1、課程實驗總結報告 實驗名稱: 一次風二次風邏輯 課程名稱:專業綜合實踐：大型火電機組熱控系統設計及實現（2） 1. 前言22. 一次風壓控制22.1 相關圖紙22.2 控制系統原理22.3 控制系統結構22.4 控制邏輯32.5 一次風機切手動條件63. 二次風控制73.1 相關圖紙73.2 控制系統原理73.3 控制系統結構73.4 氧量校正回路控制邏輯83.5 二次風壓控制邏輯103.6 送風機動葉切手動條件121. 前言一次風機：提供一定壓力、一定流量的一次風，將煤粉干燥并送入噴燃器，提供煤粉揮發份燃燒所需熱量。由電動機、葉輪、機殼、進氣箱、集流器、基座、調節控制系統等組成。二次風機，則

2、用來克服空氣預熱器，風道，燃燒器的阻力，輸入燃燒風，維持燃料充分燃燒。2. 一次風壓控制2.1 相關圖紙SPCS-3000 控制策略管理 5號站129頁2.2 控制系統原理在一次風壓控制系統中，由一個PID調節器同時控制A、B一次風機的出力，A、B一次風機并列運行。一次風壓調節系統通過調節兩臺一次風機的動葉開度，來調節一次風壓。一次風壓的定值由總煤量分段線性擬合出來，運行人員可以在操作畫面上設偏置。經過控制器后，控制指令信號分別送到 A、B一次風機動葉 M/A站，來控制一次風機入口動葉開度。2.3 控制系統結構在該自動控制系統中，控制對象一次風機，被控量是一次風壓，調節量為一次風機入口動葉也開

3、度，執行機構是一次風機入口動葉調節執行機構。控制結構為單回路PID控制，自動控制系統框圖及控制邏輯圖如下：圖2-1 一次風壓控制系統框圖2.4 控制邏輯圖2-2 一次風壓控制邏輯控制邏輯：1. 設定值值跟蹤與無擾切換給定值通過總煤量與一次風熱風聯絡管風道壓力計算得到。PV取自一次風熱風聯絡管風道壓力作為一次風壓。因為一次風主要用來攜帶煤粉進入爐膛燃燒，故所需的一次風量要考慮煤粉量的變化，所以將總煤量信號經過一個分段線性功能模塊擬合成風壓信號，作為設定值SP。當A、B風機任意一臺在自動控制狀態下時，通過模擬量給定值發生器功能塊ASET塊輸入所要設定的一次風壓偏置值，當總煤量得到的一次風壓設定值不

4、能滿足控制要求時，可由運行人員設置一定的偏置進行調節。ASET模塊輸出控制員在操作面板上給定的設定偏差值與擬合后的一次風壓求和，作為設定值輸入到控制器SP端，即：SP=ASET+總煤量轉換后的一次風壓信號。在A、B風機均在手動狀態下，ASET模塊DI輸入為1，輸出端AO輸出AI端的一次風壓實際值與總煤量擬合風壓偏差（一次風熱風聯絡管風道壓力實際值總煤量擬合風壓），再與擬合的風壓設定值相加，得到的值即為實際的一次風熱風聯絡管風道壓力，然后送入PID控制器作為設定值，即：SP =（PV-總煤量擬合風壓）+ 總煤量擬合風壓 = PV設定值 = 實際值，這樣就實現了手動狀態下的控制器設定值跟蹤。在控制

5、器手動切換自動時，直接計算得到實際一次風熱風聯絡管風道壓力作為設定值，設定值等于實際值，不會產生擾動，即實現了控制器手自動的無擾切換。2. 一次風壓比較總煤量擬合成風壓與一次風熱風聯絡管風道壓力形成偏差信號送入比較器模塊，如偏差<-0.15，報警發出一次風壓力<設定值信號。若同時一次風機到LDC閉鎖增則一次風機到LDC RUNDON。圖2-3 一次風壓實際值與設定值偏差報警3. 控制器手動設定值跟蹤與無擾切換在自動狀態下，即一次風機A或B或兩者都自動，ASET模塊通過控制員在操作面板上給定設定偏差值，使PID控制器自動達到設定的要求；而在手動狀態下，一次風機A、B均手動，ASET模

