漿排出量控制，除上述主要閉環(huán)控制回路外，還有旁路檔板差壓控制，工藝水槽、石膏漿液池、漿化池、維修池液位控制，石膏漿液池州值控制，廢水處理系統(tǒng)等閉環(huán)控制回路。

4.3 順序控制系統(tǒng)（SCS）

順序控制系統(tǒng)（SCS）根據(jù)工藝要求可分為5個(gè)功能組即煙氣系統(tǒng)功能組；吸收塔功能組；石膏脫水系統(tǒng)功能組；石灰石漿制備系統(tǒng)功能組；廢水處理系統(tǒng)功能組。功能組控制包括本功能組內(nèi)所有子組控制、聯(lián)鎖保護(hù)、冗余設(shè)備的自動(dòng)切換及相關(guān)電動(dòng)設(shè)備的單獨(dú)控制。

4.4 聯(lián)鎖、保護(hù)與報(bào)警

根據(jù)工藝流程的運(yùn)行條件設(shè)置必要的聯(lián)鎖。有效的聯(lián)鎖能使設(shè)備在事故工況下自動(dòng)切除。此外，事故工況能立即通過(guò)報(bào)警系統(tǒng)提示給運(yùn)行人員，并通過(guò)打印機(jī)打印。重要的聯(lián)鎖信號(hào)的交換采用硬接線，對(duì)重要的信號(hào)采用冗余設(shè)置。系統(tǒng)運(yùn)行超過(guò)限制值時(shí)，報(bào)警并打印出來(lái)。

5 系統(tǒng)工藝參數(shù)的檢測(cè)與控制

5.1 主要工藝參數(shù)的檢測(cè)

為了防止原煙氣Sq溶于凝結(jié)水腐蝕煙道壁，原煙氣溫度必須大于120 ℃；為了防止吸收塔內(nèi)漿液溫度過(guò)高，且原煙氣溫度要小于180 ℃；在FGD系統(tǒng)原煙道和凈煙道上均裝有煙氣溫度測(cè)量元件，并采用三取二測(cè)量方式。FGD系統(tǒng)主要檢測(cè)參數(shù)還有FGD出入口煙氣壓力、旁路擋板差壓、原煙氣S02濃度、原煙氣O2濃度、凈煙氣S02濃度、凈煙氣O2濃度、凈煙氣煙塵濃度、增壓風(fēng)機(jī)出入口壓力、石灰石漿液池液位、石灰石漿液密度、石灰石漿液流量、吸收塔循環(huán)池液位、石膏漿密度、石膏漿pH值、沉降箱pH值、中和pH值、石灰漿密度等。

5.2 循環(huán)池液位控制

水池液位控制有兩條基本要求。（1），水池不能過(guò)滿，產(chǎn)生溢出。如不這樣，不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)嚴(yán)重污染周邊環(huán)境。（2），不能流空，產(chǎn)生斷流。否則會(huì)對(duì)煙氣脫硫工藝產(chǎn)生嚴(yán)重影響，使煙氣脫硫工藝過(guò)程無(wú)法正常進(jìn)行。由于受煙氣脫硫工藝流程的影響，液位的變化不是很穩(wěn)定。如果液位控制全憑現(xiàn)場(chǎng)操作人員根據(jù)系統(tǒng)工藝流程，人為地手動(dòng)或電動(dòng)操作水池的進(jìn)出口閥門來(lái)實(shí)現(xiàn)液位控制，使其液位保持在正常的工作狀態(tài)范圍內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員在工作中就要時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液位的變化，不得有半點(diǎn)疏忽，這樣就較大地增加了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且容易發(fā)生事故.因而文中采用德國(guó)E+H公司的FMU40E超聲波液位計(jì)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和西門子公司的57-40PLC組成控制回路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水池液位的自動(dòng)控制。當(dāng)檢測(cè)到液位過(guò)高時(shí)關(guān)閉電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，停止對(duì)水池的供水.當(dāng)檢測(cè)到液位過(guò)低時(shí)開啟電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，恢復(fù)對(duì)水池的供水。整個(gè)控制回路簡(jiǎn)單、可靠、運(yùn)行穩(wěn)定。

