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KF系列仪表在XDPS-400中的改造设计及应用

北极星电力网技术频道    作者:汤琪   2013/7/2 10:39:04   

  所属频道:  火力发电    关键词:  KF仪表 XDPS-400 改造设计及应用

1、前言

目前一些火电机组中,许多单回路控制的气动阀门,都是使用KF基地式自动调节仪表进行控制的,如炉膛吹灰减压站、空预器吹灰减压站,所有低加的水位控制、补水箱的液位控制、凝汽器液位控制,以及以前的高加水位控制等,这些单回路控制系统,对于维持被控对象稳定、保证机组安全运行起着举足轻重的作用。

2KF原理及现状分析

2.1  KF的工作原理:

现以具有代表性的压力指示调节仪为例,设在仪表箱壳内的盘簧管式压力测量单元直接检测压力测量值。在测量值和给定值相等而偏差为零时,指示比较机构上的测量针和给定针重合并在刻度标尺上指示出即时的压力测量值。这时,仪表处于平衡状态,其输出停留在某个值上。当控制对象由于扰动而被控压力偏离给定值时,盘簧管式压力测量单元立即将被控压力的变化线性地转换成转角的变化,并通过连杆推动测量针转动。此时,测量针不再和给定针重合,在刻度标尺上既可看出测量值,还可看出测量值相对给定值(由给定针指示)的偏差值。指示比较机构上的差动片将此偏差值通过偏差连杆比例地传递出去,推动设在比例单元上的控制档板,作为调节机构的输入。档板的移动使喷咀的背压发生变化,经放大器放大,经过切换操作单元成为仪表的输出气压。

2.2  KF的现状分析

KF基地式调节仪表一般只能安装在现场,由于受现场环境的影响,如高温、灰尘、风吹雨淋等,导致其测量不准,调节品质不好,特别是我厂压缩空气长期带水严重,甚至夹有铁锈等杂质,而KF仪表测量和控制单元的管路都很细,因此很容易堵塞,一到下雨天,大部分KF都出现这样那样缺陷。由于压缩空气带水问题一直未能解决,部分KF仪表基本处于瘫痪状态,运行人员为了维持机组的正常运行,不得不手动操作这些阀门。

3KF系列仪表的改进方案及控制策略的原理与分析

为了改变目前KF系列仪表调节品质差,甚至不能调节的状况,我们决定将这种基地式的单回路控制系统进行改造,利用我厂DAS系统改造的机会,将这些单回路系统改为由XDPS400控制。

当测量变送器信号与由运行人员设置的给定值信号相比较后,它们的偏差送到PID调节器入口,经调节器运算后通过模拟软手操器送至现场控制调节阀开度。测量变送器信号经质量检测后,送一个开关量信号至PID调节器,作为跟踪开关信号,同时它又送至模拟软手操器S/MA,作为切手动信号,而偏差经高低限功能块选择后,也送一个开关量信号至PID调节器和模拟软手操器S/MA,作用与上述相同。

从上述原理可以看出,该调节系统能满足以下功能:

① 当测量信号正常时,控制对象维持在正常的设定值范围内;

② 当测量信号出现故障时,调节阀的控制指令应跟踪以前的调节器输出,同时使调节阀切为手动;

③ 当测量信号与设定值的偏差越限时,调节阀的控制指令应跟踪以前的调节器输出,同时使调节器切为手动;

④ 手、自动切换时,系统应是无扰动切换。

4XDPS400系统简介与通讯网络

XDPS由高速数据网和连接在网上的MMI(人机接口站)与DPU(分散处理单元)三大部分组成。DPU面向被控对象,进行快速数据I/O和闭环控制计算,完成报警检测,同时接收操作指令和组态修改指令。MMI面向操作者,以流程图、棒状图、曲线、表格、按钮、对话框等方式提供数据,“解释”操作指令并送至DPU。通过MMI,操作员和工程师可对监控过程进行干预和修改。

4.2  分布式处理单元DPU

分布式处理单元DPUXDPS400的过程控制器,存贮系统信息和过程控制策略与数据,通过冗余的实时数据网络与MMI节点及其它DPU连接,以及I/O网络与I/O站节点的连接,提供双向的信息系统,实现各种先进的控制策略。

DPU通常由电源、两台互为备用的工业微机、I/O卡件和接线端子板组成,计算机与I/O卡件是通过总线板进行通讯的,ISA总线是一条高速同步并得总线,位于卡件安装单元的后面,计算机自动从I/O卡件上读取输入数据和状态数据,并对I/O卡件输出数据,从而实现其控制功能。

5、软件的编写与调试

单回路控制系统的控制组态是通过计算机辅助绘图来完成的,XDPS提供了统一的分布式处理平台软件,经过不同的定义或组态,构成不同功能的信息控制系统。

在系统的调试过程中,须仔细检查各功能码的每个参数及相应控制功能实现情况,如功能码DEV中上限变量DH、下限变量DL以及输入X1X2的增益参数K1K2的设定。假如DHDL设定不当,则会引起频繁切为手动或自动时调节品质不好;假如K1K2设定不当,则会使测量值与实际值不相符。功能码EPID中比例放大系数KP、积分时间Ti、微分时间Td的设定,则要在调试过程中慢慢摸索,直到达到好的调节品质为止。

6、现场改造及安装

由于这些单回路调节系统改为由XDPS控制,因此我们撤除了现场的KF仪表及部分管路,加装了部分1151型变送器(可以和DAS共享的不需安装)及ABB生产的电气转换器。每个调节系统铺设两根四芯屏蔽电缆,一根接变送器信号送入控制机柜,一根接指令信号送至现场的电气转换器。

7、投运效果

从已经投运的炉膛吹灰减压站和空预器吹灰减压站来看,压力基本能稳定在1.6+0.1MPa范围内,在吹灰过程中也能得到较满意的调节效果。

来源:大唐贵州黄花寨水电开发有限公司

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