300MW 循环流化床控制

单击此处编辑母版样式,单击此处编辑幻灯片母版样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,*,300MW,循环流化床机组控制技术应用研究,2008,年,4,月,刘友宽,流化概念,当流体向上流过颗粒床层时，其运动状态是变化的，当流速增加到摩擦力使颗粒在床层中自由运动，具有许多类似液体性质，称流态化,概述,300MW CFB,机组国内的应用情况,300MW CFB,机组控制难点分析,首台国产化,300MW CFB,机组的工程建设概况,300MW CFB,机组的控制技术特点,CFB,锅炉概述,双布风板、单炉膛,外置床技术,灰循环回路和分离器,给煤系统和脱硫系统,防磨与绝热措施,300MW,循环流化床（,CFB,）锅炉控制对象,300MW CFB,锅炉工艺简图,300MW CFB,机组的控制技术特点,300MW CFB,机组控制技术特点,采用,DCS,作为主控系统,针对控制对象的大滞后、控制对象的强耦合、非线性的控制策略,300MW CFB,机组特殊控制应用技术简介,主汽过热度、参数变化率实时计算方法,防止模拟量测温保护误动的自定义模块实现方法,复杂参数的计算,软光字牌实现方法,DCS,控制器控制周期测试方法,DEH,汽机模型建立及仿真,复杂参数计算,汽包水位单室平衡容器差压测量原理,由差压平衡原理有：,D,P,=,C,gL-,W,g(H+M)+,S,g(L-M-H),H=,C,gL-D,P,-,W,gM-,S,g(L-M)/(,W,g-,S,g),，其中,C,正压端测量筒至负压水平取样端的正压侧冷凝水密度，为,T,的函数，若未设计，通常取,60,、额定汽包压力下的对应值,W,汽包饱和水密度，为,P,D,的函数,S,汽包饱和蒸汽密度，为,P,D,的函数,复杂参数计算,主汽流量计算公式,水蒸汽流量计算公式,风量公式,给水流量,300MW CFB,机组特殊控制应用技术简介,DEH,汽机模型建立及仿真,300MW CFB,机组特殊控制应用技术简介,DEH,汽机模型建立及仿真,300MW CFB,机组特殊控制应用技术简介,DEH,汽机模型建立及仿真,300MW CFB,机组特殊控制应用技术简介,变参数调节在燃料等控制系统中的应用,燃料控制系统,一、二次风量设定值对煤质的修正,机组自动控制系统控制策略的研究与应用,DCS,自动控制开关量逻辑设计特点,跟踪和无扰,自动调节完善的开关量逻辑,调节输出带多执行单元的自动分配功能,机组自动控制系统控制策略的研究与应用,机炉协调控制系统,直接能量平衡（,DEB,）协调控制方式,汽机侧与锅炉侧的负荷表示 与联系,一种新的锅炉蓄热系数算法,经典,DEB400,协调控制的锅炉指令算法,机组自动控制系统控制策略的研究与应用,机炉协调控制系统,经典,DEB400,协调控制的不足,经典,DEB400,协调控制的改进,基于,DEB,的首台国产化,300MW CFB,机组的协调控制,机组自动控制系统控制策略的研究与应用,机炉协调控制系统,300MW CFB,锅炉自动控制的特点,蓄热量大、滞后大，动态响应慢,300MWCFB,锅炉,300MW,常规煤粉炉,蓄热系数,(MWS/,MPa,),8300,7000,给煤量增加到,锅炉负荷变化时间,6,分钟,0.5,分钟,机组自动控制系统控制策略的研究与应用,协调控制在,300MW CFB,机组大范围连续滑压变负荷曲线,1,负荷从,180MW,以,4.5MW/Min,炉跟机协调滑压方式升至,270MW,，实际负荷变化率也为,4.5MW/Min,，主汽压力偏差为,-0.8,，,+0.3MPa,，其它各项主参数偏差都在允许变化范围内，达到,AGC,试验要求,机组自动控制系统控制策略的研究与应用,协调控制在,300MW CFB,机组大范围连续滑压变负荷曲线,2,负荷从,300MW,以,4.5MW/Min,协调滑压方式降至,150MW,，实际负荷变化率也为,4.2MW/Min,，主汽压力偏差为,-0.5,，,+0.8MPa,，其它各项主参数偏差都在允许变化范围内，达到,AGC,试验要求,300MW,CFB,机组,协调控制系统,第二类协调控制方式的,协调方式,以,3%ECR/MIN,设定负荷变化率、,15%ECR,的负荷变动曲线记录。