低温省煤器在300MW火电机组的控制方式.pdf

置 墨 D o i l 0 ． 3 9 6 9 4 ． i s s n ． 1 6 7 1 - 1 0 4 1 ． 2 0 1 3 ． 0 3 ． 0 0 8 日 邃盐 墨日 低温省煤器在3 O O MW火电机组的控制方式 帐 磊 宁夏大坝发电有限责任公司，青铜峡 7 5 1 6 0 7 摘要本文介绍了锅炉空预器出口处加装低温省煤器的原理及设计的基本思路，分析了宁夏大坝发电有限责任公司撑 2 锅炉 低温省煤器的控制策略，提出控制系统设计时的问题及其解决方法。 关键 词低温省煤器； 自动控制；联锁；D CS 中图分类号T M6 2 1 ． 6 文献标志码A The c o nt r ol m ode o f l o w t e m pe r at ur e bo iler e c o no mi z e r i n 3OOMW The r m a l po wer uni t ZHAN G Le i Ni n g x i a Da b a P o we r Co ． ， L t d ． ， Qi n g t o n g x i a 7 5 1 6 0 7 ， Ch i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e p r i n c i p l e a n d t h e d e s i g n t h o u g h t o f in s t all i n g t h e l o w t e mp e r a t u r e b o i l e r e c o n o miz e r i n t h e e x i t o f t h e b oi l e r ai r p r e h e a t e r ． It als o a n a ly s e s t h e c o n t r o l s t r a t e g y o f井 2 l o w t e mp er a t u r e b o i l e r e c o n o miz e r ． F i n a l ly i t p r e s e n t s p r o b l e ms o f d e s i g n i n g t h e c on t r o l s y s t em a n d t h e s o l u t i o n ． Ke y wor d s l o w t e mp e r a t u r e b o i l e r e c o n o miz e r ； a u t o ma t ic c O n t r OI i n t e r 1 0 c k DCS O 引言 宁夏 大坝发 电有 限责任公 司 2 机组 所使用 的锅炉系 巴 布科克 威尔科克斯 B W有限公司生产制造的1 0 2 5 T ／ H 亚 临界参 数一 次中 间再 热 、自然循 环 、固态 排渣 、平衡 通风 、单锅筒锅炉⋯。固态排渣 ，钢架紧身封闭全悬吊结 构，尾部烟道呈倒L 型布置，炉膛内膜式水冷式结构 ，炉 膛上方布置屏式过热器，折焰角上方有二级高温过热器， 在水平烟道处布置了垂直再热器 ，尾部竖井 由隔墙分成两 个烟道，前面布置水平再热器 ，后部为一级过热器和省煤 器 。在分烟道底 部设置 了烟气调 节挡板 。用来 分流炯气 量 以保证控制负荷范围内的再热蒸汽出口温度 ，炯气通过挡 板后又汇集到一起，经两个尾部烟道引入左右各一的回转 式空预器，再通过左右两个烟道分四路引入2 台电除尘器。 该 炉设计燃 料为磁窑 堡烟煤 ，采 用正压直 吹式 中速磨 煤系统 ，前后墙对冲式燃烧方式，并配制了B W标准的双 调风型旋流燃烧器。设计煤种为宁夏灵武煤矿烟煤 ，制粉 系统由5 台Z G M9 5 G 型中速磨组成。 l 系统简介 低温 省煤器布置 在空预器 之后 、除尘器之前烟 道内 ， 分 甲 、乙侧布置2 台低温 省煤 器 ，每台省煤 器出 口分别与除 尘器 两个 分烟道相连 。采用H型翅片管 ，双管 圈 、顺 列 、 逆流布置，每台低温省煤器分j组换热面，每组换热面设 进 出 口分联箱 ，通过截 止 阀与 总联 箱连接 ，方便单组换 热 面泄漏时进行切除 。分联箱 、总联箱设排气 阀及放水 阀。 