DCS在垃圾焚燒爐點火系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

摘要 DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(Distributed Control System)，在國內(nèi)自控行業(yè)稱之為集散控制系統(tǒng)。本文主要闡述了以北京和利時自動化有限公司開發(fā)的MACS系統(tǒng)作為平臺，對我公司鍋爐點火系統(tǒng)進行改造項目的全過程，并用真實數(shù)據(jù)證明了通過此次改造不僅極大地提高了運行人員的工作效率，而且明顯改善了爐膛溫度的穩(wěn)定性。 　　1研究背景及問題描述 　　我公司采用從日本進口的三菱——馬丁逆推爐排。原點火系統(tǒng)中包括主燃燒器和輔助燃燒器兩套點火設(shè)備，主燃燒器主要用于啟升爐點火，輔助燃燒器多用于日常運行過程中的補燃操作。 　　由于原點火系統(tǒng)使用電動調(diào)節(jié)閥來控制噴油量的大小，很難適應(yīng)實際噴油量的調(diào)節(jié)需求，使得運行人員需要前往現(xiàn)場進行就地手動操作，延長了補燃時間，增加了對爐溫調(diào)控的操作難度。 　　為了解決該問題，生技部決定采用自動化技術(shù)對已有點火系統(tǒng)進行改造以滿足生產(chǎn)運行的需求。 　　2改造方案的設(shè)計及實施 　　2.1技術(shù)平臺的選擇 　　公司擁有和利時DCS系統(tǒng)(MACSⅡ)以及三菱、西門子PLC系統(tǒng)，綜合考慮到前期設(shè)備投入以及后期維護成本的問題，決定將點火系統(tǒng)的自控部分整合到DCS系統(tǒng)中。 　　和利時的MACS系統(tǒng)是大型數(shù)據(jù)采集監(jiān)控SCADA的計算機系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)采集、控制運算、控制輸出、設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)視、報警監(jiān)視、遠程通信、實時數(shù)據(jù)處理和顯示、歷史數(shù)據(jù)管理、日志記錄、事故順序識別、事故追憶、圖形顯示、控制調(diào)節(jié)、報表打印、高級計算、以及所有這些信息的組態(tài)、調(diào)試、打印、下裝、診斷等功能。選擇該系統(tǒng)作為點火系統(tǒng)的自動化技術(shù)平臺完全適用。 　　2.2工藝設(shè)計 　　由于原輔助燃燒器位置較高，補燃效果不佳，而主燃燒器又無法達到快速補燃及精確控制噴油量的要求，故決定停止使用原輔助燃燒器，對主燃燒器進行技術(shù)改造。我們?yōu)榱耸剐碌狞c火系統(tǒng)簡單可靠，在工藝上采用點火燃燒器的燃油量、霧化風(fēng)量、燃燒風(fēng)量進行分段調(diào)節(jié)的方案;控制上采用DCS系統(tǒng)遠控和電氣開關(guān)就地控制相結(jié)合的方式;設(shè)備上采用閘閥、針形閥、電磁閥等易采購、易維護的組件。 　　2.2.1重要組件說明 　　閘閥：負責(zé)調(diào)節(jié)油槍霧化壓縮空氣流量。電磁閥：負責(zé)控制油槍壓縮空氣。針型閥：在油管路上起節(jié)流作用。電磁閥：負責(zé)控制油回路。風(fēng)門調(diào)節(jié)擋板：調(diào)節(jié)助燃風(fēng)機供風(fēng)量。 　　2.2.2自控聯(lián)鎖關(guān)系 　　燃燒器控制系統(tǒng)與鍋爐引風(fēng)機聯(lián)鎖，當(dāng)“燃燒引風(fēng)聯(lián)鎖”投入時，若引風(fēng)機跳閘，則燃燒器的電磁閥及風(fēng)機自動關(guān)閉。