模拟量控制系统调试措施(新版)

江苏沙钢集团有限公司改建1*135MW高炉煤气发电工程

模拟量控制系统（MCS）调试措施

编 写：

审 核：

批 准：

        南京泰润电力工程有限公司

二零一四年十一月

编制单位：南京泰润电力工程有限公司

文件编号：TS14-NJTR-SGCS-0504

项目负责人：费江林

工作人员：    贾保海 殷翔 王民安

会审单位： 江苏沙钢集团有限公司

            江苏常源建设监理有限公司

            湖南省工业设备安装有限公司

              南京泰润电力工程有限公司        

批准单位:   江苏沙钢集团有限公司改建1*135MW高炉煤汽发电工程启动调试指挥部

江苏沙钢集团有限公司改建1*135MW高炉煤气发电项目

模拟量控制系统（MCS）调试措施

会签单

1.1 《火力发电建设工程机组调试质量验收及评价规程》DL/T 5295－2013；

1.2 《火力发电建设工程启动试运及验收规程》DL/T-5437-2009；

1.3 《电力建设施工及验收技术规范（第五部分：热工自动化）》DLT5190.5-2004；

1.4 《火力发电建设工程机组调试技术规范》DL/T-5294-2013

1.5  EMMERSON公司提供的MCS系统组态图和技术规范书；

1.6  EMMERSON公司提供的技术说明书

2.  调试目的

通过调试，使所有的MCS子系统投入自动运行，以稳定生产过程中的主要工艺参数，

能满足锅炉和汽机及其辅助系统安全可靠、稳定高效运行。在系统故障时，自动地

将系统无扰地从自动方式切换到手动方式，或从一种控制方式转换为另一种控制方式。

3.  调试对象及范围

调试对象为艾默生公司开发的OVATION集散控制系统中模拟量连续控制系统，以实现对江苏沙钢集团有限公司改建1*135MW高炉煤气发电工程的主要热力系统实现自动控制。

3.1   主要控制系统如下；

3.1.1 汽包水位控制系统

3.1.2 锅炉出口压力控制

3.1.3 送风控制系统

3.1.4 炉膛负压控制系统

3.1.5燃料控制

3.1.6减温水控制

3.1.7除氧器压力控制系统

3.1.8除氧器水位控制系统

3.1.9高旁压力控制

3.1.10高旁温度控制

3.1.11低旁压力控制

3.1.12低旁温度控制

3.1.13凝汽器水位控制

3.1.14给水母管压力控制

3.1.15高加水位控制

3.1.16再热器温度控制

3.2 送风调节系统静态试验

3.2.1 试验前应具备的条件

    该调节系统所有逻辑及模拟回路组态检查完毕并且正确无误；执行机构调校完毕并具备远操条件；逻辑条件满足该系统调节回路正常工作要求。

3.2.2调节方向确认：

    锅炉主控命令经过动态校正、函数变换、氧量修正后与修正后的实际燃料量形成最后的风量指令。通过改变锅炉的主控输出、模拟一级压力信号、模拟氧量信号、改变总风量功能块值，观察送风指令变化。氧量设定值是负荷命令经函数(不同负荷下的最佳氧量曲线)形成氧量设定值，并可由人工设置偏置量。在做调节方向实验时，可将氧量调节器和风量调节器的P1D块设置为纯比例调节规律。经过氧量校正后的PID输出作为风量指令，模拟风量信号，改变氧量回路的输出，使风量指令与总风量间偏差为零。

    用M／A站使送风机变频器操作至中间位置，即50%，将送风机A和B的控制器切至自动运行。此时该系统投入自动且变频器的应保持50%不变。

将氧量信号减少，此时送风机A、B侧变频器应同时开大：反之将氧量信号增加，则送风机A、B侧变频器应同时关小。

3.2.3 手／自动切换检查

    调节系统具备条件后各变频器对应的DCS手动切自动及自动切手动均应无扰，而且在调节系统为A送风变频器自动、B送风变频器手动时，当切至A送风变频器手动、B送风变频器自动也应无扰，反之亦然。