低温省煤 器工质取 自 7 低加 出 口，取水 温度8 5 ℃ ，回 水至 6 低加出口，回水温度为1 3 0 C，为保证低温省煤器进 口水温为设计的1 1 0 ℃，在进出口管路间设置热水再循环系 欢迎订 阅 欢迎撰稿 欢迎发布产品广告信息 统 。为克服 系统阻力 ，保证 正常 回水 ，进水管道设 计两 台 增压泵 ，运行方式为一运一备 。 2 低 温省煤器的重要测点及 作用 运行增压泵频率、转速 、变频器的指令、泵的电流等 信号 ，⋯口水压 ，确保凝结水经过低温省煤器后可以回到 5 低压加热器；进出口烟气压差的监视 ，提醒运行人员及 时进行系统吹灰 ，避免积灰严重堵塞；水侧进出口差压、 入水 口流 量与 回水 口流量差 ，通 过差压及 流量表征 系统是 否有 泄漏 现象 】 。 3 D C S 控制系统控制策略设计 低温省煤器运行参数的稳定与外界负荷的变化和低温 省煤 器 内部 因素的改变 有着密切 的关 系 。低 温省煤器 只要 上述测点任何一个变动 ，均会影响运行 的稳定及安全性 ， 因此 ，必须对低温省煤器进行一系列的控制和调节，使低 温省煤 器 的参数 与外界 的变动或 内因的改变相适应 ，实现 安全 和经济 的运 行 。低温 省煤器运行 时 ，必须控制 水温 、 水量在允许的范 围内，以确保安全经济供水 ，满足需要。 3 ． 1 增压 泵的控制 3 ． 1 ． 1 增压泵的联锁控制 增压泵可在操作员站面面／ 就地进行启停操作。增压泵 故障或其出E l 水压低时联启另一台停运的增压泵。在操作 员站画面设 置增压泵 联锁投退按 钮 ，只有 当联锁投入 时才 实现增压泵的联锁功能_ 5 ] 。具体逻辑如 下 J 1 A 增压泵运 行时，其出口水压低延时5 秒联启B 增压泵；水压低信号由 泵出口压力变送器信号经判断送出，暂定为I MP a ；2B 增 压泵运行时，其出口水压低延时5 秒联启A增压泵；水压低 El C V0I - 2 0 201 3 NO． 3 31 日 递 虚墨日 信号 由泵l叶 I 口压 力变送器信号经判断送 ，暂定 为1 MP a ； 3A 增压泵故障，延时5 秒联启B 增压泵；故障信号由就地 电控箱送至D C S 系统 ；4B 增压泵故障，延时5 秒联启A 增 压泵；故障信号由就地电控箱送至D C S 系统。 3 ． 1 ． 2 增压泵变频器的控制 每 台增 泵设 置一 台 变频 器 ，可 进行 转速 调 节 。根 据设计 ，变频器的启停控制在就地电控箱内实现 ，由扩展 继 电器 送f 启停指令 ，随增压泵 的启 停而启停 。在 操作员 站画面上显示增压泵的频率 、转速 由频率折算而来 、 变频器的指令 、泵的电流等信号。变频器控制暂时采用手 动控制，由运行人员根据设备运行情况手动增减变频器指 令，从而改变增压泵的转速 ，控制增压泵。在低温省煤器 运行稳定后 ，根据运行实际情况，设计逻辑，投入增压泵 的 口压力自动控制。增压泵联启后 ，自动将增压泵变频 器 的输 指令置到 1 0 ％ 暂定 ，以保证系统正常运行 。 3 ． 2 吹灰枪控制 每台低温省煤器配置两支 定式吹灰器 ，由一个电动 门来控制。 自动吹灰 当某一台低温省煤器进 口烟气压差大 于3 0 0 P a F I ，发出光字报警信号 ，同时 自动打开相应的吹 灰器 电动门进行吹灰，吹灰时间为5 分钟。一次吹灰完成 后 ，不再 进行吹灰 ，由运行人员根据 实现情况 ，手 动进行 吹灰 ，主要是 防 止多次吹灰 ，导致 大量 蒸汽进行 尾部 烟道 中，对 电除布袋造成不好 的影响 。 定时吹灰每间隔6 小时，自动吹灰一次 ，吹灰时间 为5 分钟 。 在操作员站 面上显示吹灰器启动时间计时、吹灰时 间计 时 、吹灰蒸汽 力等信 号。 3 ． 3 光字报警信 号 低温省煤器系统共设置光字报警牌8 个，具体如下 增 泵 { 口压力低报警 暂定为2 MP a ，和相应的泵运行信 号相与送 ，在泵停运后信号不发。两台泵的出口压力低 信号相或，共用一个光字牌 ；A增压泵故障报警 A 侧 增压泵电控箱干接点信号 ；B 增压泵故障报警 B 侧增 压泵电控箱干接点信号 ；低温省煤器出口烟气温度低报 警，每台低省出口烟温j取中值后进行判断 温度设置值 1 2 0 ℃，曲台低省烟气温度低报警信号相或，共用一个光 字牌 ；低温省煤器进出烟气差压高报警 差压设置值 3 2 0 P a ，两台低省进出口烟气差压高报警信号相或 ，共用一 个 光字牌 ；低 温省煤器 吹灰 后进 口烟气 差压持续过高 报警 差乐持续高定值3 0 0 P a ，两台低省吹灰后进 出口烟 气差压持续 过高报警信号 相或 ，共用一个 光字牌 。