某电厂超临界机组烟气脱硫工程培训教程之控制系统
1.总的介绍1.1控制水平
1.1.1为保证烟气脱硫效果和烟气脱硫设备的安全经济运行，将设置完整的热工测量、自动调节、控制、保护及热工信号报警装置。其自动化水平将使运行人员无需现场人员的配合，在控制室内即可实现对烟气脱硫设备及其附属系统的启动、停止和正常运行工况的监视、控制和调整，以及异常与事故工况的报警、联锁和保护。
1.1.2本工程三台炉的烟气脱硫系统（包括脱硫岛内所有的工艺系统和单体设备）采用一套分散控制系统FGD_DCS进行控制，FGD_DCS主要功能包括数据采集和处理（DAS）、模拟量控制系统（MCS）和顺序控制系统（SCS）。实现以LCD/键盘和鼠标作为监视和控制中心，对整个脱硫系统的集中控制。
1.1.3脱硫装置控制系统（FGD_DCS）设置通讯接口，实现与电厂主厂房DCS控制系统之间的数据通讯，以及与全厂SIS系统的数据通讯。
1.2控制室布置
1.2.1本工程三套烟气脱硫系统及公共系统、电除尘器控制系统、除灰渣控制系统、火灾报警系统、空调控制系统、脱硫岛电视监视控制盘集中在脱硫控制室集中控制。
1.2.2本工程电除尘及脱硫控制楼共分三层，脱硫控制室、电子设备间、工程师站室、热工配电间布置在脱硫控制楼的第三层。在脱硫控制室内布置有FGD-DCS操作员站、电除尘控制操作员站、除灰渣控制操作员站、火灾报警系统操作员站、空调控制操作员站、打印机、脱硫岛电视监视系统等。电子设备间内布置有DCS机柜、电源柜、UPS电源柜、除灰渣交换机柜等，热工配电箱布置在热工配电间，FGD-DCS工程师站布置在工程师站室。
1.3控制系统的结构
1.3.1整套脱硫控制系统由以下部分组成：
分散控制系统（DCS）
电视监视系统
空调控制系统
火灾报警系统
就地仪表和控制设备
烟气连续监测系统
热工电源系统
1.3.2主要通讯接口
FGD-DCS与主厂房DCS留有通讯接口
FGD-DCS与SIS系统通讯
FGD电视监视系统与全厂电视监视系统通讯
火灾报警系统与全厂火灾报警系统通讯
CEMS与DCS 通讯接口及4-20mA信号接口
CEMS与环保局通讯接口。
1.3.3分散控制系统的功能，包括脱硫DAS、MCS、SCS。分散控制系统由操作员站、工程师站、冗余配置的数据高速公路及控制器等所组成。系统设置操作员站6套、工程师站2套。
1.3.4以控制系统LCD和键盘作为脱硫监视和控制中心，不设置常规仪表盘。但当控制系统的电源消失、通讯中断、全部操作员站失去功能以及控制站失去控制和保护能力时，为确保脱硫系统紧急停运，为此在操作员控制台上设置下列独立于DCS的常规操作项目：
FGD入口档板控制
FGD旁路档板控制
增压风机的控制
1.3.5脱硫控制系统的运行与停止，其工作状态与单元机组密切相关。因此脱硫控制系统的设计将考虑单元机组与脱硫控制必要的信号通讯接口，其接口的实现方式根据条件将采用数据通讯或硬接线通讯连接。涉及安全、保护的信号均采用硬接线连接。
锅炉岛至脱硫岛的信号：MFT、引风机状态、锅炉负荷。
脱硫岛至锅炉岛的信号：脱硫系统“投入”和“退出”，原烟气、净烟气及旁路挡板状态。
2.热控自动化功能
2.1分散控制系统（DCS）
功能：实现对整个脱硫岛的数据采集、控制、调节、报警、计算、报表等功能。
DCS系统基本配置：操作员站：6套、工程师站：2套、记录打印机：2台、彩色图形打印机：1台、控制机柜及电源分配柜：24面。
2.1.1数据采集与处理系统（DAS）
数据采集与处理系统（DAS）连续采集和处理所有与脱硫工艺系统有关的重要测点信号及设备状态信号，以便及时向操作人员提供有关的实时信息。基本功能如下：
a.过程变量输入扫描处理
b.固定限值报警处理，并可报警切除。
c.LCD显示:报警显示、流程图形显示、成组参数显示、操作指导、报警原因、允许条件和操作步骤等；
