1、前言
目前一些火電機組中，許多單回路控制的氣動閥門，都是使用KF基地式自動調節(jié)儀表進行控制的，如爐膛吹灰減壓站、空預器吹灰減壓站，所有低加的水位控制、補水箱的液位控制、凝汽器液位控制，以及以前的高加水位控制等，這些單回路控制系統(tǒng)，對于維持被控對象穩(wěn)定、保證機組安全運行起著舉足輕重的作用。
2、KF原理及現狀分析
2.1 KF的工作原理：
現以具有代表性的壓力指示調節(jié)儀為例，設在儀表箱殼內的盤簧管式壓力測量單元直接檢測壓力測量值。在測量值和給定值相等而偏差為零時，指示比較機構上的測量針和給定針重合并在刻度標尺上指示出即時的壓力測量值。這時，儀表處于平衡狀態(tài)，其輸出停留在某個值上。當控制對象由于擾動而被控壓力偏離給定值時，盤簧管式壓力測量單元立即將被控壓力的變化線性地轉換成轉角的變化，并通過連桿推動測量針轉動。此時，測量針不再和給定針重合，在刻度標尺上既可看出測量值，還可看出測量值相對給定值(由給定針指示)的偏差值。指示比較機構上的差動片將此偏差值通過偏差連桿比例地傳遞出去，推動設在比例單元上的控制檔板，作為調節(jié)機構的輸入。檔板的移動使噴咀的背壓發(fā)生變化，經放大器放大，經過切換操作單元成為儀表的輸出氣壓。
2.2 KF的現狀分析
KF基地式調節(jié)儀表一般只能安裝在現場，由于受現場環(huán)境的影響，如高溫、灰塵、風吹雨淋等，導致其測量不準，調節(jié)品質不好，特別是我廠壓縮空氣長期帶水嚴重，甚至夾有鐵銹等雜質，而KF儀表測量和控制單元的管路都很細，因此很容易堵塞，一到下雨天，大部分KF都出現這樣那樣缺陷。由于壓縮空氣帶水問題一直未能解決，部分KF儀表基本處于癱瘓狀態(tài)，運行人員為了維持機組的正常運行，不得不手動操作這些閥門。
3、KF系列儀表的改進方案及控制策略的原理與分析
為了改變目前KF系列儀表調節(jié)品質差，甚至不能調節(jié)的狀況，我們決定將這種基地式的單回路控制系統(tǒng)進行改造，利用我廠DAS系統(tǒng)改造的機會，將這些單回路系統(tǒng)改為由XDPS—400控制。
當測量變送器信號與由運行人員設置的給定值信號相比較后，它們的偏差送到PID調節(jié)器入口，經調節(jié)器運算后通過模擬軟手操器送至現場控制調節(jié)閥開度。測量變送器信號經質量檢測后，送一個開關量信號至PID調節(jié)器，作為跟蹤開關信號，同時它又送至模擬軟手操器S/MA，作為切手動信號，而偏差經高低限功能塊選擇后，也送一個開關量信號至PID調節(jié)器和模擬軟手操器S/MA，作用與上述相同。
從上述原理可以看出，該調節(jié)系統(tǒng)能滿足以下功能：
?、?當測量信號正常時，控制對象維持在正常的設定值范圍內;
?、?當測量信號出現故障時，調節(jié)閥的控制指令應跟蹤以前的調節(jié)器輸出，同時使調節(jié)閥切為手動;
?、?當測量信號與設定值的偏差越限時，調節(jié)閥的控制指令應跟蹤以前的調節(jié)器輸出，同時使調節(jié)器切為手動;
?、?手、自動切換時，系統(tǒng)應是無擾動切換。
4、XDPS—400系統(tǒng)簡介與通訊網絡
XDPS由高速數據網和連接在網上的MMI(人機接口站)與DPU(分散處理單元)三大部分組成。DPU面向被控對象，進行快速數據I/O和閉環(huán)控制計算，完成報警檢測，同時接收操作指令和組態(tài)修改指令。MMI面向操作者，以流程圖、棒狀圖、曲線、表格、按鈕、對話框等方式提供數據，“解釋”操作指令并送至DPU。通過MMI，操作員和工程師可對監(jiān)控過程進行干預和修改。
4.2 分布式處理單元DPU
分布式處理單元DPU是XDPS—400的過程控制器，存貯系統(tǒng)信息和過程控制策略與數據，通過冗余的實時數據網絡與MMI節(jié)點及其它DPU連接，以及I/O網絡與I/O站節(jié)點的連接，提供雙向的信息系統(tǒng)，實現各種先進的控制策略。
DPU通常由電源、兩臺互為備用的工業(yè)微機、I/O卡件和接線端子板組成，計算機與I/O卡件是通過總線板進行通訊的，ISA總線是一條高速同步并得總線，位于卡件安裝單元的后面，計算機自動從I/O卡件上讀取輸入數據和狀態(tài)數據，并對I/O卡件輸出數據，從而實現其控制功能。
5、軟件的編寫與調試
單回路控制系統(tǒng)的控制組態(tài)是通過計算機輔助繪圖來完成的，XDPS提供了統(tǒng)一的分布式處理平臺軟件，經過不同的定義或組態(tài)，構成不同功能的信息控制系統(tǒng)。
在系統(tǒng)的調試過程中，須仔細檢查各功能碼的每個參數及相應控制功能實現情況，如功能碼DEV中上限變量DH、下限變量DL以及輸入X1、X2的增益參數K1、K2的設定。假如DH、DL設定不當，則會引起頻繁切為手動或自動時調節(jié)品質不好;假如K1、K2設定不當，則會使測量值與實際值不相符。功能碼EPID中比例放大系數KP、積分時間Ti、微分時間Td的設定，則要在調試過程中慢慢摸索，直到達到好的調節(jié)品質為止。
6、現場改造及安裝
由于這些單回路調節(jié)系統(tǒng)改為由XDPS控制，因此我們撤除了現場的KF儀表及部分管路，加裝了部分1151型變送器(可以和DAS共享的不需安裝)及ABB生產的電氣轉換器。每個調節(jié)系統(tǒng)鋪設兩根四芯屏蔽電纜，一根接變送器信號送入控制機柜，一根接指令信號送至現場的電氣轉換器。
7、投運效果
從已經投運的爐膛吹灰減壓站和空預器吹灰減壓站來看，壓力基本能穩(wěn)定在1.6+0.1MPa范圍內，在吹灰過程中也能得到較滿意的調節(jié)效果。
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