1、前 言
随着计算机技术和现代网络技术及数字测量技术和数字控制技术在电站锅炉控制中的应用，DCS（集散控制系统）在现代电力生产中所起到的作用也越来越大。DCS设计主要包括硬件系统设计和软件系统设计2个部分。硬件系统设计主要包括I/O点的确定，以及DCS硬件系统配置方案。软件系统设计主要包括各个系统的控制逻辑，主要包括：锅炉调节控制系统(简称MCS)，锅炉炉膛安全监控系统（简称FSSS），顺序控制系统（简称SCS），以及数据采集系统(简称DAS)。
2、锅炉概况
600 MW超临界锅炉采用定 滑 定运行方式，单炉膛、四角切向燃烧、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Ⅱ型锅炉。制粉系统：采用中速磨煤机直吹式制粉系统，每炉配6台磨煤机（5台运行，1台备用），给水调节：机组配置2×50%BMCR调速汽动给水泵和1台30%BMCR容量的电动调速给水泵。富通新能源生产销售
生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧
颗�；�、
木屑颗�；�压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
3、600 MW超临界锅炉控制系统方案设计
3.1硬件部分
3.1.1系统I/O点的统计
技术人员通过锅炉系统P＆ID图对系统I/O点进行统计列表，I/O清单应包括位置说明、信号类型、归属系统、用途、工作范围，为软件组态的实现提供条件。表1为600 MW超临界锅炉本体范围内的I/O点总数。
DCS系统I/O站采用按照工艺流程划分的原则：主要考虑控制和物理分散、子回路相对对立、减少站间控制信息的引用，对于需要多点测量的重要信号要尽量分配在不同的模块上，以保证高可靠性、及时性和安全性。系统主控单元、系统电源、通讯网络及主要�？榫捎萌哂嗯渲�。
3.1.2硬件配置
在本系统的网络设计方案中，网络系统共分为2层，上层为管理网络，主要负责具体的锅炉控制指令的设置和执行，在本设计方案中主要是指锅炉控制指令的组态及具体生产指令的设置；下层为系统网络，主要负责数据的采集和执行上层网络（管理网络）发出的指令，2层之间通过网桥实现连接，具体见图1：600 MW超临界锅炉DCS控制系统硬件配置图。该系统的DCS包括了四大组成部分：控制器、操作员站、工程师站、系统网络。
3.2软件部分
3.2.1 600 MW超临界锅炉控制主要特点
600 MW超临界锅炉采用内置扩容疏水式启动系统，锅炉启动初期通过电动给水泵保持省煤器进口给水流量为30 %BMCR，给水通过螺旋水冷壁以及垂直水冷壁加热蒸发，由于蒸汽干度<1，在启动分离器中汽水分离，蒸汽去炉顶集箱，分离出的水通过分离器连接贮水箱分为3路，1路去除氧器，另外2路去大气扩容器，每1路通过1只液动调节阀来控制分离器水位，3只液动阀控制采用开环控制，通过有先后次序的打开和关闭，保证分离器水位保持在设定的范围内。随着燃料量的增加，分离器分离出的蒸汽量逐步增加，水量逐步减少，分离器入口湿蒸汽的焓值增加。当锅炉负荷达到30%BMCR时，分离器入口蒸汽干度为1，分离器无水分离。保持给水不变，继续增加燃烧率，分离器出口蒸汽达到一定的过热度，锅炉正式转入干态运行，此时通过煤水比控制分离器出口蒸汽温度和过热蒸汽温度。
过热蒸汽温度通过煤水比控制为主，喷水减温为辅，一级喷水减温控制二级减温器进出口温差，并且采用分离器出口蒸汽压力作为蒸汽过热度保护。再热蒸汽温度控制采用燃烧器摆动，喷水减温为辅。
燃烧系统采用低NO，同轴燃烧系统(LNCFS)，引入紧凑燃尽风(CCOFA)、分离燃尽风(SOFA)、预置水平偏角的辅助风(CFS)。通过给煤机转速函数控制燃料风挡板开度；通过总测量风量函数控制燃尽风挡板开度；通过炉膛大风箱于炉膛出口压差函数控制辅助风挡板；通过分级配风有效减少NO，生成。
3.2.2数据采集、处理和显示系统DAS( DataAcquisition System)