5.3 石灰石漿液流量控制

由于鍋爐負(fù)荷要經(jīng)常調(diào)整，燃煤品質(zhì)時(shí)好時(shí)壞，因此進(jìn)入吸收塔的煙氣量、煙氣含硫量隨時(shí)在變，要求吸收劑石灰石漿液加入到吸收塔的量也隨之調(diào)整。可以通過(guò)控制物料平衡的思路來(lái)解決以上問(wèn)題，如果能夠控制石灰石漿液加入量與吸收二氧化硫需要的石灰石漿液量始終相等，那么脫硫系統(tǒng)就會(huì)在最理想的狀態(tài)下運(yùn)行。因此可用煙氣中需要脫除的二氧化硫量換算出需要加入的石灰石漿液補(bǔ)給流量作為流量控制的給定值來(lái)控制流量調(diào)節(jié)閥的開度。用該值與石灰石漿液流量表指示值比較來(lái)控制石灰石漿液流量調(diào)節(jié)閥的開度，可以使石灰石漿液加入量準(zhǔn)確的跟蹤煙氣的變化。

5.4 石灰石漿液濃度控制

石灰石漿池濃度的控制是實(shí)現(xiàn)整個(gè)物料平衡控制的前提，本FGD系統(tǒng)中要求控制在30%（重量濃度）左右。石灰石漿液濃度的控制涉及到兩個(gè)控制回路，一個(gè)是通過(guò)調(diào)節(jié)漿池補(bǔ)水流量來(lái)控制漿池液位的控制回路；另一路是通過(guò)控制給料機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)加入的石灰石粉量從而控制漿液濃度，使?jié){液濃度穩(wěn)定在30%左右。石灰石漿池濃度控制的過(guò)程是：（1）全開補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥向漿池注水到3 m液位。（2）啟動(dòng)石灰石漿液泵、開啟回流閥，讓漿池內(nèi)的液體打循環(huán)，漿液濃度表投運(yùn)。（3）漿池液位控制回路和漿液濃度控制回路投運(yùn)。

5.5 增壓風(fēng)機(jī)壓力控制

為保證鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)調(diào)節(jié)鍋爐引風(fēng)機(jī)后的增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)向葉片的開度進(jìn)行壓力控制，保持增壓風(fēng)機(jī)入口壓力的穩(wěn)定。為了獲得更好的動(dòng)態(tài)特性，可引入鍋爐負(fù)荷和引風(fēng)機(jī)狀態(tài)信號(hào)作為輔助信號(hào)。在FGD煙氣系統(tǒng)投入過(guò)程中，需手動(dòng)協(xié)調(diào)控制煙氣旁路擋板門及增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)向葉片的開度，保證增壓風(fēng)機(jī)入口壓力穩(wěn)定；在旁路擋板門關(guān)閉到一定程度后，壓力控制閉環(huán)投入，關(guān)閉旁路擋板門。為保證系統(tǒng)的可靠，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力采用三通道測(cè)量。將增壓風(fēng)機(jī)的入口原煙氣壓力的測(cè)量值和設(shè)定值相比較，偏差經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后來(lái)調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)入口動(dòng)葉的轉(zhuǎn)角，將增壓風(fēng)機(jī)的入口壓力控制在設(shè)定值。為了優(yōu)化增壓風(fēng)機(jī)壓力控制回路的調(diào)節(jié)性能，引入鍋爐負(fù)荷信號(hào)作為前饋控制信號(hào)，當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)將同時(shí)調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)的出力，可以減少引風(fēng)機(jī)后至FGD進(jìn)口段煙氣的壓力偏移。增壓風(fēng)機(jī)的控制包括：增壓風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油、調(diào)節(jié)油及密封空氣的加熱控制；增壓風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油泵自動(dòng)切換及單獨(dú)控制；增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)油泵自動(dòng)切換及單獨(dú)控制；增壓風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油冷卻風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換及單獨(dú)控制；增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)油冷卻風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換及單獨(dú)控制；增壓風(fēng)機(jī)液壓制動(dòng)系統(tǒng)控制。

