[CENTUM,CS3000系统在260T全燃气锅炉的应用] 家用燃气锅炉
摘?要 针对邯钢260T全燃气锅炉的工艺控制要求，介绍了横河CENTUM CS3000 DCS控制系统的总体功能，以实现锅炉本体及相关配套设备的数据采集和自动控制。通过实践检验证明，该控制系统控制灵活，可靠性高。具有广泛的推广价值。
关键词 DCS；CENTUM_CS3000；自动控制
中图分类号 TP273 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)072-0154-02
该260T锅炉为全燃气高温高压锅炉，额定参数9.8 MPa，540℃。主要是为双抽凝汽式汽轮发电机组，提供蒸汽。本文主要介绍锅炉的控制方案，控制系统采用的是较为先进的横河CENTUM CS3000 DCS系统，以实现整个工艺生产中的自动控制，集中操作和数据采集等功能。
1 CENTUM CS3000集散控制系统介绍
YOKOGAWA公司的CENTUM CS3000集散控制系统由人机界面站、现场控制站、VLENT通讯网络3部分组成。其特点如下：
1）高可靠性。双重化控制站采用CPU冗余热备技术，可实现CPU故障无扰动切换，不会因控制系统CPU硬件故障造成停车事故。
2）强大的数据处理功能。双重化控制站FCS具有强大的运算和处理功能，可实现多变量控制、模型预测控制模糊逻辑等多种高级控制功能。
3）网络结构采用开放性式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，数据传输稳定、速率高。
4）软件功能丰富。人机界面软件包括报警优先等级、实时和批量趋势、流程图图形等功能。
2 设计方案
2.1 控制系统硬件及网络结构
该系统控制站采用双重化控制站CPU冗余热备技术，上位采用一台工程师站（EMS），三台操作站（HIS），其中两台为操作员站，各站之间采用Vent/IP网络与控制站通讯，数据传输稳定，速率高。
由于其系统的开放性较好，该系统又同时为整个公司的ERP系统及能源管控系统采集数据信息。网络拓扑结构如图1所示。
图1 控制系统网络拓扑结构图
2.2 控制系统及控制程序主要功能
1）数据采集及处理：对锅炉、除氧器及相关公辅设备的各种温度、压力、流量、液位及高炉煤气氧含量及锅炉尾气一氧化碳含量等各种工艺参数进行采集，上位显示及声光报警。并对采集来的现场各种工艺参数进行处理，包括单位换算，以及对蒸汽流量的温压补偿，和锅炉汽包水位的修正，及各种介质流量的累积计算等数据处理。
2）自动调节：实现了锅炉水位、炉膛负压、及主蒸汽温度等参数的自动调节。
3）电气设备的联锁控制：实现了引风机、送风机火检冷却风机及加药泵及现场电动阀门的顺序联锁控制。
4）历史趋势及操作信息：本系统安装了长趋势软件包，实现了历史趋势较长时间的保存，并能够记录各操作站的操作信息，能够提供报表打印功能，有助于工艺人员了解设备运行状况和事故分析。
3 主要参数闭环控制及主要设备的顺序控制功能
3.1 闭环控制说明
当有下列条件之一时，调节器联锁切手动。①被调量偏差大；②阀位偏差大；③变送器故障；④执行器故障。
1）给水控制。控制目标：维持锅炉汽包水位为定值。
控制方案设计： 给水控制设计了全程调节，即单冲量水位调节回路、三冲量水位调节回路以及旁路给水调节阀和主给水电动门之间的切换。
信号测量及处理:汽包水位测量采用三台差压变送器，经选择器输出并经过汽包压力修正形成锅炉汽包水位信号。
主汽流量信号经温度和压力补偿后相加作为总主蒸汽流量。
给水流量信号及减温水流量信号经温度补偿后作为总的给水流量。
单冲量水位调节:在启动和低负荷时（锅炉负荷＜50%），用单冲量控制系统调节旁路给水管道上的调节阀，维持汽包水位为定值。
三冲量水位调节:在负荷大于30％时，采用三冲量调节系统调节主给水调节阀，维持汽包水位为定值。
2）引风（炉膛负压）调节系统。炉膛压力控制系统的任务是通过调节引风机入口风门的位置，使锅炉炉膛压力保持在允许范围内。
为提高系统的可靠性，炉膛压力采用四个变送器优选量。为控制小幅度高频偏差信号引起引风机转速的频繁变化调节，模块设有死区限值器进行处理。为改善炉膛压力的动态响应特性，系统中引入送风机入口风门开度进行前馈控制。
3）连锁与保护。下列任意条件满足时，引风调节控制系统切手动：
炉膛压力变送器故障时，调节切手动并发出报警；
炉膛负压调节器入口偏差大；
MFT保护动作；
输入输出端故障；
引风机跳闸。
4）主汽温度调节系统。控制目标：维持主蒸汽温度为定值。
控制方案设计：通过调节减温水调节门开度，控制减温水流量，保持集汽联箱过热汽温为恒定值。主蒸汽温度控制系统采用串级调节，既以屏式过热器进口温度为内回路做串级调节。定值由操作员站手动设置。
3.2 顺序控制系统（SCS）
1）汽包紧急放水阀。连锁开启条件：A：汽包水位高Ⅱ值（+150mm）；B：连锁开关投入；
逻辑关系：A * B
连锁关闭条件：C:汽包水位低（0mm）；
逻辑关系：C * B
2）送风机电机。允许启动条件：A：送风机轴承温度95℃并且延时1分钟；
C：送风机连锁投入
逻辑关系：（A + B）* C
3）引风机。允许启动条件：A:引风机轴承温度<75℃；B:引风电机轴承温度<75℃；