1、前言
目前一些火電機組中,許多單回路控制的氣動閥門,都是使用KF基地式自動調(diào)節(jié)儀表進(jìn)行控制的,如爐膛吹灰減壓站、空預(yù)器吹灰減壓站,所有低加的水位控制、補水箱的液位控制、凝汽器液位控制,以及以前的高加水位控制等,這些單回路控制系統(tǒng),對于維持被控對象穩(wěn)定、保證機組安全運行起著舉足輕重的作用。
2、KF原理及現(xiàn)狀分析
2.1 KF的工作原理:
現(xiàn)以具有代表性的壓力指示調(diào)節(jié)儀為例,設(shè)在儀表箱殼內(nèi)的盤簧管式壓力測量單元直接檢測壓力測量值。在測量值和給定值相等而偏差為零時,指示比較機構(gòu)上的測量針和給定針重合并在刻度標(biāo)尺上指示出即時的壓力測量值。這時,儀表處于平衡狀態(tài),其輸出停留在某個值上。當(dāng)控制對象由于擾動而被控壓力偏離給定值時,盤簧管式壓力測量單元立即將被控壓力的變化線性地轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角的變化,并通過連桿推動測量針轉(zhuǎn)動。此時,測量針不再和給定針重合,在刻度標(biāo)尺上既可看出測量值,還可看出測量值相對給定值(由給定針指示)的偏差值。指示比較機構(gòu)上的差動片將此偏差值通過偏差連桿比例地傳遞出去,推動設(shè)在比例單元上的控制檔板,作為調(diào)節(jié)機構(gòu)的輸入。檔板的移動使噴咀的背壓發(fā)生變化,經(jīng)放大器放大,經(jīng)過切換操作單元成為儀表的輸出氣壓。
2.2 KF的現(xiàn)狀分析
KF基地式調(diào)節(jié)儀表一般只能安裝在現(xiàn)場,由于受現(xiàn)場環(huán)境的影響,如高溫、灰塵、風(fēng)吹雨淋等,導(dǎo)致其測量不準(zhǔn),調(diào)節(jié)品質(zhì)不好,特別是我廠壓縮空氣長期帶水嚴(yán)重,甚至夾有鐵銹等雜質(zhì),而KF儀表測量和控制單元的管路都很細(xì),因此很容易堵塞,一到下雨天,大部分KF都出現(xiàn)這樣那樣缺陷。由于壓縮空氣帶水問題一直未能解決,部分KF儀表基本處于癱瘓狀態(tài),運行人員為了維持機組的正常運行,不得不手動操作這些閥門。
3、KF系列儀表的改進(jìn)方案及控制策略的原理與分析
為了改變目前KF系列儀表調(diào)節(jié)品質(zhì)差,甚至不能調(diào)節(jié)的狀況,我們決定將這種基地式的單回路控制系統(tǒng)進(jìn)行改造,利用我廠DAS系統(tǒng)改造的機會,將這些單回路系統(tǒng)改為由XDPS—400控制。
當(dāng)測量變送器信號與由運行人員設(shè)置的給定值信號相比較后,它們的偏差送到PID調(diào)節(jié)器入口,經(jīng)調(diào)節(jié)器運算后通過模擬軟手操器送至現(xiàn)場控制調(diào)節(jié)閥開度。測量變送器信號經(jīng)質(zhì)量檢測后,送一個開關(guān)量信號至PID調(diào)節(jié)器,作為跟蹤開關(guān)信號,同時它又送至模擬軟手操器S/MA,作為切手動信號,而偏差經(jīng)高低限功能塊選擇后,也送一個開關(guān)量信號至PID調(diào)節(jié)器和模擬軟手操器S/MA,作用與上述相同。
從上述原理可以看出,該調(diào)節(jié)系統(tǒng)能滿足以下功能:
① 當(dāng)測量信號正常時,控制對象維持在正常的設(shè)定值范圍內(nèi);
② 當(dāng)測量信號出現(xiàn)故障時,調(diào)節(jié)閥的控制指令應(yīng)跟蹤以前的調(diào)節(jié)器輸出,同時使調(diào)節(jié)閥切為手動;