3.3 引风调节系统的静态试验

3.3.1 试验前应具备的条件

    该调节系统所有逻辑及模拟回路检查完毕并且正确无误：执行机构调校完毕并具备远操条件；逻辑条件满足该系统调节回路正常工作要求。

3.3.2 调节方向确认

    先将引风控制回路的调节器设置成纯比例调节规律。用信号源在端子板上加入“炉膛压力信号”，且信号值调为12mADC；将引风机A、B变频器操作至50%。改变A、B引风调节系统的定值．使其与炉膛压力的偏差为零。将A、B引风调节系统投入自动，此时引风调节系统处于“自动”状态且各引风变频器应保持原位(50%开度不变)。

    将“炉膛压力信号”减少到10mADC，则A、B引风变频器应同时关小，反之，将“炉膛压力信号”增至14mADC，则A、B引风变频器应同时开大。

3.3.3 手／自动切换检查

    调节系统具备条件后各变频器对应的DCS手动切自动及自动切手动均应无扰，而且在调节系统为A引风变频器自动、B引风变频器手动时，切至A引风变频器手动、B引风变频器自动也应无扰，反之亦然。

3.4 送引风调节系统的动态投入

3.4.1 投入前应具备的条件

    机组正常运行且负荷大于30%；、送引风调节系统相应设备可用：系统中PID参数预整定完成；取得炉调试人员的同意并有专人监护。

3.4.2 投入步骤

先投入引风，再投入送风，改变定值，检查各系统信号偏差，使偏差为零，观察信号跟踪情况，待信号跟踪正常后调节系统投入自动，观察投入效果。

观察一段时间后系统切手动，根据这期间投入效果修正参数再投入，反复观察，最后整定出理想的PID参数。

在调节系统试投期间，一旦出现危急锅炉安全的问题，运行人员有权随时切为手动并做紧急处理。

3.5 给水控制系统

3.5.1 执行机构检查

    执行机构安装就位，机械行程无卡涩；回路接线正确；阀门开关方向正确，且平稳无跳变，反馈信号反应正确。

3.5.2 模拟闭环试验

    模拟包括由变送器输入信号至PID控制信号输出的整个回路，此时的外系统模拟信号及变送器输入信号可由信号发生装置模拟。需做的分步试验如下：

对模拟输入的变送器信号(水位、压力、流量)选择中间值，保证一台变送器故障时输入信号正常：

计算好汽包水位补偿运算回路的函数f(x)并进行设置。

    调节方向确认；

    模拟输入信号的变化，当水位信号高于给定值，单、三冲量PID控制输出均减小，反之就增加。对三冲量控制回路而言，蒸汽流量信号有减小趋势时，PID输出减少，反之PID输出增加。

3.5.3 给水调节门特性试验

    此试验可在锅炉吹管期间由机务人员组织热控参加并做好记录，试验时每开或关10％记录开度与流量的数据,以及对应的给水压力、汽包压力等相关参数。

3.5.4 动态试验

    该试验在整套启动后进行，试验应具备以下条件：

    变送器己投入正常运行； 

    DPU柜内系统调试完毕，调整参数设置在安全范围以内；

    给水系统与其他系统的逻辑控制回路联调完毕，联锁试验己做完。

    机组已带初负荷。

3.5.4.1 单冲量回路动态试验

    当负荷小于额定值30%时投入自动，此时为单冲量控制，用试验法调整P、I参数，该回路的调整要求快速反应，因此时负荷不稳定，水位变化较大，是正常现象。

3.5.4.2 三冲量回路动态试验

    在机组运行状态较为稳定时，试投三冲量给水控制，调整主、副调节器参数，要求副调为快速跟随系统，对给水、蒸汽流量的扰动反应迅速，对主调参数调整以系统稳定运行为前提。在试验过程中应与机炉调试、运行人员密切观测运行的状态，对可能出现的故障迅速做出应急措施。

3.6锅炉汽温控制系统

     温度控制系统要检查被控制量的对应关系，主汽温减温水阀A控制的是A侧的减温器后温度

    首先进行执行机构的调整检查，要求执行机构阀门开关平稳无跳变，反馈信号正确反映阀门开度与方向。

    在进行开环试验时，先检查逻辑回路，随后进行模拟回路开环试验，对一、二级备用过热器喷水减温系统和再热汽温调节系统，加入模拟信号，观察调节器动作方向，预设调节器参数。

