1. Información general
La generación de energía para calderas de petróleo y gas tiene una historia de más de 60 años en China. Las calderas construidas en el noreste de mi país en aquella época todavía funcionan con seguridad en la actualidad. Las calderas de gasóleo y de gas desarrolladas actualmente añaden tecnologías de ahorro de energía, respetuosas con el medio ambiente y otras tecnologías a los generadores de gas originales, convirtiéndolas en tecnologías eficientes, de ahorro de energía, seguras y respetuosas con el medio ambiente. El funcionamiento económico de las calderas es un tema que necesita atención urgente. No sólo afecta a la economía individual, sino que también es de gran importancia para ahorrar energía y lograr un desarrollo sostenible y coordinado en el futuro, cuando la energía sea cada vez más escasa.
El sistema de control distribuido UW500 es un sistema de control distribuido de nueva generación desarrollado conjuntamente por Hangzhou Youwen y el Centro Nacional de Investigación de Ingeniería para Automatización Industrial de la Universidad de Zhejiang. Es un sistema de control distribuido de nueva generación lanzado a través de análisis y resumen continuo, desarrollo e innovación, mejora de pruebas y evaluación. Este sistema puede mejorar significativamente el nivel de automatización de monitoreo y mejorar el funcionamiento económico y confiable de la caldera.
2. Introducción al proceso
El proceso de generación de energía es un proceso de conversión de energía: combustible energía química vapor energía térmica energía mecánica energía eléctrica. En pocas palabras, utiliza combustible (gas) para generar calor y calentar agua para formar vapor sobrecalentado a alta temperatura y alta presión, lo que hace girar la turbina y el rotor del generador (campo electromagnético). La bobina del estator corta las líneas de fuerza magnéticas para emitir energía eléctrica y luego utiliza el transformador elevador para aumentar el voltaje del sistema, se conecta a la red y transmite energía eléctrica al exterior.
Los principales sistemas de equipos de generación de energía a gas incluyen: sistema de suministro de combustible, sistema de suministro de agua, sistema de vapor, sistema de enfriamiento, sistema eléctrico y otros equipos de procesamiento auxiliares.
Su sistema de generación de energía consta principalmente de un sistema de combustión (con caldera como núcleo), un sistema de vapor y agua (compuesto principalmente por varias bombas, calentadores de agua de alimentación, condensadores, tuberías, paredes de agua, etc.), un sistema eléctrico (con generador de turbina, transformador principal, etc.), sistema de control, etc. Los dos primeros generan vapor a alta temperatura y alta presión; el sistema eléctrico realiza la transformación de energía térmica y energía mecánica a energía eléctrica; y el sistema de control garantiza el funcionamiento seguro, razonable y económico de cada sistema.
3. Estrategia de control
La función de automatización de la unidad de caldera del sistema de control distribuido incluye la función de adquisición de datos (DAS), la función de control analógico (MCS), la protección de apagado de la turbina (ETS), la función de control de secuencia (SCS), la protección de corte de combustible principal de la caldera (MFT) y la gestión de información. y otras funciones.
1. Sistema de control de combustible gaseoso
En el control general del sistema de combustión de una caldera, el principal parámetro controlado es la presión o carga del vapor principal. El control de la presión del vapor principal y los parámetros de carga se logra ajustando la cantidad de gas que ingresa a la caldera. El sistema de control de cantidad de combustible de la caldera se basa en controlar la presión del vapor de salida de la caldera, y el caudal de vapor principal de la caldera se utiliza como avance.
El sistema de combustión de la unidad generadora de gas del alto horno puede mantener la caldera funcionando con una carga de combustible del 25% al 110% según la cantidad de gas sin detener el horno tanto como sea posible a través de la unidad. El cambio en la apertura de la válvula de entrada de la turbina de vapor provocará los parámetros de presión del vapor principal, y la presión del vapor principal se puede estabilizar ajustando el combustible mediante el control de retroalimentación. Por lo tanto, este sistema primero asegura la presión de entrada del gas del alto horno, controla la presión de entrada del gas del alto horno ajustando la apertura de la válvula de entrada de gas del alto horno y controla el combustible cuando la presión del gas está garantizada.
2. Sistema de control del volumen de suministro de aire (sistema de control del contenido de oxígeno del humo)
El control del suministro de aire no sólo debe garantizar la combustión segura de la caldera, sino también garantizar los beneficios económicos de la caldera. El sistema de control del suministro de aire garantiza en última instancia la seguridad y economía de sus condiciones de combustión al garantizar el volumen óptimo de oxígeno a la salida del horno.