③ 當(dāng)測量信號與設(shè)定值的偏差越限時,調(diào)節(jié)閥的控制指令應(yīng)跟蹤以前的調(diào)節(jié)器輸出,同時使調(diào)節(jié)器切為手動;
?、?手、自動切換時,系統(tǒng)應(yīng)是無擾動切換。
4、XDPS—400系統(tǒng)簡介與通訊網(wǎng)絡(luò)
XDPS由高速數(shù)據(jù)網(wǎng)和連接在網(wǎng)上的MMI(人機接口站)與DPU(分散處理單元)三大部分組成。DPU面向被控對象,進(jìn)行快速數(shù)據(jù)I/O和閉環(huán)控制計算,完成報警檢測,同時接收操作指令和組態(tài)修改指令。MMI面向操作者,以流程圖、棒狀圖、曲線、表格、按鈕、對話框等方式提供數(shù)據(jù),“解釋”操作指令并送至DPU。通過MMI,操作員和工程師可對監(jiān)控過程進(jìn)行干預(yù)和修改。
4.2 分布式處理單元DPU
分布式處理單元DPU是XDPS—400的過程控制器,存貯系統(tǒng)信息和過程控制策略與數(shù)據(jù),通過冗余的實時數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與MMI節(jié)點及其它DPU連接,以及I/O網(wǎng)絡(luò)與I/O站節(jié)點的連接,提供雙向的信息系統(tǒng),實現(xiàn)各種先進(jìn)的控制策略。
DPU通常由電源、兩臺互為備用的工業(yè)微機、I/O卡件和接線端子板組成,計算機與I/O卡件是通過總線板進(jìn)行通訊的,ISA總線是一條高速同步并得總線,位于卡件安裝單元的后面,計算機自動從I/O卡件上讀取輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù),并對I/O卡件輸出數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)其控制功能。
5、軟件的編寫與調(diào)試
單回路控制系統(tǒng)的控制組態(tài)是通過計算機輔助繪圖來完成的,XDPS提供了統(tǒng)一的分布式處理平臺軟件,經(jīng)過不同的定義或組態(tài),構(gòu)成不同功能的信息控制系統(tǒng)。
在系統(tǒng)的調(diào)試過程中,須仔細(xì)檢查各功能碼的每個參數(shù)及相應(yīng)控制功能實現(xiàn)情況,如功能碼DEV中上限變量DH、下限變量DL以及輸入X1、X2的增益參數(shù)K1、K2的設(shè)定。假如DH、DL設(shè)定不當(dāng),則會引起頻繁切為手動或自動時調(diào)節(jié)品質(zhì)不好;假如K1、K2設(shè)定不當(dāng),則會使測量值與實際值不相符。功能碼EPID中比例放大系數(shù)KP、積分時間Ti、微分時間Td的設(shè)定,則要在調(diào)試過程中慢慢摸索,直到達(dá)到好的調(diào)節(jié)品質(zhì)為止。
6、現(xiàn)場改造及安裝
由于這些單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)改為由XDPS控制,因此我們撤除了現(xiàn)場的KF儀表及部分管路,加裝了部分1151型變送器(可以和DAS共享的不需安裝)及ABB生產(chǎn)的電氣轉(zhuǎn)換器。每個調(diào)節(jié)系統(tǒng)鋪設(shè)兩根四芯屏蔽電纜,一根接變送器信號送入控制機柜,一根接指令信號送至現(xiàn)場的電氣轉(zhuǎn)換器。
7、投運效果
從已經(jīng)投運的爐膛吹灰減壓站和空預(yù)器吹灰減壓站來看,壓力基本能穩(wěn)定在1.6+0.1MPa范圍內(nèi),在吹灰過程中也能得到較滿意的調(diào)節(jié)效果。
(轉(zhuǎn)載)