在炉调试人员的组织下，做减温水阀门特性试验，其方法要求及时间安排与给水相同。

3.7其他单回路控制系统

   除氧器压力控制系统1套、除氧器水位控制系统1套、高旁压力控制1套、高旁温度控制1套、低旁压力控制1套、低旁温度控制1套、凝汽器水位控制1套、汽机轴封压力调节1套、汽机轴封温度调节1套，按系统要求做开环试验，通过试验预设调节器参数。

4.     调试方法及流程

4.1    就地回路的检查

4.1.1  检查、核对二次控制回路接线，主要包括控制机柜内接线、机柜至变送器、机柜至控

制盘等等；

4.1.2  对各执行回路进行手动操作，检查各个执行机构的设备以及变频设备是否完好、动作

方向是否正确、零位和满度是否准确、限位和保位功能是否可靠、灵敏度（死区）是

否满足要求、有无振荡、卡涩现象等等；

4.1.3  开关量的限值通道检查；

4.1.4  根据各变量的变化范围，确认各变送器的零点和量程；

4.1.5  检查与其它回路的接口，实现控制信号的正常执行。

4.2    系统的冷态调试

4.2.1  对各功能模块组态功能检查并进行性能试验，检查各模块之间的软件连接线，并按系

统要求进行系数、参数预设置。

4.2.2  对各系统进行手动操作试验（软手操）。

4.2.3  对各系统手动时的跟踪功能进行检查，实现手、自动切换无扰动。

4.2.4  按正确的补偿公式计算、调整蒸汽流量、给水流量、风量、汽包水位等等信号。

4.2.5  在各系统输入端加入模拟信号，由DCS手动发调节系统INC、DEC开关命令进行自

动调节系统与执行回路冷态联调。

4.3    自动调节系统综合试验

4.3.1   阀门、挡板等特性试验

4.3.1.1 试验目的

给水阀门、喷水阀门、风门挡板、液偶勺管、变频器的调节特性满足要求是自动调节系统投入自动并获得理想调节品质的主要条件，摄取阀门、挡板、变频器调节特性，了解漏流量、死行程、调节范围、饱和区、回程差等特性参数，为调试、生产、维修提供直接资料。

