燃煤热水锅炉DCS系统监控及应用

编号毕业设计技术报告课题名称：学生姓名:学号:专业:班级:指导教师:2012年5月燃煤热水锅炉DCS系统监控及应用目录目录.............................................1摘要............................................5第一章前言........................................6第二章工艺介绍及流程简述............................72．1锅炉系统简述.....................................82.2锅炉主要技术指标.................................82.3系统运行.........................................82．3．1升火及控制.....................................82.3.2运行操作.........................................92．3.3锅炉停炉......................................10第三章仪表选型及设计................................103．1仪表选型原则....................................103．1．1温度仪表.....................................103．1．2压力仪表......................................113.1．3流量仪表.....................................113．1．4液位仪表......................................113．1．5分析仪表......................................113．1．6执行机构......................................113．2控制点和控制参数................................11第四章锅炉燃烧系统控制方案..........................124．1锅炉燃烧过程和控制任务..........................124．1．1工业锅炉燃烧过程分析...........................124．1．2锅炉燃烧过程的动态特性.........................174．1．3工业锅炉燃烧控制的任务.........................194．2锅炉优化控制的理论基础及国内外研究现状...........194．2．1锅炉优化控制的理论基础.........................194．2．2国内外研究现状................................224．3控制方案设计与研究..............................224．3．1燃煤热水锅炉燃烧过程对象的实测特性............224．3．2控制方案的选取................................234．4“炉温寻优”思想的提出及实验验证.................254．4.1“炉温寻优”思想的提出.........................254．4．2炉膛温度和热效率的关系.........................254.4．3炉温相对于风量的极值点.........................264．4.4“炉温寻优”思想的实验验证....................274．5优化控制系统的实现..............................284．5．1“炉温寻优”应满足的条件.......................284．5．2寻优算法......................................284．5．3重新启动寻优的条件.............................30第五章DCS系统选型及其软硬件设计开发................305．1DCS系统概述....................................305．1．1国内外DCS系统发展现状.........................305．1．2DOS系统的特点和优势...........................315．1．3DCS系统选型原则..............................325．2SunyPCC800小型集散控制系统简介.................335．3硬件体系设计....................................345．3．1网络结构......................................345．3．2现场控制站....................................365．3．3操作站／工程师站..............................365．3．4采用一体化SunyTDCS800系统.....................365．4软件体系设计....................................375．4．1实时数据库....................................385．4．2硬件配置软件SunyCfg...........................385．4．3算法编辑器SunyIEC.............................385．4．4实时运行软件SunyRTM...........................385．4．5人机界面设计..................................385．4．6显示功能设计..................................405．4．7报警功能设计..................................405．4．8报表打印功能..................................405．4．9系统生成及数据通信.............................415．5系统技术规格设计................................415．5．1系统构成......................................415．5.2系统供电......................................415．5．3可靠性和冗余措施..............................42第六章DCS系统可靠性设计............................426．1DCS系统的抗干扰问题............................426．1．1电磁干扰源及对系统的干扰.......................426．1．2DCS控制系统工程应用的抗干扰设计...............446．1．3主要抗干扰措施................................446．2DCS系统冗余技术................................456．2．1冗余技术......................................456．2．2控制系统冗余的关键技术.........................456.2．3冗余技术在控制系统中的应用实现分析.............46第七章效果及结论....................................477．1实施效果........................................47参考文献............................................48摘要本文介绍了浙大中自公司的SunyPCC800，3*17．5MW燃煤锅炉系统的工艺原理、工艺流程。根据系统要求，参考其它系统控制参数，确定了76个控制点，对每一个控制点，都确定了具体的安装位置，仪表规格型号，控制参数量程，以及对应的DCS控制编号。根据燃煤热水锅炉的燃烧特性，采用“炉温寻优”的控制方案，分析了控制方案应满足的条件和控制算法。本文对目前国内外DCS控制系统的发展和应用进行了详细地分析研究；确定DCS应用中的选型原则；本系统对扩展能力(I／0点数)要求不高，适宜选用小型的DCS控制系统，最终采用了浙大中自有限公司的SunyPCC800DCS控制系统。对浙大中自有限公司的unyPCC800DCS控制系统进行了分析研究，进行了硬件选型及设计，进行了软件设计，进行了系统整体技术规格设计。针对锅炉可靠性的要求，对影响DCS系统的安全可靠因素进行了分析设计，分析了系统各种干扰源及抗干扰措施；还对系统各项冗余要求进行了详细分析。应用以上设计的自动控制系统，使锅炉燃烧的控制达到了很好的效果，减轻了劳动人员的劳动强度；提高了锅炉燃烧效率，提高了锅炉运行的安全性。该装置2007年6月顺利运行，目前运行良好，各项指标达到了设计要求。关键词：燃煤锅炉；仪表选型：DCS；参数优化；系统冗余第一章前言随着我国生产力的不断发展以及我国在生产过程自动化方面科技水平的不断提高，目前我国建设的锅炉控制系统普遍采用了DCS控制系统，以前采用常规控制的锅炉系统也基本进行了DCS改造。随着DCS控制系统的不断发展，性能不断提高，价格逐年下降，DCS控制系统的应用范围越来越广。由于DCS技术进步速度很快，集中更新换代周期很短，过去由几个主要外国DCS厂家垄断的时代已经过去，民族品牌的DCS厂家迅速发展成熟起来，目前已经占据了中国DCS市场的半壁江山，其性能，可靠性和稳定性及优越性的性价比得到了广大用户的认可。选择DCS机种主要考虑以下方面；选择工程实力较强的知名公司，选择符合有经验的专家推荐的主流机型，首先考虑DCS系统的可靠性，稳定性和可操作性其次考虑DCS功能应满足“功能需要”的要求，具有国际先进水平（但不一定是最先进的）系统应具有开放式的结构，有灵活的系统可扩展性；制造厂家的后备支持系统完备，有工程经验和实践能力，服务良好，性价比最好，备件供应和及时响应。对于锅炉系统来说，控制系统可靠性是至关重要的，如何尽可能的提高DCS的可靠性，从而保证安全生产是一项非常重要的工作，从提高可靠性的角度考虑，在DCS选型和设计上要注意几个方面的问题。在选择DCS控制系统时要优先考虑有在类似机组上的良好运行业绩的控制系统，这样的控制系统通过工厂试验和实际投运，其可靠性得到了时间的检验。控制系统的硬件一定要具备高可靠性，在电子元器件上的生产工艺各环节上采用了成熟的技术，电子模件最好能热插拔。控制器的运算和存储能力要足够，IO卡件具有很强的抗干扰能力。控制系统从结构上要充分地采用冗余技术。对于控制系统的控制器，网络通讯等必须冗余，且各冗余设备之间必须能实现无扰切换。采取冗余结构不仅能避免控制系统的局部故障扩大事故，保证机组安全稳定运行，同时也保证设备故障的在线排除，从而消除事故隐患。控制系统软件的可维护性要好，同时也保证设备故障的在线排除，从而消除事故隐患。控制系统软件的可维护性要好。尤其是以下几个方面：程序及软件的稳定性好，不会出现系统或单个控制器死机等问题；系统自诊断性好，控制器及I/O信号有出错报警；人机交换友好，可以在线维修程序及下载；备品备件有可靠保证，在15年内采购容易且周期短，价格