数据采集及处理，是对机组的现场生产过程中实时数据（各种过程参数、设备状态）进行检测采集，经后续处理再经人机接口进行显示、打印、报警及存储。数据采集是由DCS系统的I/O�？橥ü殖〉囊淮我潜怼⑿藕抛爸貌杉ひ展痰牟问蜕璞缸刺�，如温度、压力、流量、位移等模拟量和设备状态开关量信号，使现场信息汇集到DCS内部变为数字信息进行预处理。
数据计算处理是对经过预处理的信息进行再加工处理，得到DCS的二次参数，主要的处理方法如下所述：
(1) -次计算，这类数据处理主要是对现场信息的补偿和修正，一般现场需要补偿的信息有：流量补偿，一般采用计算公式补偿的方法；
(2)二次计算，对测点求和、求差、信号选择、累计及平均值、最大值等数据计算；
(3)性能计算，锅炉热效率、汽机热效率、电厂总效率及各个生产班组运行考核等计算指标；
显示部分包括分级报警显示。报警系统就是将被检测的对象及时准确地检测出来，并提醒操作人员注意，以防止异常情况进一步恶化。
3.2.3模拟量调节系统MCS( Modulating Con-trol System)
在超临界锅炉中，由于蒸发与过热受热面之间没有固定的分界线，当给水量或燃料量变化时都会引起蒸发量、汽温和汽压的同步变化，相互有牵制，关系密切，这样给控制系统的设计和调整增加了灵活性，也增添了复杂性。随着超临界机组蒸汽压力的升高，锅炉中间点汽温和过热器出口汽温控制点的温度变动惯性增加（亦即比热增加），时间常数和延迟时间相应增大，在燃料或给水量扰动时，超临界锅炉的蒸汽温度变化具有更大惯性。
在超临界机组启动和低负荷运行期间，必须投入启动系统，因此也增加了锅炉启动系统对控制的要求。
从以上几点可知，超临界锅炉更难于控制，情况更复杂。在规定的运行工况下，必须维持某些比例常数，而在变工况下必须使这些比例按～定规律变化，在启动和低负荷时，则要求更大幅度地改变这些比例，以得到宽范围领域的自动控制。
为此，必须设计更完善的闭环控制系统，在启动工况下更多地采用变参数、变定值技术，所有控制功能应在前馈技术的基础上完成，并连续地校正控制系统的增益。
MCS主要包括如下控制回路：
(1)启动方式选择（冷态、温态、热态）；
(2)机组主控；
(3)磨煤机一次风机流量和温度控制；
(4)煤量控制；
(5)给水泵控制；
(6)热一次风压差（△p）控制；
(7)暖炉油量和雾化介质压力控制；
(8)锅炉风量控制；
(9) SOFA挡板控制；
(10 )燃料／辅助风挡板控制；
(11)二次风量控制；
(12)炉膛压力控制；
(13)给水指令；
(14)燃料／空气量指令；
(15)分离器水位控制；
(16) -级喷水减温控制；
(17)二级喷水减温控制；
(18)再热汽温控制（喷水）；
(19)再热汽温控制（喷嘴摆动）。
3.2.4顺序控制系统SCS( Sequence ControlSystem)
由于机组的控制对象多，控制过程复杂，运行方式多，所以，采用程序控制，不仅可以减少值班员的操作次数，减少控制盘台操作尺寸、缩小监视面。更重要的是还可以防止对象多及运行方式多而引起的操作事故，有利于机组的安全运行、防止设备损坏或是减少操作人员的劳动强度等。
顺序控制设计要满足以下原则：
(1)1个功能组为某一工艺系统内所有辅机及其所有的相关设备，如锅炉烟风系统内的送风机、引风机、空气预热器及相关辅助设备和风门挡板等。1个子项组为某个设备组，如1台风机及其所有的相关设备。
(2)所设计的功能组和子项组顺序控制自动顺序操作，并可接受机组级顺控指令，目的是为了在机组启、停时减少操作人员的常规操作。且各子项组的启、停能够独立进行。
(3)对于每一个子项组及其相关设备，他们的状态、启动许可条件、操作顺序和运行方式，均可在CRT上显示出来。
(4)在手动顺序控制下，可为操作员提供操作指导，这些操作指导以图形方式显示在CRT上，按照顺序进行，可显示下一步被执行的程序步骤，并根据设备状态变化的反馈信号，在CRT上改变相应的设备颜色。
(5)运行人员通过手动指令，可修改顺序或者对执行的顺序跳步，但这种运行方式必须满足安全要求。