5.6 原/凈煙氣溫度控制

通過(guò)控制再熱器進(jìn)口蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度，控制蒸汽流量來(lái)達(dá)到控制凈煙氣溫度的目的。GGH的控制包括：GGH轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)裝置單獨(dú)控制；徑向密封系統(tǒng)控制；密封風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換及單獨(dú)控制；凈煙氣密封系統(tǒng)控制；壓縮空氣吹掃控制；高壓水沖洗控制；低壓水沖洗控制；GCH停運(yùn)保養(yǎng)控制。

5.7 除霧器沖洗控制

為了防止堵塞，必須對(duì)除霧器進(jìn)行定期沖洗。除霧器沖洗為順序控制，按一定的順序?qū)ΤF器粗分離器和葉片式分離器的進(jìn)、出口側(cè)進(jìn)行沖洗，每一側(cè)沖洗管路上有噴水器和相應(yīng)的沖洗電動(dòng)蝶閥，這些電動(dòng)蝶閥按一定的間隔時(shí)間輪流開關(guān)，在程序中設(shè)定沖洗間隔時(shí)間，與實(shí)際累計(jì)的間隔時(shí)間進(jìn)行比較，當(dāng)累計(jì)的間隔時(shí)間到達(dá)設(shè)定的間隔時(shí)間時(shí)，沖洗程序中相應(yīng)的電動(dòng)蝶閥打開，沖洗開始，同時(shí)，間隔時(shí)間累計(jì)器復(fù)置0，當(dāng)沖洗完畢后，新的間隔時(shí)間開始累計(jì)，從而進(jìn)入下一次循環(huán)。

6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在對(duì)FGD控制系統(tǒng)進(jìn)行編程時(shí)，采用結(jié)構(gòu)化風(fēng)格，將整個(gè)控制系統(tǒng)分解成功能上相對(duì)獨(dú)立的19個(gè)部分，通過(guò)19個(gè)控制功能塊來(lái)加以編程控制。這19個(gè)功能塊各自獨(dú)立，自成體系，都可以單獨(dú)運(yùn)行。最后，通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)組織塊將這19個(gè)控制功能塊及另外編寫的49個(gè)中斷動(dòng)作功能塊組成一個(gè)整體，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)FGD系統(tǒng)的可靠、有效的實(shí)時(shí)監(jiān)控。采用這樣的結(jié)構(gòu)，最大的優(yōu)點(diǎn)在于其有利于整套控制系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)，可以根據(jù)工藝的需要很方便地將某一部分控制功能從原控制系統(tǒng)中剝離出來(lái)，也可以隨著工藝的發(fā)展很方便地加入其他控制功能，從而大大提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的可維護(hù)性與可擴(kuò)展性。

FGD控制系統(tǒng)在啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)，有大量設(shè)備的動(dòng)作，而且不同的設(shè)備有不同的動(dòng)作要求。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，要求所有用于管道、煙道沖洗的泵和閥門都必須關(guān)閉，而且關(guān)閉順序是先關(guān)泵，延時(shí)一定時(shí)間后再關(guān)閥門，然后再按要求啟動(dòng)工作回路設(shè)備，此時(shí)的啟動(dòng)順序?yàn)橄乳_閥門，延時(shí)一定時(shí)間后再開泵。系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，在工作設(shè)備停下后，管道、煙道沖洗設(shè)備以及防止?jié){液沉淀的輔助設(shè)備均需按順序啟動(dòng)。系統(tǒng)主程序流程圖如圖4所示。

7 結(jié)語(yǔ)

本文基于現(xiàn)有熱工自動(dòng)化系統(tǒng)，結(jié)合筆者對(duì)系統(tǒng)的研究，提出了新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，系統(tǒng)方案是否可行還需實(shí)踐檢驗(yàn)。

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