鍋爐正常運行中DeltaV DCS系統(tǒng)的運用

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、一個或多個DeltaV工作站、用于系統(tǒng)節(jié)點之間通信的控制網(wǎng)絡(luò)、每個用于處理現(xiàn)場設(shè)備信息的控制器至少有一個I/O子系統(tǒng)等等。對于每個DeltaV系統(tǒng)而言，只有保證SI-加密狗進入了工程師站的并行打印機端口或USB連接器，才能提供唯一獨特的標識符。因此聯(lián)機前，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功能塊會聯(lián)結(jié)起一切必要的邏輯關(guān)系，實現(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計算/邏輯功能塊。計算/邏輯功能塊能夠輸出功能塊；確定任一表達式及其中的函數(shù)、常熟和參數(shù)能被引用；同時設(shè)有模式和報警檢測裝置。○3傳遞功能塊。傳遞功能塊從兩個可選項中選擇一個模擬量輸入信號并于一定時間內(nèi)完成輸出處理，使一個輸入通過線性斜坡順利轉(zhuǎn)移到另一個輸入。傳遞功能塊可以支持信號狀態(tài)的傳播，同時也設(shè)有模式和報警檢測裝置。

2、鍋爐正常運行

作為鍋爐正常運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荷的動態(tài)平衡關(guān)系。水位過低會影響水循環(huán)及省煤器的正常運行，易使水汽化造成鍋爐損毀乃至爆炸；水位過高則會影響水汽分離，使蒸汽帶水。如何對汽包水位進行準確及時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轉(zhuǎn)是鍋爐正常運行的一個重要前提。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

運轉(zhuǎn)時產(chǎn)氣量＜30%且鍋爐負荷較小，此時用單脈沖控制。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沒有報警時，根據(jù)水位設(shè)置點的測量值運算比例積分，DCS負責發(fā)送自動控制命令并確保將控制信號發(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發(fā)生報警時，副給水控制器將放棄自動控制轉(zhuǎn)而進入手動控制模式，確保鍋爐正常運行。詳見圖1。

2.2 三脈沖控制

產(chǎn)氣量增加，鍋爐負荷升至一定程度時只用單脈沖調(diào)節(jié)器很難應(yīng)對虛假液位及變化迅速的鍋爐負荷，不僅難以有效控制給水流量還會影響鍋爐正常運行并埋下安全隱患。故而產(chǎn)氣量≥30%且鍋爐負荷較大時應(yīng)采用三脈沖控制。汽包水位經(jīng)二選一的選擇器進入三脈沖水位調(diào)節(jié)器PID1，對汽包水位與設(shè)定值之間的差進行比例-積分-微分運算，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)器取一個設(shè)定值。PID2接收到給水流量01F01的反饋信號后對主蒸汽流量02F01與01F01進行運算，運算結(jié)果成為主給水流量調(diào)節(jié)器 PID2的前饋信號，這樣不僅有效控制了給水閥、克服了給水流量的波動，還會使汽包內(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任何一個發(fā)生報警時，調(diào)節(jié)器則會被進入手動模式且禁止外部切換，以保證鍋爐的正常運行。

3、鍋爐正常運行中DeltaV DCS系統(tǒng)的運用

三脈沖控制下DeltaV DCS系統(tǒng)組態(tài)由PID功能塊、計算/邏輯功能塊和傳遞功能塊三部分組成。PID功能塊1負責主調(diào)節(jié)器上的回路控制，PID功能塊2負責副調(diào)節(jié)器上的回路控制；計算/邏輯功能塊1負責邏輯處理，計算/邏輯功能塊2負責計算功能；傳遞功能塊1是為了選擇信號并保證在特定時間內(nèi)將信號輸出。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]自動化儀表，2009(03)