(6)顺序控制中的每1步均应通过手动指令从设备的反馈信号得以确认，每1步都应监视预定的时间。如顺序未能在约定的时间完成，则应发出警报，并禁止程序执行下去。如果故障消除，在运行人员再启动后，可使程序继续进行下去。
(7)在自动顺序执行期间，出现任何故障或运行人员发出中断信号，可以使正在运行的程序中断并回到安全状态，使程序中断的故障或运行人员的指令在CRT上显示出来。当故障排除后，顺序控制在确认无误后再进行启动。
(8)顺序控制是按命令逻辑顺序进行的，每步都有检查，在正常工作运行时，程序一旦启动应至结束。在顺序过程中每1步都有指令，在此完成后自行熄灭，不同的程序应有不同的终止指令以示区别。
(9)运行人员可以在CRT上显示每1个被控对象。一些重要的手动设备操作应有许可条件，以防止运行人员误操作。
(10)设备的联锁、保护指令具有最高优先级；手动指令则比此自动指令优先。被控设备的“启动”、“停止”或“开”、“关”指令相互闭锁，且使被控设备向安全方向动作。
(11)保护和闭锁功能是经常有效的，设计成无法由控制室人工切除。
(12) SCS应通过联锁，联跳和�；ぬ⒐δ芾幢；け豢囟韵蟮陌踩�。机组联锁及�；ぬ⒐δ芫捎糜步酉吡印�
(13)对于成对的控制设备，控制系统的组态应该考虑采用不同的分散处理单元，防止系统故障时2个被控设备同时失去控制。
按照以上规则，本设计完成的主要功能组及子组级功能如下：
(1)空气预热器马达（主马达、辅助马达、气动马达）；
(2)空气预热器支撑轴承、导向轴承润滑油泵；
(3)引风机系统（引风机、引风机进出口风门挡板等）；
(4)一次风系统（一次风机、一次风机进出口挡板）；
(5)二次风系统（二次风机、二次风机进出口挡板）；
(6)给煤机系统（给煤机、煤闸门挡板等）；
(7)给水系统；
(8)吹灰程控功能；
(9)启动系统（启动系统液动调节阀前的电动隔离阀）；
(10)暖管系统（暖管管路进口、出口电动截止阀）；
(11)汽温控制系统（调节阀前的电动截止阀）；
(12)省煤器出口放气阀；
(13)后烟井下集箱疏水阀。
3.2.5锅炉炉膛安全监控系统(FSSS，FurnaceSafeguard Supervisory System)
随着电站单元机组容量变得越来越大，锅炉的安全和正常运行所必须的监控也变得越来越复杂。这就使得普通的操作人员很难准确而迅速地处理许多危及锅炉安全的异常现象，因为操作人员处理突发事故的能力是受其精神状态、运行经验和体能等许多因素的限制。要是操作人员能借助控制装置对给定的输入用预先编制的程序给予快速反应使得复杂的安全联锁程序自动进行，就可更有效地提高锅炉运行的安全性，富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂鲜强突遣淮淼难≡�。
锅炉炉膛安全监控系统，其英文名称为Fur-nace Safeguard Supervisory Systemo FSSS是由燃料安全联锁系统( FSS)和燃烧器控制系统(BCS)二部分组成，它在防止运行人员操作事故及设备故障引起锅炉炉膛爆炸方面起着重要作用。
本FSSS系统的主要功能包括：
(1)炉膛吹扫；
(2)主燃料跳闸MFT (Main Fuel Trip)；
(3)发出跳闸原因显示和记忆；
(4)炉膛正、负压保护；
(5)燃油泄漏试验；
(6)燃油母管跳闸阀和循环阀的联锁控制；
(7)油燃烧器点火和熄火控制（中央顺序点火和就地点火）；
(8)自动顺序启、停油燃烧器；
(9)煤粉燃烧器的层投切控制自动顺序启、停煤粉燃烧器；
(10)负荷的快速返回(RUN BACK)；
)炉膛灭火保护；
(12)火焰检测；
(13)火检探头冷却风系统的管理；
(14)二次风门档板的开关控制；
(15)联锁和报警。
4、结束语
随着电站锅炉大型化，锅炉控制系统的重要性也日益显现出来，完善合理的硬件和控制策略对锅炉安全、稳定、高效运行提供了保障。目前，锅炉自动化水平己趋成熟，摆在我们面前的问题是如何对系统进行控制优化，这不仅需要先进的控制策略，还需要对锅炉系统进行进一步解析。
