锅炉正常运行中DeltaV DCS系统的运用

谌丽 (沈阳金碧兰化工有限公司)

1、DeltaV DCS系统的软硬件组成及功能作用

1.1 软件组成

DeltaV DCS系统的软件有许多应用程序，能够完成一系列的操作、文件归档及终极优化等过程。应用程序是由操作员工具和工程工具组成的，能够实现控制、安装和在线帮助等功能。操作员工具包括DeltaV操作运行、过程历史视图、诊断和批量处理操作界面，主要用于过程控制系统的日常操作；而DeltaV登录用于登录或注销DeltaV系统及修改密码。工程工具包括组态助手、DeltaV搜索运行、控制和配方工作室、其他包括用户管理、数据库管理员、Flex Lock和系统参数的选择等等。

1.2 硬件组成

DeltaV DCS系统的硬件主要包括电源、SI-加密狗、执行本地控制、一个或多个DeltaV工作站、用于系统节点之间通信的控制网络、每个用于处理现场设备信息的控制器至少有一个I/O子系统等等。对于每个DeltaV系统而言，只有保证SI-加密狗进入了工程师站的并行打印机端口或USB连接器，才能提供唯一独特的标识符。因此联机前，必须使用开发SI-加密狗管理和组态DeltaV系统。

1.3 功能块

○1PID功能块。PID功能块会联结起一切必要的逻辑关系，实现模拟量输入通道处理，即非线性控制的比例-积分-微分控制和模拟量输出通道处理。○2计算/逻辑功能块。计算/逻辑功能块能够输出功能块；确定任一表达式及其中的函数、常熟和参数能被引用；同时设有模式和报警检测装置。○3传递功能块。传递功能块从两个可选项中选择一个模拟量输入信号并于一定时间内完成输出处理，使一个输入通过线性斜坡顺利转移到另一个输入。传递功能块可以支持信号状态的传播，同时也设有模式和报警检测装置。

2、锅炉正常运行

作为锅炉正常运行的重要控制变量和监视参数，汽包水位代表了给水和锅炉负荷的动态平衡关系。水位过低会影响水循环及省煤器的正常运行，易使水汽化造成锅炉损毁乃至爆炸；水位过高则会影响水汽分离，使蒸汽带水。如何对汽包水位进行准确及时的控制在合理的范围并保证设备在各种条件下都能正常运转是锅炉正常运行的一个重要前提。锅炉汽包水位的控制方式有两种：一种是单脉冲控制，另一种三脉冲控制。

2.1 单脉冲控制

运转时产气量＜30%且锅炉负荷较小，此时用单脉冲控制。汽包水位选择器选择副供水控制器，在汽包水位01L03、01L04；汽包压力 01P08、01P09；主蒸汽温度 02T10；主蒸汽流量 02F01；高低给水流量01F01没有报警时，根据水位设置点的测量值运算比例积分，DCS负责发送自动控制命令并确保将控制信号发送至副给水阀，然后调节开度改变给水流量，以保证汽包水位与设定值相同。当液位、压力、主蒸汽温度、主蒸汽流量及给水流量中的任何一个发生报警时，副给水控制器将放弃自动控制转而进入手动控制模式，确保锅炉正常运行。详见图1。

2.2 三脉冲控制

产气量增加，锅炉负荷升至一定程度时只用单脉冲调节器很难应对虚假液位及变化迅速的锅炉负荷，不仅难以有效控制给水流量还会影响锅炉正常运行并埋下安全隐患。故而产气量≥30%且锅炉负荷较大时应采用三脉冲控制。汽包水位经二选一的选择器进入三脉冲水位调节器PID1，对汽包水位与设定值之间的差进行比例-积分-微分运算，然后输出至主给水流量调节器PID2，主要是为给水流量调节器取一个设定值。PID2接收到给水流量01F01的反馈信号后对主蒸汽流量02F01与01F01进行运算，运算结果成为主给水流量调节器 PID2的前馈信号，这样不仅有效控制了给水阀、克服了给水流量的波动，还会使汽包内的给水与排出的蒸汽保持平衡、消除了虚假液位的不利影响。 当汽包水位 01L03、01L04；汽包压力 01P08、01P09；主蒸汽温度02T10；主蒸汽流量 02F01；给水流量 01F01任何一个发生报警时，调节器则会被进入手动模式且禁止外部切换，以保证锅炉的正常运行。

3、锅炉正常运行中DeltaV DCS系统的运用

三脉冲控制下DeltaV DCS系统组态由PID功能块、计算/逻辑功能块和传递功能块三部分组成。PID功能块1负责主调节器上的回路控制，PID功能块2负责副调节器上的回路控制；计算/逻辑功能块1负责逻辑处理，计算/逻辑功能块2负责计算功能；传递功能块1是为了选择信号并保证在特定时间内将信号输出。见图2。

[1]杨虎：《DeltaV系统在工业生产中的应用》[J]山西冶金，2010(03)

[2]聂小敏：《蒸汽锅炉汽包水位的自动控制》[J]能源与节能，2012(07)

[3]李鹏：《DCS控制系统在煤气生产过程中的应用》[J]自动化仪表，2009(03)