当吹灰 时该信号不发，当停止吹灰后 ，若差压高于3 0 0 P a ，则发 该报警信号 ；低温省煤器水侧进出口差压过大 ，低温 省煤器泄漏报警 差压设置值1 5 0 K p a ，两台低省水侧进出 口差压过大，低温省煤器泄漏报警信号相或 ，共用一个光 字牌 ；低温省煤 器入水 口流量 与回水 口流量差距 过大 ， 低温省煤器系统泄漏报警 流量差值2 0 t ／ h ，低温省煤器入 32 EI C V0I ． 2O 2 01 3 No． 3 器 麦用 水 口流量 与 回水 口流量相 减取得该 信号 ，大于 2 0 t ／ h 或小 于一 2 0 t ／ h 发 出该信号 。 3 ． 4 自动调节控 制 1 低省人 口电动调节 阀 采用手动控制，当低温省煤器入口电动调节阀在设备 正常运行时 ，调节阀位于全开的状态，当出现两侧低温省 煤器 出口烟气 温度不一致 时 ，由运行人员通 过对调节 阀的 手动调整来保证两侧省煤器出口烟温的一致。 2低省再循环电动调节阀和低省出口电动调节阀的 控制 用来调节加热后的水再循环至入水 口的流量 ，使加 热的再循环水与引人 口水混合 ，来保证进入低温省煤器的 进水温度不低于1 1 0 ℃ 温度测点安装于增压泵出口母管 上 ，防止烟气形成结露对设备造成腐蚀。两个调节阀实 现差动控制 和磨组冷热 风挡 板原控制方式 相 同 ，差 动 系数暂定为1 1 。通过低省再循环电动调节阀的控制站对 P I D的设定值进行设定。两台设备均在 自动状态时 ，自动 回路工作在自动方式 ，进行差动 自动控制；一台设备在 自 动 ，另一台设备在手动时 ，投 自动的设备可实现 自动控 制 ，当操作手动状态的设备时 ，投 自动的设备差动跟踪控 制 ；两 台设备 均在 手 动状 态时 ，全 手 动控 制 ，无差 动 功 能 。在 自动方式 时 ，当泵 出 口母管水温 高于设定值 时 ，可 关小低省再循环电动调节阀，同时开大低省出口电动调节 阀；当泵出口母管水温低于设定值时，可开大低省再循环 电动调节阀，同时关小低省出 口电动调节阀。 当有一台 增压泵在运行时，低省再循环电动调节 阀的指令低限为 2 0 ％，当自动控制回路切手动且两台增压泵全停后，低省 再循环 电动调节 阀方可全关 】 。 3 ． 5 目前存在 的问题 由于系统内部空间和管路布置情况限制，目前无法在 系统内加装泄漏监控测点，但已考虑在以后的低温省煤器 系统管路设计中加入形同炉管泄漏系统所用设备 ，提供管 路泄漏检测手段。机组正常后需对低温省煤器的自动控制 回路进行扰动试验。 4 结束语 通过在空预器之后 、电袋除尘器之前烟道内增加低温 省煤器，大坝电厂 2 机组排烟温度明显下降，投运后夏季 额定负荷 工况下 ，电袋 除尘器人 15 I 低温省煤器 出 口 处 烟温 低于 1 3 0 ℃，大于烟气 露点 温度 。在很大 程度 上提高 了电除布袋的寿命 ，大大提高了除尘效果。提高了设备寿 命，节能环保效果显著 。公司计划将该技术推广到其他3 台机组上使用 ，控制策略也一并引用到其他机组上 。口 转 第3 0 页 日 遮 墨 日 故障类型、故障位置、故障激活方式等3 个故障模型屙I生 1 故障类型 用数组s h o r t T y p e C B [ 】 来描述。无人机中各硬件设备的 输入和输出都有一定的范围要求 ，短路和断路表示连续量 故障数组元素值，0 、1 表示开关量故障。 2 故 障位置 共有6 7 个飞行参 数在数据通 道 中传递 。为能够对 所有 的飞行参数进行数据故障处理，在数组B O O L P o s i t i o n _ C B [ ] 中给各个飞行参数分配一个确定的位置，如 d e fi n e P s i He a di ng _L C B 0／ ／ 航向角故障。 3 故障激活方式 它表示注入故 障的开始和停止时 间。用数组s h o r t A c t C B 【 ] 来描述 ，当a c t C B [ h P A R ] 赋值为0、1 、2 时，分别表 示为瞬时故障、间歇故障、永久故障。以上故障可由用户 手动触发 。 3实验结果及分析 采用动态注入故障方法 ，在目标系统运行期间，通过 自动触发机制或人工注入故障，使采集的数据或程序执行 的指令发 生变化 。