d.打印制表：班、日、月报；报警记录；主要设备跳闸顺序记录；设备运行记录，主要辅机的起停次数和累计运行时间；
e.历史数据存储和检索（HSR）；
f.性能计算。
2.1.2主要模拟量控制系统（MCS）
a.增压风机入口压力控制: 为保证锅炉的安全稳定运行，通过调节增压风机导向叶片的开度进行压力控制，保持增压风机入口压力的稳定。为了获得更好的动态特性，引入锅炉负荷和引风机状态信号作为辅助信号。在FGD烟气系统投入过程中，需协调控制烟气旁路档板门及增压风机导向叶片的开度，保证增压风机入口压力稳定；在旁路档板门关闭到一定程度后，压力控制闭环投入，关闭旁路档板门。
b.石灰石浆液浓度控制: 石灰石浆液制备控制系统必须保证连续向吸收塔供应浓度合适的足够浆液，设定恒定石灰石供应量，并按比例调节供水量，通过石灰石浆液密度测量的反馈信号修正进水量进行细调。
c.吸收塔PH值及塔出口SO2浓度控制: 测量吸收塔前未净化和塔后净化后的烟气中SO2浓度、烟气温度、压力和烟气量，通过这些测量可计算进入吸收塔中SO2总量和SO2脱除效率。根据SO2总量，控制加入到吸收塔中的石灰石浆液量。通过改变石灰石浆液量调节阀的开度来实现石灰石量的调节。而吸收塔排出浆液的PH值作为SO2吸收过程的校正值参与调节。
d.吸收塔液位控制：吸收塔石灰石浆液供应量、石膏浆排出量及烟气进入量等因素的变化造成吸收塔的液位波动。根据测量的液位值，调节加入的滤液水及除雾器冲洗时间间隔，实现液位的稳定。
e.石膏浆排出量控制：根据吸收塔石灰石浆液供应量，并用排出石膏浆的密度值进行修正，通过控制两只阀门的开关，以此改变石膏浆流向，调节浆液排至石膏浆池或返回吸收塔，从而控制石膏排出量。
f.除上述主要闭环控制回路外，还将设置石灰石浆液池液位控制、工业水池液位控制等。
2.1.3主要顺序控制（SCS）功能组
包括脱硫系统启动、停止顺序控制、除雾器清洗、石灰石制浆系统顺序控制、石膏脱水系统以及浆液管道冲洗顺序控制功能组等。设计的主要控制功能组如下：
a．烟气挡板控制功能组
b．除雾器冲洗控制功能阻
c．吸收塔液池搅拌及循环控制功能组
d．石膏脱水控制功能组
除上述的功能组控制外，与脱硫有关的辅机、阀门也纳入DCS系统实现远方遥控控制。
2.1.4电气控制系统（ECS）：（见电气部分）
2.2脱硫工业电视系统
2.2.1为了便于现场运行环境的监视，三台炉脱硫系统合设一套完整的彩色闭路工业电视监视系统，脱硫工业电视系统为数字式系统，运行人员可在控制室内对生产现场的主要设备运行情况、安全情况和条件恶劣，巡检人员难以到达的场所进行监视。工业电视监视器和切换器安装于控制室内的辅助控制盘上。其设备包括摄像头、云台、矩阵、监视器、切换器、存储设备、视频和控制电缆等。
2.2.2闭路电视系统留有与全厂闭路电视系统的接口。
2.2.3监视区域设置范围
A.辅助车间:
石灰石制浆车间
石膏脱水车间
废水处理车间
B.吸收塔系统：
增压风机
吸收塔
2.2.4闭路电视监视系统配置：系统配备3台彩色专业监视器，15个全天候彩色监视探头，1个多路视频切换器，1台矩阵主机、1台用于纪录视频信号的计算机，多路视频切换器另配备相应数量的云台。对应相应的固定云台或旋转云台，镜头选用自动光圈镜头或电动三可变镜头。本系统监视的重要部位采用旋转云台和电动三可变镜头，对应配备云台镜头控制器。多路视频切换器应安装在操作台上。旋转云台应是全天候，全方位电动云台，并可在远方进行控制。云台镜头控制器设置在控制室内的辅助控制盘上。
2.3火灾报警和消防控制系统
2.3.1本工程三台锅炉脱硫岛的火灾检测报警及消防控制系统设一套完整的控制系统，通过布置在脱硫控制室的控制中心站，实现对脱硫岛的火灾检测报警及消防控制系统的监控。同时，脱硫岛的火灾检测报警及消防控制系统应作为全厂火灾检测报警及消防控制系统的一个子系统，与全厂系统通过通讯成为一个整体。能够向全厂系统传送数据，接收全厂系统的指令，并与全厂系统统一、协调动作。
