山東威海熱電廠#4爐是由無錫鍋爐廠生產的220t/h CFB循環流化床鍋爐，汽水系統採用母管制，DCS系統採用北京和利時系統工程股份有限公司的MACS¢Ú型集散控制系統，項目於2001年2月20日在威海簽訂，2001年12月3日正式投入運行。
一、項目規模：
測點：1468 I/O現場控制站櫃：4個 繼電器櫃：2個 配電櫃：1個
ETS櫃：1個 操作員站：4台 工程師站：1台 伺服器：2台
二、實現功能：
數據採集系統(DAS)、模擬量調節系統(MCS)、開關量順序控制系統(SCS)、爐膛監測保護系統(FSSS)（用圖標識）
（一）數據採集系統(DAS)
功能概述：快速、準確地反應參數數據、設備狀態，工藝報警、性能指標，為操作工提供操作依據。
●模擬圖
工藝流程模擬圖分為燃燒系統圖、汽水系統圖、煙氣系統圖、點火系統圖、FSSS系統圖、汽機總貌圖、除氧給水系統圖等。模擬圖顯示機組運行狀態，包括過程變數、設備狀態。處於報警的變數以變色、閃爍等方式顯示。
●成組顯示
成組顯示系統中的主參數，副參數，從而為操作員提供相關部分的詳細信息，以便監視和操作，同時以窗口的形式顯示某些設備的相關參數，如：風機線圈溫度、水泵溫度參數等。
●報警事件顯示和響應
對整個系統中隨機發生的事件處理都歸在報警處理之中，這些事件包括模擬量越限、開關量變態、系統本身的故障報警、操作員的重要操作等，對重要的報警均輸出到熱工光字牌。可以採用聲音、閃光、顏色變化來區分未經確認的報警和已經確認的報 警，並可按需要列印。
●記錄和列印
可隨機性列印或周期性列印報警記錄、操作記錄、運行報表以及機組的歷史數據與曲線等。
●歷史數據記錄和再現
MACS系統可將I/O點的歷史數據存入硬碟，採集周期為1秒，存檔時間長短視硬碟容量而定，歷史數據可以以曲線或數據方式再現。
（二）模擬量調節系統(MCS)
●主汽壓力調節系統
通過調節給煤量和配風來控制主蒸汽壓力，以滿足機組的運行要求。由於給煤量是影響床溫的重要因素之一，故在構造主汽壓力控制方案時把床溫的影響也納入控制方案中。床溫增加減小給煤量，床溫降低則增大給煤量。由於循環流化床鍋爐運行時床溫可以在一定範圍內波動，故在主汽壓力控制方案中設置了不調溫死區，即床溫在該死區內時不改變給煤供給量。
同時由於氧量直接反映了爐膛內燃料與風的配比，因此方案中利用氧量校正給煤量。由於主蒸汽流量變化直接反映了機組的負荷變化，故在主汽壓力控制方案中把主蒸汽流量信號經過函數運算后直接加到控制輸出上，通過前饋形式提高系統的響應速度。
●一次風量調節系統
一次風量控制採用串級控制系統，主汽壓力為主調、一次風量為副 調，其運算結果去控制一次風門擋板開度，以調節送入爐膛的一次風量。一次風量測量值是在考慮了溫度修正和壓力修正後才送入PID中進行運算的。鍋爐負荷指令在進行處理 時，需要考慮煤質的特性及負荷變化情況。煤種不同時，助燃空氣量會有所不同。同時，負荷變化時一次風量佔總風量的比例也會發生變化。同時由於一次風對鍋爐床溫具有調節作用，故在構造一次風量調節系統時也考慮了床溫修正。如果床溫偏高，在一定範圍內可增大一次風量。如果床溫偏低，在一定範圍內可減少一次風量。由於床溫主要靠給煤控制，一次風量不作為調節床溫的主要手段，故在一次風量控制系統中床溫信號僅作為修正信號。
●二次風量調節系統
