页岩炼油2台20吨汽炉自动控制方案.doc

2台20吨蒸汽锅炉自动控制方案
1、 数据采集系统
a) 总则
数据采集系统可连续采集和处理所有与锅炉有关的测点信号及设备状态，以随时向操作人员提供有关的运行信息，一旦锅炉发生任何异常工况，可及时向操作人员发出报警，以便操作人员进行处理，提高锅炉的可利用率。
l 显示：包括工艺流程显示、操作显示、报警显示、趋势及记录显示等。
l 记录：包括报警记录、事故记录、跳闸记录、操作记录及报表打印等。
l 历史数据的存储和检索。
l 主要数据采集点如下：
1#～2#炉蒸汽压力显示； 1#～2#炉炉膛负压显示； 1#～2#炉鼓风风压显示； 1#～2#炉省煤器入口水压显示； 1#～2#炉省煤器出口水压显示； 1#～2#炉省煤器入口烟压显示； 1#～2#炉省煤器出口烟压显示； 1#～2#炉除尘器出口烟压显示。
1#～2#炉给水流量（瞬时、累计、小时平均值）； 1#～2#炉蒸汽流量（瞬时、累计、小时平均值）。

1#～2#炉蒸汽温度显示； 1#～2#炉省煤器出口水温显示； 1#～2#炉省煤器入口水温显示； 1#～2#炉炉膛出口烟气温度显示； 1#～2#炉省煤器入口烟温显示； 1#～2#炉排烟温度显示； 1#～2#炉除尘器出口烟温显示； 1#～2#炉鼓风机出口风温显示。

1#～2#炉汽包液位显示； 1#～2#炉烟气氧量显示； 1#～2#炉耗煤量显示（计算，瞬时、累计、小时平均值）； 1#～2#炉热效率显示（计算，小时平均值）； 1#～2#炉输出功率显示（计算，小时平均值）； 1#～2#炉鼓风机转速、频率； 1#～2#炉引风机转速、频率； 1#～2#炉炉排转速、频率；

1#～2#炉汽包液位低位报警； 1#～2#炉汽包液位极低停鼓风、炉排；1#～2#炉汽包液位超高报警； 1#～2#炉汽包蒸汽压力高位报警； 1#～2#炉汽包蒸汽压力超高停鼓风、炉排；
1#～2#炉省煤器出水温度超高报警； 1#～2#炉给水压力低报警。
1#~4#给水变频压力
1#~4#给水变频压力控制。