2.3.2系统组成
a. 脱硫岛中央监控装置(主控制盘及人机界面等)；
b. 探测系统(包括各种模块、探测器、烟感电缆、温感电缆、手动和自动两种报警触发装置等)；
c.火灾事故声光报警装置；
d.备用直流电源装置；
e.耐火电缆、电缆管及配件、材料；
f.火灾广播系统；
g.火灾紧急照明系统；
h.水消防与气体消防控制；
i.与空调控制系统的接口；
j.与电厂消防水泵组的控制接口。
2.3.3控制方式
a.采用LCD操作员站对火灾报警、消防系统进行集中监控，并在打印机上打印。LCD屏幕或其它人机接口应能显示火灾报警及消防系统的工艺流程及测量参数、控制对象状态和火灾消防区域的测量参数，控制对象状态。通过键盘或按钮、开关能进行操作。
b.区域报警控制盘应能实现对本区域的火灾检测报警及消防系统的监控，同时区域报警控制盘与脱硫岛中央监控装置通讯，脱硫岛中央监控装置负责整个脱硫岛火灾报警，消防系统的监控。
2.4空调控制系统
2.4.1根据脱硫岛内采暖、通风和空调的工艺流程设计一套完整的空调控制系统，空调控制系统以可编程控制器（PLC）为基础，完成脱硫岛内采暖、通风和空调系统的全自动监视、控制和连锁。空调控制系统通过LCD操作员站能对整个工艺流程进行监视、调整、连锁、控制。
2.4.2空调控制系统的控制机柜安装于脱硫电子设备间，LCD操作员站安装于脱硫控制室。
2.4.3操作员站：安装有液晶显示器和键盘的操作员站是空调系统的监视控制中心。运行监视具有数据采集、画面显示，参数处理、越限报警、制表打印等功能。显示器画面能显示工艺流程及测量参数，控制方式、顺序运行状况、控制对象状态，显示成组参数。
2.4.4空调控制系统与火灾报警系统的联锁：当火灾报警后，停止所有送风风机，关闭电动防火阀，启动防烟风机、排烟风机和排烟电磁阀。
2.5烟气成份监测
2.5.1吸收塔下游净烟道：SO2、NOX、O2、烟气流量、尘。
2.5.2吸收塔上游原烟道：SO2、O2、烟气流量、尘。
2.5.3所有信号可以以通讯方式或4-20mA信号进入DCS及建立与环保局的通讯连接。
2.6主要联锁保护
2.6.1当脱硫系统出现下述任一情况时，自动解列整个脱硫系统：
a.增压风机跳闸
b.吸收塔再循环泵全停
c.脱硫系统主电源消失
d.锅炉MFT
e.烟气旁路档板差压高报警或低报警且旁路档板及脱硫出入口门未打开
f.吸收塔液位低报警
g.脱硫塔进口烟气大于160℃
2.6.2当解列脱硫装置运行时，将打开烟气旁路档板，停止脱硫增压风机，关闭脱硫烟气进出门。
2.7确保脱硫顺序控制系统的安全可靠投运，设计中采用下述措施
2.7.1为保证测量信号的可靠，重要的保护用过程信号、状态采用3取2或2取1测量方式。FGD保护动作时自动快速开启旁路档板门，切除FGD。在紧急状态时强制动作旁路档板门，保证锅炉安全运行。
2.7.2设计完善的联锁功能，如备用设备起停联锁、箱罐池的高低液位联锁、管道设备冲洗联锁等，使控制系统能对运行工况变化自动及时作出反应，保证系统稳定运行。
2.7.3在装置停机期间，装置中不同的管道系统中装有浆液，必须对这些管道系统进行冲洗，防止固体材料的沉淀。在短时间停机期间，吸收塔搅拌器、石灰石浆罐搅拌器等仍保持工作。
2.8特殊设备的控制
2.8.1湿式球磨机、真空皮带机带有就地控制柜，设备本身的控制逻辑由就地控制柜内PLC完成，FGD-DCS通过硬接线接口对其进行起停控制及故障反馈，控制柜内PLC可以与FGD-DCS进行通讯。
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