本文格式為Word版，下載可任意編輯——臺州發(fā)電廠5號機(jī)組鍋爐自動控制改造初探高壓鍋爐是發(fā)電廠重要的設(shè)備之一，對燃煤鍋爐進(jìn)行自動控制改造，使得鍋爐操作實現(xiàn)自動化、程序化，從而降低勞動強(qiáng)度，提高作業(yè)效率本文針對臺州發(fā)電廠5號機(jī)組燃煤鍋爐的現(xiàn)狀，借鑒國內(nèi)外成功的改造經(jīng)驗，提出了對5號機(jī)組鍋爐進(jìn)行改造的具體策略，以實現(xiàn)PID自動控制，達(dá)到鍋爐燃燒工況良好、節(jié)能降耗的目標(biāo)要求。

發(fā)電廠；鍋爐；自動控制；改造

臺州發(fā)電廠是臺州市最大的發(fā)電企業(yè)，也是我國東南沿海起步較早的發(fā)電廠之一，屬于燃煤發(fā)電廠，發(fā)電廠位于臺州市椒江區(qū)前所街道，瀕臨東海，始建于1979年，占地面積1600畝，是國家“六五〞、“七五〞計劃的重點工程，歷經(jīng)5期工程，截止目前，共裝有10臺機(jī)組，總裝機(jī)容量達(dá)2070MW，被譽為“浙東南經(jīng)濟(jì)騰飛的翅膀〞，裝機(jī)規(guī)模僅次于該市興建的玉環(huán)華能電廠，隨著國家環(huán)保節(jié)能減排政策的推廣，臺州發(fā)電廠1-3號共6臺135MW的老機(jī)組已經(jīng)整體關(guān)停，運行40多年來，已累計發(fā)電1800多億千瓦時。為臺州市的經(jīng)濟(jì)騰飛和華東電網(wǎng)的電能供應(yīng)提供了源源不絕的動力，作出了巨大的貢獻(xiàn)。

1五號機(jī)組鍋爐運行存在的問題

臺州發(fā)電廠的5號機(jī)組屬于國家“七五〞期間建設(shè)的機(jī)組，屬于“七五〞時期臺州市重點工程，于1992年年末投產(chǎn)發(fā)電，4號機(jī)組由于建設(shè)時間較晚，其機(jī)組的現(xiàn)代化水平比前四臺機(jī)組已經(jīng)有了明顯的提升，特別是計算機(jī)技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用。鍋爐特別是高壓鍋爐是發(fā)電廠的一個核心設(shè)施，任何發(fā)電廠都離不開這個裝置，因此，鍋爐相關(guān)操作的自動化程度也越來越高，譬如啟用鍋爐時，鍋爐要應(yīng)聲而起，中止運行時，要應(yīng)聲而熄，將時間縮短到毫秒級，還要加強(qiáng)鍋爐各種狀態(tài)的在線監(jiān)測，通過模擬的測試器將溫度壓力等實時信號依照設(shè)定的數(shù)模轉(zhuǎn)換模式及時傳遞到系統(tǒng)中樞，達(dá)到在線監(jiān)測和預(yù)警的目的，確保鍋爐始終運行在十分可靠、穩(wěn)定和可控的狀態(tài)下。但是比對這個要求，5號機(jī)組的鍋爐還相當(dāng)于半自動化狀態(tài)，存在好多需要升級的地方，譬如：自動化程度低，儀表簡單落后，煤種不固定，操作依靠壓力表、負(fù)壓、流量等參數(shù)，手動操作調(diào)理擋風(fēng)板和爐排速度來滿足蒸汽量的變化，且負(fù)荷變化波動較大，往往為滿足生產(chǎn)，一味加大鼓風(fēng)和爐排速度，造成漏風(fēng)系數(shù)、煙氣量、排煙溫度、灰渣含碳量等升高，同時鍋爐設(shè)計過程中，根據(jù)固定的煤種，依照負(fù)荷計算好使用的風(fēng)機(jī)，都要打出設(shè)計安全系數(shù)等等，這些因素造成鍋爐不在最正確狀態(tài)運行，浪費能源。因此，必需將5號鍋爐的自動化系統(tǒng)進(jìn)行更新改造，使鍋爐的操作能夠?qū)崿F(xiàn)啟動和中止全自動，一鍵實現(xiàn)各類操作，本次改造擬PLC為主要控制元件，對鍋爐生產(chǎn)過程實現(xiàn)快速、確鑿的控制，控制系統(tǒng)擬采用的是國Roekwell公司ControlLogix系列PLC，系統(tǒng)更新改造最直接的目的是低成本實現(xiàn)高效益，本文重點分析應(yīng)用新系統(tǒng)實現(xiàn)一鍵啟動和一鍵停機(jī)。