El sistema de control del suministro de aire se utiliza principalmente para ajustar el volumen de distribución de aire del gas del alto horno, y luego el circuito de corrección del volumen de oxígeno se conecta en cascada al circuito de control del volumen del suministro de aire.
3. Sistema de control de volumen de aire inducido (sistema de control de presión negativa del horno)
Según el proyecto práctico de generación de energía a gas del alto horno, el sistema de control de tiro inducido utiliza la presión negativa del horno como parámetro de control principal, pero la señal total del suministro de aire se puede utilizar como señal de avance.
4. Control coordinado de máquinas y hornos.
Si cambia la presión del vapor principal en la salida de la caldera, también cambiará la cantidad de combustible gaseoso del alto horno. Si la cantidad de combustible de gas de alto horno cambia, inevitablemente se mostrará a través de cambios en el valor del parámetro de presión. Por lo tanto, el control del sistema de combustible es controlar el estado de combustión ajustando la apertura de la válvula de entrada de gas del alto horno para controlar la presión de entrada del gas del alto horno (en lugar de controlar la cantidad de entrada de combustible gaseoso), junto con el control. de la turbina de vapor para controlar el vapor principal de la caldera. El propósito de la presión. Por tanto, por un lado, el ajuste de la carga de la caldera se calcula y controla a través del sistema de cálculo de distribución de carga de la caldera; por otro lado, el control de la presión de la tubería principal de vapor de la caldera se controla ajustando la apertura de la válvula de la turbina.
5. Sistema principal de control de temperatura del vapor.
El ajuste de la temperatura del vapor principal de la caldera debe diseñarse de acuerdo con las características de la caldera. Dentro del rango operativo de caldera especificado, cuando se alcanza la carga de control de temperatura (especialmente en áreas de carga baja y alta), la temperatura de salida del sobrecalentador de primera etapa se controla dentro del rango establecido.
Cantidad de ajuste: flujo de agua de desrecalentamiento
Equipo de regulación: válvula reguladora de agua de atemperamiento.
Señal de temperatura principal: temperatura de salida del sobrecalentador de alta temperatura
6. Control del suministro de agua (control del nivel de agua del tambor)
El control normal debe ser un sistema de control de tres impulsos que consista en flujo de vapor, nivel de agua del tambor y flujo de agua de alimentación. Cuando la carga es inferior al 30%, se adopta un control de impulso único con solo el nivel de agua del tambor. Cuando la carga es superior al 30%, se cambia al control de tres impulsos. Se debe prever una conmutación sin interrupciones entre el control de un solo impulso y el de tres impulsos, y viceversa.
El transmisor que mide el nivel de agua del tambor debe ser doble redundante, preferiblemente triple redundante, y tener compensación, comparación y selección de presión.
El flujo de agua de alimentación con temperatura compensada debe agregarse al flujo de agua de aspersión para obtener la señal del flujo total de agua de alimentación.
La medición del flujo de vapor debe compensarse en presión y temperatura, y se debe agregar el flujo de la tubería principal de calefacción para obtener la señal del flujo de vapor total.
Cantidad ajustada: nivel de agua del tambor
Cantidad de ajuste: flujo de suministro de agua
Señal de entrada del circuito auxiliar: flujo de agua de alimentación
Señal de entrada anticipada: flujo de vapor principal
Figura 1 Protección del nivel de líquido del tambor de vapor
7. Sistema de control del nivel de agua del condensador
Mantenga un cierto nivel de agua del condensador para garantizar el establecimiento de un vacío normal en el condensador. Tanto los niveles de agua demasiado altos como demasiado bajos en el condensador pueden destruir el vacío del condensador. En el sistema de control del nivel de agua del condensador, el valor de desviación entre el valor medido del nivel de agua del condensador y el valor dado está sujeto al cálculo PID, y el resultado del cálculo ajusta la apertura de la válvula reguladora del nivel de agua del condensador para mantener un nivel constante de agua en el condensador. nivel.
8. Sistema de control de presión del sello del eje
En el espacio entre la placa divisoria interior y el eje principal de la etapa de la turbina de vapor, así como en el lugar donde el eje principal penetra el exterior del cilindro, el cilindro de vapor se escapará o entrará aire externo, lo que reducirá la eficiencia de la turbina de vapor y empeorar el vacío de la unidad, destruyendo el funcionamiento normal de la turbina de vapor. Por lo tanto, se debe utilizar un sello de eje para bloquear las fugas de vapor y las fugas de aire para garantizar el funcionamiento normal de la turbina de vapor. El rendimiento del sello del eje se logra controlando la presión de vapor del sello del eje.