二次風量控制採用串級控制系統。煙氣含氧量測量值與給定值一起送入主調中進行PID運算，其結果作為副調的給定值與二次風量測量值進行PID運算，運算結果經限幅及手操控制后控制二次風量調節系統的執行機構，以使二次風量滿足機組運行要求。由於給煤量變化到煙氣含氧量變化需要一段時間，故在二次風量控制方案中直接對給煤量進行處理，把其結果作為前饋信號加到控制輸出中，以提高控制系統的快速響應性。在對給煤量進行處理的函數中，考慮了燃料/空氣比例、負荷影響及一次風量等因素，其運算結果直接疊加到PID運算的輸出上。
●引風量調節系統
在引風量調節系統中，爐膛負壓測量值經過慣性延滯處理后與給定值一起送入PID中進行運算，運算結果動作引風機執行機構，從而控制爐膛負壓滿足機組運行要 求。爐膛負壓過程值採取兩點取平均值的辦法進行處 理。由於一次風量和二次風量發生變化時,需經過一段時間爐膛負壓才發生變化，故在引風量控制系統中直接把一次風量與二次風量之和作為前饋信號送入PID控制輸出中，以提高一、二次風量變化時控制系統響應的快速性。
●給水調節系統
汽包水位是機組運行的一個重要參數，它反映了給水量與供汽量的動態平衡關係。如果水位過高，會破壞汽水分離裝置的正常工作,嚴重時會導致蒸汽帶水增多，從而增加在過熱器管壁上和汽輪機葉片上的結垢，甚至會使汽輪機發生水衝擊而損壞葉片。相反，如果水位過低則會破壞水循環，導致水冷壁管道破裂。因此，機組啟停和正常運行時要求保持汽包水位相對恆定。如果水位超出正常範圍，輕則發出報警，重則停爐停機。循環流化床鍋爐給水調節系統低負荷時採用單衝量調節系統，高負荷時採用三衝量調節系統。構成給水調節系統的三衝量是汽包水位、主蒸汽流量及給水流量。汽包水位信號經汽包壓力補償後作為主調的輸入，蒸汽流量信號經溫度、壓力修正後與給水流量信號一起作為副調的反饋輸入。
●主汽溫度調節系統
循環流化床鍋爐正常運行時不僅要求主汽壓力穩定，而且要求主汽溫度穩定。主汽溫度是反映機組運行情況的一個重要參數。如果主汽溫度偏高，過熱器及汽機將在更加惡劣的環境下運行，材料的使用壽命將會縮短。相反，如果主汽溫度偏低，則汽機達不到預定的運行效率。因此，機組正常運行時要求主汽溫度穩定。循環流化床鍋爐主汽溫度調節系統採用由主汽溫度、噴水減溫器出口溫度及主汽流量等參數組成的串級控制系統。主汽溫度測量值作為主調的反饋輸入值，與主汽溫度設定值進行PID運算後送入副調，在副調中與減溫器出口汽溫進行控制運 算，其結果經限幅後由手操器輸出至執行機構，調節噴水減溫的控制閥。由於主汽流量變化時，噴水量應相應地發生變化，故在主汽溫度控制方案中把主汽流量信號以前饋形式引入控制系統中。
機側投入如下調節系統：
－除氧器壓力調節系統
－除氧器水位調節系統
－凝汽器水位調節
－軸封壓力調節
－減溫減壓調節
（三）順序控制系統(SCS)
功能概述：通過DCS的組態環境，實現了所有輔機及設備的啟停順序和聯鎖，從而提高了機組運行可靠性和降低運行人員勞動強度。
威海熱電廠循環流化床機組配有如下輔機及設備：引風機2台、高壓風機2台(一運一備)、一次風機2台、二次風機1台、給煤機4台、給水泵2台(一運一備)、疏水泵2台(一運一備)、凝結泵2台(一運一備)、射水泵2台(一運一備)、低位水泵1台、高壓油泵(1台)、直流油泵(1台)、交流油泵(1台)等。
運行人員可通過操作員站的CRT和鍵盤對有關設備進行操作，同時有關設備的運行狀態也可在CRT上顯示。CRT上還顯示有關設備的啟動條件、狀態等幫助信息,為運行人員提供運行指導。對同一設備，開、關指令之間設計成相互閉鎖，不允許同時發出。根據工藝系統運行方式，SCS被劃分成以輔機為單位的功能組，每一子功能組執行某一特定功能，以實現成組操作和程序啟停，並具有聯鎖保護功能，本系統考慮了如下子功能組。
