CN115097791B - 基于dcs的燃煤机组干排渣系统的自动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的基于DCS的燃煤机组干排渣系统的自动控制系统，包括函数折算模块、第一偏差运算模块、超前滞后模块、模拟量切换选择模块和速率限制模块，其中，所述函数折算模块、第一偏差运算模块和超前滞后模块的输入均连接模拟量实际炉渣量；所述函数折算模块的输出与模拟量切换选择模块的输入连接；所述超前滞后模块的输出与第一偏差运算模块的输入连接；所述第一偏差运算模块的输出与模拟量切换选择模块的输入连接；所述模拟量切换选择模块的输出分别与模拟量切换选择模块的输入和速率限制模块的输入连接；所述速率限制模块的输出与速率限制模块的模拟量干渣机远程转速给定连接；本发明大大减少了运行人员的操作次数，有效提高了系统运行稳定性。

Description

基于DCS的燃煤机组干排渣系统的自动控制系统
技术领域
本方案属于燃煤发电厂辅机自动控制技术领域，具体涉及基于DCS的燃煤机组干排渣系统的自动控制系统。
背景技术
燃煤机组在生产过程中，需要消耗大量的煤炭，同时产生较多的煤灰和炉渣等固体废弃物，灰渣处理是燃煤电厂运行的重要环节，需要将炉渣进行有效收集。在实际运行过程中，由于干排渣系统涉及设备较多，自动控制逻辑协调不足，导致干排渣系统运行中断，严重影响了锅炉安全稳定运行。
因而现有技术中为了节能降耗，干渣机采用变频控制，变频器的频率随着炉渣量的增多而增加，导致控制逻辑复杂；如果手动控制，增加了运行人员的频繁操作，大大降低了机组的自动化程度。
发明内容
本发明的目的在于提供基于DCS的燃煤机组干排渣系统的自动控制系统，解决了现有技术中存在的上述不足。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的基于DCS的燃煤机组干排渣系统的自动控制系统，包括：
函数折算模块，用于对模拟量实际炉渣量进行函数折算，得到排渣系统中干渣机的实际频率给定值；
偏差计算模块；用于计算模拟量实际炉渣量在设定时间内的变化量；
用于根据实际频率给定值和变化量输出干渣机远程转速给定值的模拟量切换选择模块。
优选地，所述偏差计算模块包括超前滞后模块和第一偏差运算模块，其中：
所述超前滞后模块的输入为模拟量实际炉渣量，用于对模拟量实际炉渣量的输出时间进行限制；
所述第一偏差运算模块的输入为模拟量实际炉渣量，且所述第一偏差运算模块的输入端还与超前滞后模块的输出端连接；用于计算实际炉渣量在设定时间内变化量。
优选地，所述模拟量切换选择模块的输出连接有速率限制模块的输入，用于对干渣机的实际频率给定值进行限制；所述速率限制模块的输出为模拟量干渣机远程转速给定值。
优选地，所述自动控制系统还包括有用于对干排渣系统中的干渣机转速控制进行切换的切换单元。
优选地，所述切换单元包括：
用于判断实际炉渣量的质量判断子单元；
用于判断干渣机运行状态的状态判断子单元；
用于判断干渣机转速偏差的转速判断子单元，以及
用于对干渣机转速进行控制的控制子单元。
优选地，所述质量判断子单元包括模拟量品质监测模块，其中，所述模拟量品质监测模块的输入连接模拟量实际炉渣量，所述模拟量品质监测模块的输出连接控制子单元。
优选地，所述状态判断子单元包括脉冲输出模块，所述脉冲输出模块的输入连接有开关量干渣机停运反馈；所述脉冲输出模块的输出连接有控制子单元。
优选地，所述转速判断子单元包括第二偏差运算模块，其中，所述第二偏差运算模块的输入分别与模拟量干渣机转速给定和干渣机实际转速连接；所述第二偏差运算模块的输出与控制子单元的输入连接。
优选地，所述控制子单元包括逻辑或模块和模拟量手操器，其中，所述逻辑或模块的输入分别与质量判断子单元、状态判断子单元和转速判断子单元的输出连接；所述逻辑或模块的输出与模拟量手操器的输入连接；所述模拟量手操器的输出连接干渣机转速控制与开关量干渣机转速控制手动连接。