4.3.1.2 试验方法

在相应的工况下，手动操作阀门或挡板的开度，使其单方向地从0%开到100％，再

单方向地从100％关到0%，同时记录下开度和工质流量信号，并观察其它有关参数

的变化。

4.3.1.3   注意事项

4.3.1.3.1 手动操作开度变化的快慢要视调节参数变化的快慢而定，在工况允许的情况下，开

度变化到25％、50％、75％时，作数秒钟的暂时停留，以克服测量元件的惯性影响，

保证试验的准确性。

4.3.1.3.2 在做风门挡板特性试验时，要打开或关闭相应风道上的风门、人孔等，防止管道或

容器内压力过高或过低。

4.3.2    对象动态特性辨识试验

4.3.2.1   试验目的

了解被调对象的动态特性，掌握其纯延时时间。飞升速度，惯性阶数等特性参数，

用以选择调节系统的控制方案，设置有关系数，整定调节参数。

4.3.2.2   试验内容

4.3.2.2.1 给水调节阀开度－－汽包水位

4.3.2.2.2 引风机档板位置－－－－－ 炉膛负压

4.3.2.2.3 过热器减温喷水阀开度－－ 各导前汽温、被调汽温

4.3.2.2.4 锅炉出口压力控制－－－－－－ 锅炉出口压力

4.3.2.3   试验方法

在设备完好，运行工况稳定的条件下，对被调对象进行调节量扰动，扰动量为额定

量的10％－15％，用多笔记录仪或DCS实时趋势图同时记录扰动量和被调量等参

数的变化曲线，由于被调对象存在非线性，要求扰动以不同的方向各做数次。

4.4.2.4  注意事项

在进行给水泵、一次风机、二次风机、引风机等重要设备试验时，设备现场要有人

员监视，手执对讲机与集控室保持联系，有异常出现立即就地手动操作。

4.4.3    自动调节系统扰动试验

4.4.3.1   试验目的

稳定工况下，调节系统按预整定的调节参数投入自动后，通过系统的内部扰动、外

部扰动和定值扰动试验，观察调节系统的调节作用，修改有关调节参数，努力寻求

最佳整定，获得理想的调节品质。

4.4.3.2   试验内容

所有被调对象可控、调节设备工作正常、运行工况满足要求的自动调节系统。

4.4.3.3   试验方法

4.4.3.3.1 内部扰动

手动操作调节阀门或挡板或变频器，使调节系统内回路被调量产生10％－15％的

扰动，随后立即投入自动， DCS记录实时趋势图，记录有关参数的变化，观察、

分析调节系统动作情况，修正相应的调节参数。

4.4.3.3.2 外部扰动

自动调节系统投入自动运行，手动操作产生外部扰动的有关调节阀门或挡板，使调

节系统外回路被调量产生10％的扰动，实时趋势图记录有关参数的变化，观察、分

析调节系统动作情况，修正相应的调节参数。

4.4.3.3.3 定值扰动

自动调节系统投入自动运行，手动操作定值拨盘，使调节系统的定值设定在新的定

值上，实时趋势图记录有关参数的变化，观察、分析调节系统动作情况，修正相应

的调节参数。

4.4.3.4   注意事项

4.4.3.4.1 上述试验需要多次反复进行，以便调节参数的逐步调整。

4.4.3.4.2 在运行工况允许的情况下，试验扰动量幅值应尽量加大，充分的激励才可获得充分

的响应。每次试验时间应尽量加长，以获得完整的试验结果。

4.4.3.4.3 试验时，应减少或避免其它相应操作，防止对试验结果产生影响，保证试验结果的

准确性。

4.4.3.4.4 试验时，密切注意运行参数的变化，发现异常、参数越限等现象出现时，立即中止

试验，手动操作，确保人身设备安全。

5. 调试前应具备的条件

5.1 机柜复原完毕，有相应的技术资料，组态功能正确、完整合理。

5.2 单体调试完毕，有完整的施工图纸和相关的技术资料。

5.3 有完整的变送器的校验报告和执行机构的试验报告。

6. 安全技术要求

6.1 所有进入现场的调试人员必须通过安规考试。

6.2 所有调试试验工作应严格按照《电力生产安全规定》的要求进行，以保障人身和设备安

全。

6.3 有完整的变送器的校验报告和执行机构的试验报告。

7. 危险源辩识、防范

7.1  调试服务场所危险源。生产场所高空坠落物；生产场所有沟、孔、洞，楼梯无防护栏，

照明不足；调试服务场所控制机柜交直流强电

7.2 调试服务场所危险源可能造成的情况及后果。在调试服务现场未配备安全帽或未正确佩

带安全帽，被落物击中身体，造成物体打击伤/亡；在调试、试验服务现场行走不慎跌落，

造成跌落伤/亡；在调试中操作不当被控制柜强电击中，造成身体不适或伤害

7.3 调试服务场所危险源采取的对策。在生产场所调试服务期间确保必须且正确佩带安全帽，

以杜绝由于高空坠落物造成对人身的损伤；对生产场所危险源施行有效运行控制；对控

制系统中带强电电源进行的相关操作做到正确使用工具，合理安排操作顺序，避免造成

触电事故；在调试、服务前进行安全意识自我教育，在调试工作过程中进行自我和相互

监督，在调试后进行安全性评价

8. 试验仪器仪表 

8.1  1000v摇表

8.2  0.5级数字电压表

8.3  0.5级电流表

8.4  高精度万用表

8.5  试验专用工器具一套

9. 组织分工

9.1 安装单位： 整套启动试验中所需临时设施的安装拆卸工作，启动试验及试 

运行中的设备检查消缺工作；

9.2总包单位： 调试过程中的管理、协调；

9.3建设单位： 整套启动试验中运行设备的操作，安全措施的实施、检查；

9.4设备厂家： 配合运行人员操作及运行试验参数修改；

9.5 调试单位： 负责现场试验过程指挥及具体试验工作；

9.6 监理单位： 试验全过程的监督，防止设备损坏和人身伤害。

10、调试验评标准

10.1 调试项目齐全，数据准确，调试记录完整。

10.2 调试结果满足规程、规范的要求。

10.3 调试完毕后，由有关部门进行检查和验收。

10.4 模拟量控制系统调试验评表

模拟量控制系统调试措施交底记录表