◆ 鍋爐引風機子功能組
當引風機均跳閘時，MFT動 作，同時自動順序關閉一次風機與二次風機。
◆ 鍋爐高壓風機子功能組
高壓風機採用一運一備方式運行，如一號高壓風機跳閘，自動開啟2號高壓風機出口電動門，關閉1號高壓風機出口電動門，待2號高壓風機出口電動門完全打開后，自動啟動2號高壓風機。反之亦然。
◆ 鍋爐二次風機子功能組
當引風機均跳閘或一次風機均跳閘或任意引風機跳閘時，均自動關閉二次風機。
◆ 鍋爐一次風機子功能組
當一次風機均跳閘，MFT動作，同時自動關閉引風機與二次風機。
◆ 給水泵子功能組
給水泵採取一運一備方式運行，在給水泵潤滑油壓不低的情況下允許啟 動，當一台給水泵跳閘或給水母管壓力低時，自動啟動備用泵。
◆ 凝結水泵子功能組
凝結水泵採取一運一備方式運行，當一台凝結水泵跳閘或凝結水母管壓力低於設定值時，自動啟動備用泵。
◆ 油系統子功能組
當潤滑油壓低¢Ò值時，自動啟動交流油泵，低¢Ú值時自動啟動直流油泵。
（四）爐膛保護系統(FSSS)
●爐膛安全監控
對機組運行參數和狀態進行監控
●鍋爐大聯鎖
實現了鍋爐輔機的順序啟動以及當引風機或一次風機均跳閘時的順序聯動。
●MFT動作條件
－ 床溫不允許(沸下溫度≥990℃並持續5分鐘，6取4)
－ 高壓風無效(高壓風機出口壓力低於設定值)
－ 爐膛壓力高高(≥3.6KPa)
－汽包水位高高(≥200mm)
－汽包水位低低(≤-280mm)
－ 引風機均跳閘
－ 一次風機均跳閘
－ 一次風量小於最小流化風量(一次風總風量≤80000)
－ 手動MFT
●MFT動作
－ 切斷主燃料
－關閉減溫水電動門
－指出首次跳閘原因
●點火啟動油燃燒器管理
－ CFBB投煤之前啟動點火油燃燒器
－調出油燃燒器啟動畫面進行相應操作
三、運行效果
山東威海熱電廠1×220T/H、1×25MW機組DCS系統於2001年12月3日正式投入運行，DCS系統已完全實現了規範書中規定的數據採集和處理(DAS)、順序控制(SCS)、爐膛安監系統(FSSS)、模擬量控制(MCS)等功能，SCS的投入，極大方便了運行人員對輔機及相關設備的啟停操作，操作界面方便、直觀，同時對運行中設備出現的故障可以進行及時的反映和保護,保證了機組與設備的運行安全；FSSS的投入，有效的保證了在機組運行異常時，及時保護動作，避免危險的進一步擴大，動作準確、快捷，並能準確指示動作原因。現投入閉環運行的系統有：給煤機負荷調節系統、一次風量調節系統、二次風量調節系統、爐膛負壓調節系統、汽包水位調節系統，除氧器水位調節系統、除氧器壓力調節系統、凝汽器水位調節系統、軸封壓力調節系統。
在連續運行期間鍋爐主要運行參數如下：最小負荷min183t/h, 最大負荷min215t/h,4台給煤機運行，電負荷變化率約為5%MCR/分，其主要控制指標如下：
●油燃燒器啟動方式： 單支啟動； 遠操啟動
●計算機屏幕上顯示點火信息
●甩負荷時調整周期約為2個周期，每個周期時間約為14分鐘。
從連續運行及甩負荷情況下的調節曲線來看，調節效果還是比較好的。
DCS系統自投入運行以來，運行效果穩定、可靠，人機界面美觀實用、操作方便，尤其是自動迴路的投入，不但極大地降低了運行人員的勞動強度，同時也極大地提高了企業生產的自動化水平。