25號機(jī)組鍋爐PID控制改造策略

5號機(jī)組高壓鍋爐的容量200噸，配套250MW機(jī)組，鍋爐設(shè)計臨界蒸汽溫度500度，設(shè)計的臨界蒸汽壓力5.2MPa，要實現(xiàn)鍋爐的自動啟動操作，就是要將鍋爐里的液體從常溫液態(tài)到達(dá)到設(shè)計蒸汽壓力時的全過程控制，將以往以人工輔助形式，大量占用人力資源的控制模式進(jìn)行轉(zhuǎn)化或者自動化、程序化，將操作人員的數(shù)量大幅減少，勞動強(qiáng)度也大大降低，將原先需要操作的逐一程序或者流程自動化，運用計算機(jī)自動控制程序進(jìn)行自動反饋、判斷繼而實施控制，將十分繁瑣的操作手續(xù)和高強(qiáng)度的數(shù)據(jù)實時監(jiān)測工作解放出來，工作人員僅僅通過系統(tǒng)上的終端微機(jī)（工控機(jī)），以軟件指令的模式進(jìn)行操作，操作后系統(tǒng)將依照設(shè)定的判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一系列自動的控制，在這一過程中，主要實現(xiàn)預(yù)先監(jiān)測檢測和故障設(shè)別階段、鍋爐點火燃燒加熱階段和鍋爐升溫后氣壓控制過程等三個過程的自動化。

2.1預(yù)先監(jiān)測檢測及故障設(shè)別

高壓鍋爐是發(fā)電廠的重要設(shè)備，高壓鍋爐與發(fā)電機(jī)組一樣，運行的狀態(tài)監(jiān)測和檢測十分重要，高壓鍋爐的狀態(tài)監(jiān)測和檢測及故障設(shè)別包括對鍋爐及其附屬設(shè)備，譬如風(fēng)機(jī)、燃燒爐、水泵等設(shè)備檢查，判斷設(shè)備的各類參數(shù)指標(biāo)，對比數(shù)據(jù)庫中預(yù)設(shè)的臨界值，進(jìn)行判斷設(shè)備的基本狀態(tài)。從運行的經(jīng)驗分析，在一般狀況下，鍋爐的啟動階段的預(yù)先監(jiān)測和檢測最為關(guān)鍵是實現(xiàn)對鍋爐內(nèi)的水位狀況、水溫狀況進(jìn)行實時取樣讀數(shù)，以保障鍋爐在點火時或者鍋爐啟用時有適合的水位和水溫，否則若是水位大于鍋爐容量的三分之二，或者少于鍋爐容量的三分之一，鍋爐的運行就處于不穩(wěn)定狀態(tài)，前者將導(dǎo)致蒸汽量損失，富足的蒸汽量通過過熱控制器散失掉；后者則會導(dǎo)致鍋爐因缺水升溫過快，影響鍋爐的安全和壽命。應(yīng)用PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)預(yù)先監(jiān)測檢測和故障設(shè)別的流程如圖1所示。