6、塊DI輸入為1，輸出端AO輸出AI端的一次風壓偏差計算量，再與總煤量擬合的風壓相加，得到的值即為實際風壓值，然后送入PID控制器作為設定值，這樣就實現了手動狀態下的控制器設定值跟蹤；在手動切換自動時，直接計算得到實際風量作為設定值，設定值等于實際值，即實現了控制器手自動的無擾切換。4. M/A站手自動跟蹤與偏差計算 對于一次風機A來說，在A手動情況下，手操站MRE端子為強制手動輸入端，手操站在手動狀態下，M/A站S端輸出1。當A、B均手動，PID控制器STR端子輸入真，控制器進入跟蹤狀態，控制器TR端跟蹤一次風機入口動葉開度，控制器AO端輸出TR跟蹤值，實現控制器跟蹤；M/A站S端輸出1，AS

7、ET塊DI為1，輸出一次風機A入口動葉開度指令與PID控制器輸出的偏差的信號再與控制器輸出作和送入M/A站，即得到的一次風機A入口動葉開度指令為實際動葉開度值，實現手動狀態下的M/A站跟蹤。即也滿足控制器設定值等于實際值，實現了控制器設定值手動狀態下跟蹤。當手動狀態切換到自動時，控制器輸出即為當前一次風機入口動葉開度，輸入與輸出為當前實際值，控制器在給定設定值之前無動作，不會發生擾動，即實現了手自動無擾切換。5. 超馳限幅一次風壓實際值和設定值送入PID控制器經過計算控制其輸出信號送到M/A手操站，手操站輸出電動門開度控制信號經過一個限幅模塊后實現一次風機入口動葉開度控制。限幅模塊上下限的設定

8、是通過超馳信號經過選擇功能模塊后來確定的。超馳開、關信號是由SCS過來的開、關一次風機的指令信號，超馳開信號有效時，限幅塊輸出指令=100%，一次風機入口動葉擋板開；超馳關信號有效時，限幅塊輸出指令=0，一次風機入口動葉擋板關；無超馳現象范圍為0-100。6. 控制量報警邏輯l 一次風機入口動葉開度控制指令與一次風機動葉調節執行機構開度反饋作差送入幅值報警模塊AA，若差值不在±20以內，則產生一次風機閥位偏差大報警信號，一次風機切手動。一次風機動葉調節執行機構開度反饋在在計算前也要送入DPQC質檢模塊，若品質壞，發出一次風機閥位反饋品質壞信號，一次風機切手動。圖2-4 一次風機動葉開

9、度指令檢測報警7. 閉鎖l 若一次風機入口動葉開度控制指令>95，則一次風機指令達最大，同時若A一次風機不在手動，B一次風機手動，則一次風機到LDC閉鎖增；圖2-5 閉鎖增條件l 若一次風機入口動葉開度控制指令<5，則一次風機指令達最小，同時若A一次風機不在手動，B一次風機手動，則一次風機到LDC閉鎖減。圖2-6 閉鎖減條件2.5 一次風機切手動條件如下圖，當以下任意條件發生時，一次風機切手動：l MFT動作l 當無RB時，若調節器控制偏差大l 一次風機停運l 一次風機喘振l 一次風機閥位反饋品質壞l 一次風機閥位偏差大圖2-7 一次風機切手動條件3. 二次風控制3.1 相關圖紙S

10、PCS-3000 控制策略管理-5號站-135138頁。3.2 控制系統原理鍋爐燃燒過程的重要任務之一是維持爐內過剩空氣穩定，以保證經濟燃燒。爐內過剩空氣穩定，對燃煤鍋爐來說，一般是通過保證一定的風煤比來實現的，這種情況只有在煤質穩定時，才能較好地保持爐內過剩空氣穩定，而當煤質變化，就不能保持爐內過剩空氣穩定，不能保持經濟燃燒。要隨時保持經濟燃燒，就必須經常檢測爐內過剩空氣系數或氧量，并根據氧量的多少來適當調整風量，以保持最佳風煤比，維持最佳的過剩空氣系數或氧量。在這里我們可將送風調節系統直接看成是氧量調節的過程，送風控制系統一個帶有氧量校正的串級回路控制系統，即采用兩個控制器串聯工作，主控制

11、器的輸出作為副控制器的設定值，由副控制器的輸出去操縱電動門，從而對主被控變量具有更好的控制效果。3.3 控制系統結構送風調節系統常采用氧量校正信號。控制系統的控制結構為帶氧量校正的串級PID控制，在副回路中，控制對象送風機，執行機構是送風機動葉調節執行機構，調節量是風量；在主回路中，調節量是空預器入口煙氣含氧量。自動控制系統框圖及控制邏輯圖如下：圖3-1 二次風控制系統串級控制結構框圖3.4 氧量校正回路控制邏輯圖3-2 氧量校正回路邏輯控制邏輯：1. 信號處理：1 質檢：采樣值A、B側空預器入口煙氣含氧量分別經過DPQC模塊檢驗信號質量好壞，若A、B側氧量測量品質都壞，則M/A站切手動。2