采用两 台计 算机进行 服务器 与客户端通 信，以事件标志【7 形式完成动态注入过程。即将两台计算机 进行以太网连接 ，其中一台计算机作为宿主机 ，同时起到 控制平台作用 实现数据采集 、故障设置、故障注入 、结 果分析等功能 ；另外一台作为目标机，运行目标系统并 对 目标系统注入故障。故障注入流程如图2 所示。在表1 中 列出了随机进行的五组故障注入试验及其结果。 运行 目标应用程序 、r 机发送 故障注 入信息 1 日标 系统内注入故障 1r 收集数据信息 ’ ， 宿 生机显示结果 圈2动态故障注入流程 表1故障注入试验结果统计 组 故障实例 试验结果 别 故障位置 故障类型 故障模式 激活方式 注入前 注入后 l A D S 校验和 通讯量 校验和错 瞬时故障 正常 校验和错 2 A H R S 帧头 通讯量 帧头错 间歇故障 正常 帧头错 3 方向舵控制 连续 量 断路 永久故障 正常 无信号 4 襟翼反馈 连续量 短路 永久故障 正常 信号为0 5 无线电高度 连续量 拉偏偏移 永久故障 正常 信号异常 从测试的结果可以看到 软件故 障注入系统能够根 据试验者的试验 目的依据特定的故障模型生成故障注入实 30 EI C V0 I ．2O 201 3 N0． 3 量 麦 例 ，观察到故障注入实例在 目标系统中的传播过程 ，获得 了期望 的结果 。 4 结束语 本文针对无人机飞行控制系统复杂性强 、可靠性高 的特点 ，应用了容错计算机系统的软件故障注入技术，设 计 了一个 实用 的无人 机故 障注入系统 。系统通过 在无人机 飞行控制系统的通信总线上截断并采集飞行参数 ，并以软 件方式模拟飞行控制系统的硬件故障，监测无人机飞行控 制系统在寿命试验中的失效递进和传播过程。课题将软件 故障注入技术应用到无人机系统测试 中，能较好地考察无 人机飞行控制系统的故障检测 、系统可靠性和故障容错能 力 ，并以较低成本实现了硬件故障注入 ，降低了故障注入 的实施难度 和对 目标 系统的危 险系数 ，是 无人机 飞行 控制 系统性能评估的经济有效手段。口 参考文献 [ 1 】 徐 晓璐 ． 基于故障注入的嵌入式 系统测试研究 【 D】 ． 杭州 浙江大 学， 2 0 0 8 1 4 1 7 ． 【 2 ]何永彪 基于L i n u x 下的无人机软件故障注入与分析 系统研究 fD1 南京 南京航空航天大学， 2 0 0 7 5 6 ． [ 3 】李伯成 嵌入式系统可靠性设计【 M1 电子工业出版社， 2 0 0 6 3 5 3 6 【 4 】张贝蓓， 陈欣． 无人机动态测试 中的故障注入研究 工业控制计算 机，2 0 0 5 ， 5 9 1 0 [ 5 ]仉俊峰， 洪炳镕， 乔永强 基于软件方法故障注入系统 哈尔滨工业 大学学报，2 0 0 8 ， 6 8 7 3 8 7 6 ． [6 】 杨建新 ， 杨 明绪 ARI NC4 2 9 总线适 配器的设计 U 】 仪 器仪表用 户， 2 0 1 0 2 4 8 4 9 ． 【7 ] 范秀峰， 高康，黄韬．基 A1L I NC 4 2 9 总线系统通讯接口的设计 航 空计算技术， 2 0 1 1 ， 4 8 9 9 3 收稿 日期 2 0 1 3 0 4 - 0 2 作者简介 严平 1 9 7 9 一 ， 男， 陕西韩城人， 工程师1 砺士研究生， 主要从事嵌 入式软件测评 。 接 第3 2 页 参考文献 l 1 l1容銮恩 3 0 0 MW燃煤锅炉机组『 M】 北京 中国电力出版社， 1 9 9 8 [ 2 ]李青， 高山 火力发 电厂节能技术及其应用『 M】 北京 中国电力出版 社 2 0 0 7 【 3 ]康晓妮 3 2 0 MW机组锅炉加装低温省煤器的经济性研究U 】 ． 热力发 电， 2 0 1 2 ， 5 8 1 1 ． [ 4 】赵燕平， 杨平 电厂热工测量装置及控制系统试验技术 [MI 北京 中 国电力出版社， 2 0 0 8 【 5 ] 杨诗成 泵与风机 第3 J [MI ． 北京 中国电力出版社， 2 0 0 7 【 6 ] 赵燕平 热工联锁保护系统配置优化技术[ M1 北京 中国电力出版 社，2 0 0 6 【 7 ]朱北恒 火电厂热工自动化系统试验 第1 版 【 M] ． 北京 中国电力出 版社， 2 0 0 6 作者简介 张磊 1 9 8 2 年一 ， 男， 工程师，从事火电厂热控专业管理工作 。 收稿 日期 2 0 1 3 0 4 - 0 1