b) CRT显示
每个CRT能综合显示字符和图象信息，锅炉运行人员通过CRT实现锅炉运行过程的操作和监视。
每幅画面能显示过程变量的实时数据和运行设备的状态，这些数据和状态至少每秒更新一次。显示的颜色或图形将随过程状态的变化而变化。
提供对锅炉运行工况的画面开窗显示、滚动画面显示等，以便操作人员能全面监视、快速识别和正确进行操作。
根据用户提供的工艺过程和运行要求提供用户画面（通常指锅炉模拟图）,用户画面的数量可在工程设计阶段按实际要求进行增加。
运行人员通过键盘，可对画面中的被控装置进行手动控制。画面上的设备处于自动程控状态时，模拟图上反映出运行设备的最新状态及自动程序目前进行至哪一步。
c) 操作显示
操作显示采用多层次显示结构，显示的层数根据工艺过程和运行要求来确定，这种多层显示能使运行人员方便地翻页，以获得操作所必须的细节和对特定的工况进行分析。多层显示包括厂区级显示（或称概貌显示）、功能组显示和细节显示。
d) 细节显示
细节显示可观察某一回路为基础的所有信息，细节显示画面包含的每一个回路的有关信息足够详细，以便运行人员能据以正确的操作，对于调节回路至少显示出设定值、过程变量、输出值、运行方式、高/低限值、报警状态、工程单位、回路组态数据等调节参数。对于开关量控制的回路，则显示出回路组态数据。
e) 趋势显示
系统能提供160点以上历史数据和160点以上实时数据的趋势显示。所有模拟量信号及计算值，均可设置为趋势显示。在同一幅CRT显示画面上，在同一时间轴上，采用不同的显示颜色，能同时显示多个模拟量数值的趋势。在一幅趋势显示画面中，运行人员可重新设置趋势变量、趋势显示数目、时间标度、时间基准及趋势显示的颜色。趋势显示可存储在内部存储器中，便于运行人员调用，运行人员也可按要求组态趋势并保存在外部存储器中，以便今后调用。趋势显示画面还同时用数字显示出变量的数值。
f) 报警显示
系统能通过接点状态的变化，或者参照预先存储的参考值，对模拟量输入、计算点、平均值、变化速率、其他变换值进行扫描比较，分辨出状态异常、正常或状态的变化。若确认某一点超过预先设置的限值，CRT屏幕显示报警。报警显示将按时间顺序排列,最新发生的报警优先显示在报警画面的顶部。所有出现的报警，均由打印机打印出来。若某一已经确认的报警再一次发出报警时,将作为最新报警再一次显示在报警画面的顶部。所有的带报警限值的模拟量输入信号的计算变量，均分别设置“报警死区”,以减少参数在接近报警限值时产生的频繁报警。
在设备停运及设备启动时，有模拟量和数字量信号的“报警闭锁”功能，以减少不必要的报警。可由操作员站上实施这一功能。启动结束后，“报警闭锁”功能自动解除。“报警闭锁”不影响对该变量的扫描采集。对所有输入信号和计算变量均提供可变的报警限值。这些报警限值可以是过程参数（如负荷、流量、温度）的一个函数。
在操作员站，通过一次击键能调用多页报警一览。报警一览的信息以表格的形式显示，并包括如下内容：点的标志号、点的描述、带工程单位的当前值、带工程单位的报警限值、报警状态（高或低）及报警发生的时间。每一页报警一览有20个报警点。
g) 定期记录
定期记录包括交接班记录、日报及月报，对交接班记录和日报，系统在每30分钟或一小时的时间间隔内，提供160个预选变量的记录。而对月报，则每一天的时间间隔内，提供160个预选变量的记录。在每一个交接班后，或每一天结束时，或每一个月结束时，自动进行记录打印，或根据运行人员指令召唤打印。
h) 系统记录
系统记录运行人员在集控室进行的所有操作项目及每次操作的精确时间，通过对运行人员操作行为的准确记录，可便于分析运行人员的操作意图，分析锅炉事故的原因。
i) 历史数据的存储
最小容量15GB，能存入：1s采样时间至少存储250个输入点，2s～10s至少存储500个输入点，10s以上至少存储500个输入点，总容量不少于1000点。以随时记录重要的状态改变和参数改变，提供长期存储信息的光盘驱动器。存储时间10s以下的数据保存一个月以上，10s以上的数据保存一年以上。
2、 模拟量调节系统
a） 总则
控制系统包括由微处理器构成的各个子系统, 这些子系统实现下文规定的对锅炉及辅机系统的调节控制。
控制系统满足锅炉安全起、停、运行的要求，实现自动停炉联锁保护。
控制系统划分为若干子系统, 子系统设计遵守“独立完整”的原则, 以保持数据通讯总线上信息交换量最小。
控制的基本方法是直接并快速地响应代表负荷或能量指令的前馈信号, 并通过闭环反馈控制,对被控信号进行静态精确度和动态补偿的调整。
控制系统具有一切必要的手段，自动补偿及修正锅炉或过程由于延迟、惯性所造成的瞬态响应偏差及静态偏差。
在自动控制范围内，控制系统能处于自动方式而不需任何性质的人工干预。
如系统某一部分必须具备的条件不满足时，控制系统的联锁逻辑将阻止该部分投“自动”方式；同时，在条件不具备或系统故障时，系统受影响部分不再继续自动运行。
控制系统任何部分运行方式的切换，不论是人为的，还是由联锁系统自动的，均平滑进行，不引起过程变量的扰动，并且不需运行人员的修正。
控制系统的输出信号为4～20mA连续信号，并有上下限定，以保证控制系统故障时锅炉设备的安全。
在控制电源全部或部分故障时，被控装置保持原位或预定的安全位置。
风机、给煤机等跳闸，将与之对应的控制系统切换至手动运行方式。
3、 安全及连锁控制
a） 1#～2#炉汽包液位低位报警。
b） 1#～2#炉汽包液位极低停鼓风、炉排。
c） 1#～2#炉汽包液位超高报警。
d） 1#～2#炉汽包蒸汽压力高位报警。
e） 1#～2#炉汽包蒸汽压力超高停鼓风、炉排。
f） 1#～2#炉省煤器出水温度超高报警。
g） 1#～2#炉给水压力低报警。
4、 锅炉自控系统设备选型
自控系统主要硬件采用世界著名的美国AB公司ControlLogix5000系列,I/O模块均为1756系列，预留5%的余量。自控系统共设两台上位监控机，所有上位监控机安装距离总和初步考虑在80m以内，走线敷设方式以沿地板暗敷或沿墙明敷为主。所有上位监控机均互为热备，其中一台是工程师站兼作操作员站。上位监控机与ControlLogix5000 CPU通过以太网连接，任何一台上位监控机的接入、切出或故障都不影响整个系统其它设备的正常运行，同时以太网结构还为办公自动化的连接和上级应用层的数据采集留下了空间。上位监控机采用高级兼容机，其配置如下：CPU E5300；内存 2G；硬盘 320G；显示器 22寸液晶。上位监控机配置属于高端类型，运算能力强，数据存储容量大，色彩逼真，画面显示流畅，不但极大的提高了与ControlLogix5000 CPU的数据交互能力，而且给锅炉运行人员创造了很好的工作环境。
自控仪表中压力变送器、差压变送器、等测点采用ABB产品系列，给水、蒸汽流量采用横河川仪涡街流量计。对于手操器、数显仪等主要盘上仪表采用福光百特产品系列。手操器可以进行自动或手动无扰切换和自动跟踪工艺量，方便运行人员随时对操作流程进行切换。数显仪具有掉电保护、密码设置等功能，也极大的方便了用户的使用和维护。
电动调节阀采用丹佛斯产品，该阀门设计中使负荷与关断相结合，确保驱动器与阀门不会过载，具有阀门行程自检功能，可手动进行操作，24V低电压电源使阀门安全性进一步提高，阀门小巧，重量轻，装卸方便，功耗低，是工业现场应用的最佳选择。
作为自控系统的重要环节，给水控制采用富士品牌变频器，通过PLC控制实现根据需要自动开启1~4台给水泵恒压供水，即节能又能满足自控系统对供水压力的严格要求。 其设定压力及运行状态在监控画面显示。
5、闭路监控系统

视频监视配备高端计算机作为视频主机，采用8点计算机视频卡采集数据，监视屏幕使用1台22寸液晶显示器进行显示。可显示8个监视画面，也可单独对某一点进行放大监视，各画面间切换方便自由。监视数据存储于大容量的硬盘上，可长时间保存，随时调看。