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流化床燃烧工艺是一种新型、清洁的燃烧工艺,在锅炉电站领域上应用越来越普遍。采用这种工艺的锅炉称为循环流化床锅炉,简称CFBB(CirculatingFluidizedBedBoiler)。它是一个分布参数、多变量耦合的控制对象,尤其是锅炉的燃烧系统,被控对象动态特性更为复杂,常规的控制方案,很难达到好的效果。目前国内循环流化床锅炉自动控制水平还普遍较低,还没有一套全面的、成熟的自动控制系统。本文结合山东某热电厂具体工程项目,针对循环流化床锅炉控制特性,设计一套基于DCS的循环流化床锅炉自动控制系统,旨在对提高流化床锅炉热工自动控制水平作有益实践。
从系统理论角度出发,本文把循环流化床锅炉控制系统分为两个大的子系统——燃烧系统和汽水系统,然后它们又分为相应的几个子系统,针对不同的控制对象,采取不同的控制策略。文章主要分析研究了燃烧系统中的床层温度控制系统和主蒸汽压力控制系统,由于燃烧系统一直是锅炉控制中的难点和热点,也是本文的重点之一。在流化床床层温度控制中,采用了模糊控制技术;在主蒸汽压力控制中,采用了基于仿人智能控制原理的模糊控制技术,并做了仿真试验。汽水系统主要分析了汽包水位和主蒸汽温度的动态特性,采用了串级控制方案,并给出工程整定方法。
基于ABBIndustrialItDCS具有高可靠性、易于操作性、维护方便、开放性及易于扩展等特性,本文以此系统作为整个控制框架,融入各回路的具体控制算法。设计了一套全冗余的集散控制系统,应用了profibus现场总线、工业以太网及OPC接口技术,保证了系统的控制实时性和信息的无缝连接。而且对DCS系统具体硬件配置、组态软件、通讯配置以及冗余设计都做了阐述,目的使本控制系统对今后循环流化床锅炉控制设计起到一定借鉴作用。
该自动控制系统实现了数据采集、模拟量调节、顺序控制和炉膛安全监控功能,达到了锅炉控制要求。本文分析燃烧系统时,只抓住主要因素,没考虑其他耦合因素,虽能满足工程需要,但控制精度不高。这为今后留下一个研究课题——智能解耦。