实际负荷变化率达,2.9%ECR/min,，压力偏差为,-0.57,，,0.01MPa,，各项指标,满足要求,300MW,CFB,机组,协调控制系统,第二类协调控制方式的在,协调方式,做,18MW,的一次调频动态试验曲线，此时锅炉指令采用原经典的,DEB400,算法，且在定压方式下试验，煤量变化了,120t/h,，若为滑压方式会变化会更多。主汽压力变化了,0.4MPa,300MW,CFB,机组,协调控制系统,第二类协调控制方式的在,协调方式,做,18MW,的一次调频动态试验曲线，此时锅炉指令采用改进的算法，且在滑压方式下试验，煤量变化了,60t/h,，主汽压力变化了,0.5MPa,300MW,CFB,机组,协调控制系统,双床床压偏差自动控制特点,300MW CFB,锅炉采用裤叉型双燃烧室（常简称床），燃烧室上部是连通的，实际运行时两床中的物料流化后存在动态交换,一次风经母管从两燃烧室底部分别进入，流化两床的物料，进行循环燃烧,为保证锅炉的安全、经济燃烧，降低厂用电率消耗，必须要控制好燃烧室下部差压（床压）在合适值,但基于上述工艺流程设计，给控制带来以下问题：双床床压的无自平衡能力状态，当双床某侧的物料因动态流化使床压增高，若床的入口一次风调门保持不动，则床压高的一侧阻力增大使进入的一次风量减小，另一侧的一次风量增大使物料吹离本侧，形成正反馈的“雪崩”现象，发生所谓的“翻床”,为防止翻床必须控制双床的入口一次风量，根据双床床压偏差，调整两床一次风量，使两床床压偏差趋于零，同时要保证总一次风量与负荷相适应,300MW,CFB,机组,协调控制系统,第一类双床床压偏差自动控制系统,两台一次风机入口导叶调节总一次风量，燃烧室入口一次风门调节一次风压和两侧一次风量偏差,运行时需人工不断设置压力定值和风量偏差定值，若设置不当或调整不及时，可能造成风量低保护动作、翻床等事故发生,300MW,CFB,机组,协调控制系统,第二类双床床压偏差自动控制系统,双床床压全自动控制，两台一次风机入口导叶调节一次风母管与两床平均床压之差，两侧燃烧室入口一次风门构成串级调节，主调量为两床床压偏差，副调量为各自的一次风量,调节全自动化，安全可靠，无需人工干预,，只要排渣及时不使床压过高，就可长期稳定运行,分配控制,提出一种新的自定义分配控制算法，在,CFB,锅炉主要模拟量控制系统中得到广泛应用,概念：分配控制是应用在同类设备共同调节的系统中，互相间的协作控制。,a.,系统自动控制状态下手动偏置的无扰设置。,b.,自动适应同类设备共同调节时，不同运行方式时的调节参数。,c.,自动适应设备失效时的取消分配。,d.,系统投备用设备调节的自动跟踪。,e.,偏值的自动调节输入。,分配控制,应用效果,a.,正常运行时分配精度极高、响应时间快速、算法组合灵活高效,b.,极端工况下，如,RB,工况下和大负荷扰动工况下有极佳的控制性能,c.,新算法更能能适应,CFB,锅炉的特殊要求,分配控制,实例：分配父模块组态图,分配控制,实例：分配子模块组态图,分配控制,实例：采用分配控制的汽包水位调节在负荷变动过程中的趋势图。