12、二取中：采樣值A、B側空預器入口煙氣含氧量相加取平均值作為采樣值；3 濾波：使用一階慣性環節的超前滯后模塊，起濾波作用，濾波器傳遞函數為。空預器入口煙氣含氧量經過濾波器后送到控制器PV端。4 分段線性擬合：鍋爐主控指令經過分段線性功能塊擬合成氧量設定值。2. 控制器手動設定值跟蹤與無擾切換在自動狀態下，ASET模塊輸出控制員在操作面板上給定的設定偏置與擬合后的氧量設定值求和輸入控制器SP端，在PID控制下自動達到設定的要求，即SP=ASET+鍋爐主控指令擬合氧量信號在手動狀態下，PID控制器在跟蹤狀態。ASET模塊DI輸入為1，輸出端AO輸出AI端的空預器入口煙氣含氧量偏差值（空預器入口煙氣含

13、氧量實際值擬合氧量設定值），再與擬合的氧量設定值相加，得到的值即為實際的煙氣含氧量，然后送入PID控制器作為設定值。SP =（PV-鍋爐主控指令擬合氧量信號）+鍋爐主控指令擬合氧量信號= PV設定值=過程量，這樣就實現了手動狀態下的控制器設定值跟蹤；在手動切換自動時，直接計算得到實際氧量作為設定值，設定值等于實際值，即實現了控制器手自動的無擾切換。3. 切手動邏輯1 若A、B側氧量測量品質都壞，則M/A站切手動；2 若氧量調節控制器DO輸出調節器入口偏差大信號，則M/A站切手動；3 當送風機A、B均控制手動，則發出指令送風機控制全部手動，則M/A站切手動。圖3-3 全手動條件4. 限幅氧量控制

14、指令在發送到二次風系統前經過限幅模塊。限幅模塊上下限的設定是通過M/A站手自動狀態來確定的。l 自動狀態下，氧量控制指令范圍0.85-1.15，l 手動狀態下，氧量控制指令為1，即不進行氧量校正。3.5 二次風壓控制邏輯圖3-4 二次風壓控制邏輯控制邏輯：1. 總風量濾波在這里使用一階慣性環節的超前滯后模塊，起濾波作用，濾波器傳遞函數為。采集到得總風量現場實際數據濾波處理后再送入PID控制器的PV端。2. 風量指令該指令通過鍋爐主控指令和總燃料量得到，鍋爐主控指令和總燃料量先經過MAX1取大值，然后分兩路，上路不處理，下路經兩次滯后處理，滯后傳遞函數為。然后上下路信號再經過取大值功能塊MAX2

15、取大。MAX2輸出再經過分段線性功能塊將總燃料量信號擬合成風壓信號。擬合后的風壓信號乘以氧量控制信號進行氧量校正，自動狀態下，氧量控制指令范圍0.85-1.15，手動狀態下，氧量控制指令為1，即不進行氧量校正。校正后的信號參與SP設定值計算邏輯。邏輯原理：我們知道在機組運行過程中，若機組升負荷則要先加風后加煤，若減負荷則要先減煤再減風。在機組負荷發生變化時，以上邏輯可以實現風和煤的同步控制。對于風量和總燃料量量來講，由于加煤減煤是一個慢過程，總燃料量總是慢于風量變化。對于鍋爐主控指令和總燃料量來講，在控制系統邏輯中，鍋爐主控指令是由DCS計算得來的，而總燃料量是由實際測量得來的，煤量變化是個慢

16、過程，鍋爐主控指令總是先于總燃料量而變化。所以：1 機組增負荷時，先給定高負荷下的鍋爐主控指令，隨后總燃料量增加以適應負荷變化，所以鍋爐主控指令>總燃料量，MAX1輸出鍋爐主控指令，再經過上路、下路處理后，如下圖a，MAX2選上路輸出，進行二次風控制計算，風量逐漸增加，而此時總燃料量還沒有開始變化，即滿足升負荷時先加風再加煤。2 機組減負荷時，先給定低負荷下的鍋爐主控指令，隨后總燃料量減少以適應負荷變化，所以鍋爐主控指令<總燃料量，MAX1輸出總燃料量，再經過上路、下路處理后，如下圖b，MAX2選下路輸出，進行二次風控制計算。總燃料量首先減少，而由于滯后功能塊的存在風量滯后一段時間后再減，即滿足減負荷時先減煤