优选地，所述函数折算模块的输入经过数字滤波模块与模拟量实际炉渣量连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的基于DCS的燃煤机组干排渣系统的自动控制系统，按照干排渣系统工艺流程结合实际运行设计了干排渣系统自动启动顺控，实现系统设备自动启动，大大减少了运行人员的操作次数，有效提高了系统运行稳定性。
进一步的，使用数字滤波模块、超前滞后模块、偏差运算模块、模拟量切换选择模块、函数折算模块、速率限制模块、模拟量手操器、脉冲输出模块、延时开输出模块、逻辑或模块等，通过对机组排出的实际炉渣量进行函数折算，转变成干渣机的实际频率给定，实现了干渣机转速自动控制，减少了运行人员的频繁操作，另外增加干渣机转速控制由自动切为手动报警提示，便于运行人员及时发现，有效保障锅炉设备长期安全稳定运行，大大提高了机组的自动化程度。
附图说明
图1为本发明的干排渣系统工艺流程设计图；
图2为本发明的变频器自动控制逻辑组态方案设计图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
本发明所述的基于DCS的燃煤机组干排渣系统的自动控制系统，通过使用干渣机、碎渣机、冷却风机及辅助设备等组成的干排渣系统，按照干排渣系统工艺流程结合实际运行设计了干排渣系统的自动启动顺控，并且使用数字滤波模块、超前滞后模块、偏差运算模块、模拟量切换选择模块、函数折算模块、速率限制模块、模拟量手操器、脉冲输出模块、延时开输出模块、逻辑或模块等，通过对机组排出的实际炉渣量进行函数折算，转变成干渣机的实际频率给定，实现了干渣机转速自动控制，减少了运行人员的频繁操作，有效保障锅炉设备长期安全稳定运行。
参考图1，干排渣系统一般包括干渣机、碎渣机、干渣机冷却风机、除尘风机、链条输送装置等设备组成，渣井里的炉渣经过链条输送装置输送到炉渣料斗，干渣机的转动带动链条输送装置转动，干渣机配置变频运行，频率越高干渣机转速越快，链条输送装置转动就越快，输送炉渣的速度就越快，链条上部配备有干渣机冷却风机，用来对高温的炉渣降温，料斗里的炉渣通过干渣机出口电动三通阀可以直接送到碎渣机进行粉碎，还可以通过紧急排放装车运走，经过粉碎的炉渣进入渣仓短暂储存，渣仓处配备有渣仓布袋除尘风机，避免炉渣粉碎时粉末飞溅。
根据干排渣系统工艺流程结合实际运行制定干排渣系统自动启动顺控，主要步骤如下：干排渣系统启动顺控开始→启动渣仓布袋除尘风机；反馈：渣仓布袋除尘风机已运行，延时30秒→干渣机出口电动三通切向碎渣机；反馈：干渣机出口电动三通已切向碎渣机→启动碎渣机；反馈：碎渣机正转运行，延时30秒→启动干渣机冷却风机；反馈：干渣机冷却风机已运行→启动干渣机；反馈：干渣机已运行，延时120秒→投入干渣机变频自动；反馈：干渣机变频在自动，初始频率给定15Hz→干排渣系统启动顺控结束。
参考图2，本发明所述干渣机转速的自动控制系统，包括：
模拟量输入：实际炉渣量、干渣机转速给定、干渣机实际转速；
模拟量输出：干渣机远程转速给定、干渣机转速给定输出；
开关量输入：干渣机停运反馈；
开关量输出：干渣机转速控制手动。
模拟量实际炉渣量分别与数字滤波模块的输入、偏差运算模块的输入X1、超前滞后模块的输入和模拟量品质监测模块的输入连接；所述数字滤波模块的输出与函数折算模块的输入连接，函数折算模块的输出与模拟量切换选择模块的输入X2连接。
所述超前滞后模块的滞后时间常数设置为60，目的使实际炉渣量滞后60s后再输出；所述超前滞后模块的输出与偏差运算模块的输入X2连接；所述偏差运算模块的偏差值高限设置为2，偏差值低限设置为-2；所述偏差运算模块的报警输出与模拟量切换选择模块的选择信号输入连接，目的是判断实际炉渣量在1分钟之内的变化量是否大于2，如果大于2，则偏差运算模块的高限输出为1，如果小于2，则偏差运算模块的高限输出为0。
所述模拟量切换选择模块的输出分别与速率限制模块的输入和模拟量切换选择模块的输入X1连接，其目的是当实际炉渣量变化小于2时，模拟量切换选择模块的输出为本模块X1输入的值，即闭锁当前值；当实际炉渣量变化大于2时，模拟量切换选择模块的输出为本模块X2输入的值，即根据实际炉渣量通过函数折算出来的频率给定值。
通过速率限制模块，频率给定是逐渐进行的，防止频率的大幅增、减过快。所述速率限制模块的输出分别与模拟量干渣机远程转速给定和模拟量手操器的输入X连接。