水位调节偏差为,-18,25mm,，比要求指标,-40,40mm,高,FSSS/SCS,控制逻辑重点介绍,FSSS/SCS控制逻辑,特,点,均属于开关量逻辑,设备控制逻辑由设备级、子组级和功能组级逻辑组成,FSSS,逻辑重点介绍,300MW CFB,机组上,FSSS,（炉膛安全监控系统）的主要控制逻辑,锅炉跳闸,MFT,风燃器油枪,OFT,床上油枪,OFT,给煤管线跳闸,锅炉吹扫,FSSS,逻辑重点介绍,锅炉跳闸逻辑保护逻辑条件（以大唐开远电厂为例）,汽包水位低,III,值,燃烧室压力高高,燃烧室压力低低,进入回料阀流化风量低,分离器温度高高,分离器温度高且给水泵全停,引风机全停,一次风机全停,高压流化风机全停,手动锅炉跳闸,FSSS,逻辑重点介绍,锅炉跳闸逻辑保护动作后的输出控制,联动,MFT,回路,联跳一次风机,联跳高压流化风机,联关过热器和再热器减温水,联跳汽机,联关外置床锥形阀,联关外置床触动风阀,联关回料阀触动风阀,联关冷渣器排渣阀,FSSS,逻辑重点介绍,MFT,（主燃料跳闸）保护逻辑条件,汽包水位高,III,值,汽包水位低,III,值,燃烧室压力高高,燃烧室压力低低,总风量低于,25%,失去燃料,左或右侧一次风量低于临界流化风量,进入回料阀流化风量低,分离器温度高高,燃烧室温度高高（左）,燃烧室温度高高（右）,床温低于,600,且已投煤，但风道燃烧器和床上油枪均没有投入运行,任一一次风机跳闸且一次风量小于临界流化风量,分离器温度高且给水泵全停,空预器跳闸,引风机全停,二次风机全停,高压流化风机全停,汽机跳闸,手动,MFT,锅炉跳闸,FSSS,逻辑重点介绍,MFT,保护动作后的输出控制,联跳,#1,、,#2,、,#3,、,#4,给煤管线,联停床下和床上燃烧器,联停吹灰器,联停石灰石系统,触发风燃器,OFT,触发床枪,OFT,联关定排,联关连排,联关冷渣器锥形阀,FSSS,逻辑重点介绍,给煤管线跳闸保护逻辑条件,丧失同侧两条给煤管线两分钟后给煤量未降低至,30t/h,分离器出口温度,1050,燃烧室上部温度,1050,且总燃料量,30%,燃烧室中部温度,1050,且回料阀锥阀开度,90%,燃烧室中部温度,650,且无燃油支持,燃烧室差压,6KPa,FSSS,逻辑重点介绍,风燃器,OFT,逻辑条件,MFT,联动,燃油压力低,2,值,雾化空气压力低,2,值,油角总阀关闭,手动,OFT,风燃器,OFT,动作后输出控制,关各燃油管路的油角总阀,关油角阀,关雾化阀,退出油枪,风燃器,OFT,复位条件,吹扫完成或,床枪运行或有给煤机时，可手动复位,FSSS,逻辑重点介绍,床枪,OFT,逻辑条件,MFT,联动,燃油压力低,2,值,雾化蒸汽压力低,2,值,油角总阀关闭,手动,OFT,床枪,OFT,动作后输出控制,关各燃油管路的油角总阀,关油角阀,关雾化阀,退出床枪,床枪,OFT,复位条件,吹扫完成或,风燃器运行或床温大于,650,时，可手动复位,FSSS,逻辑重点介绍,锅炉吹扫条件,至少一台引风机运行,至少一台一次风机和至少一台二次风机运行,至少启动一台流化风机，并确保各回料阀的流化风管线有足够的风量,总风量不小于,30%,无燃料进入炉膛,电除尘已停,燃烧室下部温度低低,无,MFT,条件,吹扫完成时间,5+X,分钟，按分离器出口温度,T,选择,T30,，,X,10,分钟,30T200,，,X,5,分钟,200T350,，,X,3,分钟,T350,，,X,0,分钟,SCS,逻辑重点介绍,对通用控制逻辑的优化措施,对采用模拟量温度测点作为保护的设备，应用了测量值的质量码好、测量值变化率合适与测量值超高限的三个条件与的关系进行判断的延时输出，减小因测温元件接线接触不好、受干扰等产生的误动。,对采用就地单个开关量（,DI,）直接联锁或保护启,/,停设备的逻辑，普遍采用开关量延时方式来滤波，防止测点的波动和干扰误动,采用脉冲的多条件应用规则。“或”关系条件的脉冲，加在或条件输入端；“与”关系条件的脉冲，加在与条件输出端,采用设备级逻辑是“手动允许启,/,停条件闭锁联锁启,/,停”并带保护启,/,停的方式，要注意保护条件不要联接至联锁条件输入，以免受手动条件限制。,理清楚保护逻辑的层次。保护逻辑须设在设备级内，不能只设在顺控逻辑的子组级、功能组级内。,结论,针对对首台国产化,300MW CFB,机组的控制对象特性，对,300MW CFB,机组的控制技术进行了大量的研究，主要在模拟量控制系统的控制策略和,FSSS,、,SCS,等的开关量控制逻辑上做了大量工作，取得了一些成果，主要关键技术和创新点体现在以下