En el sistema de regulación de presión del sello del eje del grupo electrógeno de turbina de vapor, el valor medido de la presión del sello del eje y el valor dado están sujetos al cálculo PID, y el resultado del cálculo controla la válvula reguladora del suministro de vapor del sello del eje para mantener la presión del sello del eje. al valor establecido.
9. Sistema de control de nivel de agua para vasos de expansión continua
Según la señal de nivel de agua del vaso de expansión continua, el regulador hidrofóbico del vaso de expansión continua se controla para mantener el nivel de agua del vaso de expansión continua en el valor establecido.
10. Sistema de control del nivel de agua del calentador de alta presión
El calentador de alta presión es un dispositivo de intercambio de calor entre el vapor de extracción de la turbina y el agua de alimentación principal. El calentador de baja presión es un dispositivo de intercambio de calor para la extracción de vapor de turbina y agua de condensado. Sus niveles de agua son demasiado altos, lo que puede provocar que entre agua en la turbina, provocando un accidente.
En el sistema de ajuste del nivel de agua del calentador de alta presión, el valor medido del nivel de agua se compara con el valor dado para la operación PID, y el resultado de la operación controla la válvula reguladora de drenaje del calentador de alta presión para que el nivel de agua alto cumpla los requisitos operativos.
11. Sistema de control del nivel de agua del calentador de baja presión (generalmente no disponible en unidades pequeñas)
En el sistema de ajuste del nivel de agua del calentador de baja presión, el valor medido del nivel de agua se compara con el valor dado para la operación PID, y el resultado de la operación controla la válvula reguladora de drenaje del calentador de baja presión para que el nivel de agua bajo cumpla los requisitos operativos. En caso de emergencia, el nivel del líquido se controla mediante la puerta eléctrica de liberación de agua de emergencia.
12. Sistema de control del nivel de agua del desaireador
El objetivo de mantener el nivel de agua del desaireador es garantizar el equilibrio entre el suministro y la demanda de agua de la caldera. Dependiendo del proceso de producción, el control del nivel de agua del desaireador tiene dos métodos de ajuste: impulso único y tres impulsos. La diferencia entre ellos radica en si el agua del suplemento químico se alimenta continuamente. Entre ellos, el método de ajuste de tres impulsos es similar al sistema de control del nivel de agua del tambor. Es un ajuste de un solo impulso durante el arranque y la operación de carga baja, y es un ajuste de tres impulsos durante la carga normal. El cambio entre impulso único y triple impulso se puede lograr de forma manual o automática.
Cuando el nivel de agua del desaireador alcanza un valor alto, el regulador del nivel de agua del desaireador se cierra y se abre la válvula de recirculación de condensado. Cuando el nivel de agua en el desaireador sea demasiado alto, abra la puerta eléctrica de liberación de agua de emergencia. Cuando la turbina está fuera de servicio, el nivel de agua del desaireador se ajusta mediante la válvula de suministro de agua de productos químicos.
13. Sistema de control de presión del desaireador
Durante el arranque de la unidad, la presión del desaireador se ajusta abriendo la válvula reguladora de la tubería principal de vapor de la planta para mantener el valor establecido de presión del desaireador.
En condiciones de carga normales, el sistema de ajuste de presión del desaireador está diseñado para enviar la desviación entre el valor de medición de la presión del desaireador y el valor establecido al PID para su cálculo. El resultado del cálculo ajusta la válvula reguladora de presión del desaireador para controlar la desaireación. La presión del dispositivo está en el valor establecido.
4. Ingeniería de control
El sistema de control distribuido UW500 se ha utilizado ampliamente en la generación de energía de calderas. UW500 puede completar funciones que incluyen recopilación de datos, control analógico, protección de seguridad del horno, control eléctrico, control público de energía de fábrica, control de red de calefacción, etc. El sistema admite 32 estaciones de control y la escala del sistema alcanza: AIO: 16384, DIO: 32768.
El sistema de control distribuido UW500 puede monitorear una gran cantidad de puntos que necesitan ser monitoreados en la generación de energía de la caldera en tiempo real. El excelente diseño de redundancia dual hace que el sistema sea más estable y confiable.
Figura 2 Diagrama de organización del sistema
Figura 3 Sistema de combustión de la caldera.
5. Resumen
El uso del sistema de control distribuido UW500 para monitorear una gran cantidad de puntos de monitoreo puede reducir en gran medida la carga de trabajo de los trabajadores, permitiendo que una gran cantidad de datos dispersos se muestren centralmente en la estación operativa. El sistema estable hace que el control sea más seguro y sencillo. La combustión de la caldera también está bien controlada, lo que mejora significativamente la eficiencia de la combustión.