所述开关量干渣机停运反馈分别与脉冲输出模块的输入X、逻辑或模块的输入X1连接；所述脉冲输出模块的脉冲时间设置为5s，所述脉冲输出模块的输出与模拟量手操器的跟踪开关TS连接，目的是当干渣机停运的时候强制使干渣机转速给定输出为0。
所述模拟量品质监测模块的输出与逻辑或模块的输入X2连接。
所述模拟量干渣机转速给定与第二偏差运算模块的输入X1连接。
所述干渣机实际转速分别与第二偏差运算模块的输入X2、模拟量手操器反馈值输入连接；所述第二偏差运算模块的偏差值高限设置为10，偏差值低限设置为-10；意思是当干渣机转速给定和干渣机实际转速之间的偏差大于10时，偏差运算模块报警输出为1；偏差小于10时，偏差运算模块报警输出为0；所述偏差运算模块的报警输出与延时开模块的输入连接，延时时间设置为5s，延时开模块的输出与逻辑或模块的输入X3连接，逻辑或模块的输出与模拟量手操器切手动开关输入连接，目的是当实际炉渣量为坏质量或者干渣机停运或者干渣机转速给定与干渣机转速反馈偏差大超过5秒，三个条件有任一一个条件满足时，干渣机转速控制由自动控制切为手动控制。
所述模拟量手操器的输出与模拟量干渣机转速给定输出连接。
所述模拟量手操器的手动状态输出与开关量干渣机转速控制手动连接。
另外，干渣机转速控制由自动切为手动时会发出报警提示，便于运行人员及时发现。
本方案通过干排渣系统工艺流程结合机组实际运行设计了干排渣系统自动启动顺控，实现系统设备自动启动，大大减少了运行人员的操作次数，有效提高了系统运行稳定性；还通过对机组排出的实际炉渣量进行函数折算，转变成干渣机的实际频率给定，实现了干渣机转速自动控制，通过逻辑功能块的组合，有效避免了由于炉渣量的波动引起给定频率频繁波动的问题，使系统的控制性能更好，设备运行稳定性显著增强。

Claims (2)

1.基于DCS的燃煤机组干排渣系统的自动控制系统，其特征在于，包括：
函数折算模块，用于对模拟量实际炉渣量进行函数折算，得到排渣系统中干渣机的实际频率给定值；
偏差计算模块；用于计算模拟量实际炉渣量在设定时间内的变化量；
用于根据实际频率给定值和变化量输出干渣机远程转速给定值的模拟量切换选择模块；
所述偏差计算模块包括超前滞后模块和第一偏差运算模块，其中：
所述超前滞后模块的输入为模拟量实际炉渣量，用于对模拟量实际炉渣量的输出时间进行限制；
所述第一偏差运算模块的输入为模拟量实际炉渣量，且所述第一偏差运算模块的输入端还与超前滞后模块的输出端连接；用于计算实际炉渣量在设定时间内变化量；
所述模拟量切换选择模块的输出连接有速率限制模块的输入，用于对干渣机的实际频率给定值进行限制；所述速率限制模块的输出为模拟量干渣机远程转速给定值；
所述自动控制系统还包括有用于对干排渣系统中的干渣机转速控制进行切换的切换单元；
所述切换单元包括：
用于判断实际炉渣量的质量判断子单元；
用于判断干渣机运行状态的状态判断子单元；
用于判断干渣机转速偏差的转速判断子单元，以及
用于对干渣机转速进行控制的控制子单元；
所述质量判断子单元包括模拟量品质监测模块，其中，所述模拟量品质监测模块的输入连接模拟量实际炉渣量，所述模拟量品质监测模块的输出连接控制子单元；
所述状态判断子单元包括脉冲输出模块，所述脉冲输出模块的输入连接有开关量干渣机停运反馈；所述脉冲输出模块的输出连接有控制子单元；
所述转速判断子单元包括第二偏差运算模块，其中，所述第二偏差运算模块的输入分别与模拟量干渣机转速给定和干渣机实际转速连接；所述第二偏差运算模块的输出与控制子单元的输入连接；
所述控制子单元包括逻辑或模块和模拟量手操器，其中，所述逻辑或模块的输入分别与质量判断子单元、状态判断子单元和转速判断子单元的输出连接；所述逻辑或模块的输出与模拟量手操器的输入连接；所述模拟量手操器的输出连接干渣机转速控制与开关量干渣机转速控制手动连接。
2.根据权利要求1所述的基于DCS的燃煤机组干排渣系统的自动控制系统，其特征在于，所述函数折算模块的输入经过数字滤波模块与模拟量实际炉渣量连接。
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