燃燒器的風(fēng)機、3#、5#、6#電磁閥依次聯(lián)鎖;當(dāng)風(fēng)機跳閘后，其余3個電磁閥將自動關(guān)閉。 　　2.2.3補燃工況下的操作流程 　　啟動助燃風(fēng)機并打開霧化空氣后，根據(jù)需要打開相應(yīng)的油回路電磁閥，實施補燃操作。 　　2.3方案實施 　　依據(jù)上面的工藝設(shè)計，將方案實施過程分為軟件及硬件兩個部分。 　　2.3.1軟件方面 　　MACS系統(tǒng)給用戶提供的是一個通用的系統(tǒng)組態(tài)和運行控制平臺，應(yīng)用系統(tǒng)需要通過工程師站軟件組態(tài)產(chǎn)生，即把通用系統(tǒng)提供的模塊化的功能單元按一定邏輯組合起來，形成一個完成特定要求的應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)組態(tài)后將產(chǎn)生應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、控制運算程序、歷史數(shù)據(jù)庫以及監(jiān)控流程圖等。 　　首先按照工藝設(shè)計要求畫出電氣邏輯圖，然后進行系統(tǒng)設(shè)備組態(tài)和數(shù)據(jù)庫組態(tài)，將新增設(shè)備以及各類點信息添加到DCS系統(tǒng)中。在完成數(shù)據(jù)庫組態(tài)后開始算法組態(tài)，在方案頁定義局部變量和全局變量，利用順控、手操器、定時器、開關(guān)報警等邏輯功能模塊實現(xiàn)對點火系統(tǒng)的流程控制和狀態(tài)監(jiān)視。再進行圖形組態(tài)，制作面向操作人員的圖形界面，通過背景圖定義和動態(tài)點定義，顯示其實時值或歷史變化情況，并把圖形文件連入系統(tǒng)，實現(xiàn)圖形的顯示和切換。最后經(jīng)過系統(tǒng)聯(lián)編形成系統(tǒng)庫和安裝文件，通過網(wǎng)絡(luò)下裝到服務(wù)器和操作員站。 　　2.3.2硬件方面 　　首先對油路、氣路、電纜進行改造和鋪設(shè)工作，然后根據(jù)圖紙安裝各類閥門和風(fēng)機，再進行電氣及控制回路的接線，最后實施調(diào)試驗收工作。 　　3 實施效果評價 　　3.1快速補燃 　　當(dāng)爐膛溫度開始下降并接近850℃時，原點火系統(tǒng)至少需要10min~15min時間，才能改變爐溫的下降趨勢，使溫度開始回升，而經(jīng)過技術(shù)改造后的新點火系統(tǒng)完成點火操作僅需不到1min時間，使?fàn)t溫開始回升所需的時間一般在3min左右，極大的提高了運行人員的工作效率，為確保爐膛溫度指標(biāo)符合國家環(huán)保要求奠定了堅實基礎(chǔ)。 　　3.2 爐膛溫度穩(wěn)定性 　　公司為加強運行管理專門設(shè)立了爐膛溫度穩(wěn)定性指標(biāo)，來評定垃圾焚燒運行狀態(tài)是否穩(wěn)定，具體標(biāo)準如下： 　　爐溫穩(wěn)定性系數(shù)<45為優(yōu)秀;45<爐溫穩(wěn)定性系數(shù)<50為良好;50<爐溫穩(wěn)定性系數(shù)<55為及格，55<爐溫穩(wěn)定性系數(shù)<60為差。 　　2011年1月份點火系統(tǒng)改造完畢，現(xiàn)與2009和2010年的同期相比，可以發(fā)現(xiàn)2011年1、2月份各值的月度平均爐溫穩(wěn)定性系數(shù)明顯優(yōu)于前兩年同期，這就證明了將DCS自動化技術(shù)應(yīng)用于點火系統(tǒng)控制能明顯改善垃圾焚燒爐的燃燒情況，提高爐溫穩(wěn)定性，對穩(wěn)定生產(chǎn)運行起到了十分積極的作用。