圖1鍋爐預(yù)先監(jiān)測檢測及故障設(shè)別

2.2鍋爐點火燃燒加熱控制

鍋爐啟動需要燃燒爐，臺州發(fā)電廠5號機(jī)組燃燒爐采用的是銷售CB公司的CB-700-700-200型鍋爐燃燒器，一臺鍋爐由兩臺燃燒器供熱，依照發(fā)電機(jī)組運行要求，兩臺燃燒器必需同時點燃，而且必需是兩臺同時工作才能正常運行，若其中的一臺燃燒器出現(xiàn)了問題或者故障無法點燃或者點燃的效率明顯不足，那么正常燃燒工作的燃燒爐也必需中止工作，只有兩臺鍋爐同時供熱燃燒，才能確保鍋爐加熱的均勻和穩(wěn)定，在設(shè)定鍋爐自動控制程序時，發(fā)送一個指令，兩臺機(jī)器必需同時受命運行，燃燒爐的點火也有十分嚴(yán)格的流程，主要有：火焰狀況讀取、鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓讀取、燃煤的燃燒率讀取、爐膛的灰塵排除和點火燃燒等幾個步驟，缺一不可，也不可以顛倒進(jìn)行，鍋爐燃燒爐的點火燃燒加熱控制流程見圖2、圖3。

圖3燃燒爐點火控制流程圖

2.3鍋爐工作后氣溫、氣溫監(jiān)測控制

機(jī)組燃煤高壓鍋爐一旦點火成功，就會逐步進(jìn)入升溫升壓過程，這是自動控制的關(guān)鍵和核心部分，升溫升壓時間段的長短表示著鍋爐的啟動到運行的時間長短，一般來說，發(fā)電廠總是追求效率最大化，也就是將鍋爐的升溫升壓階段盡量縮短，臺州發(fā)電廠5號機(jī)組的參數(shù)要求鍋爐在45分鐘內(nèi)完成啟動程序，相對于傳統(tǒng)發(fā)電廠鍋爐要求一個小時的而言，技術(shù)難度大，自動化的要求比較高，升溫升壓階段及其后續(xù)運行階段都要確保穩(wěn)定安全。為了滿足這個要求，在對鍋爐自動控制系統(tǒng)進(jìn)行升級改造時，可以采取分級分段升溫升壓的階段性負(fù)荷控制程序，使得這一過程穩(wěn)定順暢可控。負(fù)荷控制流程圖見圖4。

圖4負(fù)荷控制流程圖

從圖4可知，負(fù)荷控制主要涉及到兩個方面，一個是分段控制問題，一個是PID程序控制問題。當(dāng)鍋爐的蒸汽壓力在2.5MPa內(nèi)時，可以選擇從圖中可以看出控制系統(tǒng)分為兩個部分，一部分是分段控制，另一部分是PID控制。當(dāng)蒸汽壓力大于等于1.2MPa時，同時鍋爐內(nèi)蒸汽溫度少于200度時，則應(yīng)用PID控制，當(dāng)氣壓小于2.5MPa時同時溫度大于200度時，則應(yīng)用分段控制，分段曲線負(fù)荷值的具體大小由鍋爐的性能和燃煤的燃燒率等現(xiàn)場參數(shù)具體確定，分段控制的切換是平順的，圖中函數(shù)F（x）就是分段控制應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型或者是擬定函數(shù)，其中鍋爐蒸汽的函數(shù)F（x）曲線圖見圖5。

圖5

2.4鍋爐的中止運行控制

鍋爐的自動控制既包括啟動和運行控制，也包括中止或者終止運行控制，中止或者終止運行的餓目的在于將鍋爐的負(fù)荷降低，依照臺州發(fā)電廠5號機(jī)組鍋爐的性能參數(shù)說明，鍋爐的中止運行降壓由四個階梯組成，也就是鍋爐的降壓分五步進(jìn)行，每次要求將鍋爐的負(fù)荷降低一鍵中止程序主要包括降負(fù)荷程序。降負(fù)荷程序我們分四次降負(fù)荷，每次降低的數(shù)值原來負(fù)荷的25%，全部過程要求在2.5min內(nèi)終止，鍋爐負(fù)荷降低到0時，燃燒爐也將同時中止運行，假定鍋爐燃燒負(fù)荷為A，那么整個中止運行過程控制的輸出曲線如圖6所示。

圖6

3結(jié)語

臺州發(fā)電廠五號機(jī)組鍋爐自動控制