摘要：本文介绍了美国Honeywell TPS基本机构和特点，并结合中石化长岭分公司动力厂循环流化床锅炉的实际，论述了美国Honeywell TPS系统在循环流化床锅炉控制中的应用。
关键词：TPS系统 循环流化床锅炉控制
一、TPS系统结构
长岭动力厂一，二期锅炉项目均采用了美国HONEYWELL公司的TPS控制系统，实现生产过程的数据采集、监视、控制等功能。
TPS系统采用三层网络结构：最上层工业以太网；第二层为LCN控制网，工程师站、操作员站和数据采集站都挂在LCN网上；第三层为UCN控制网，各子系统控制器都挂在UCN网上。在长岭动力厂，一期锅炉配置2套冗余控制器，二期锅炉配置3套冗余控制器，汽机公用部分配置3套冗余控制器，全厂共配置8套冗余控制器。配置2套冗余的NIM，2套HM。
二、TPS系统的特点：
TPS系统除具备一般DCS系统具有的功能，还有很多自身的特点：
1．系统供电冗余功能。除了供电来源可以配置冗余外，TPS系统有能够电流均衡输出并可并联运行的电源设备，任何一路电源故障时能自动切换到另一路，以保证任何一路电源的故障均不会导致系统的任一部分失电；
2．操作员站和工程师站能互为冗余。所有操作员站和工程师站组态相同，可互为备用，即操作员站和工程师站都能对现场设备进行监视和控制；
3．系统支持在线下载，并且具备单点下载功能，在进行单点下载时，不影响其他点，降低了在线下载的风险。
4．有独立的SOE卡件，可以实现毫秒级的数据采集。有直观，功能多样的SOE记录画面，能方便的查看事件发生的记录。
5．有完整，丰富的功能块，可以方便的实现PID控制，前馈控制，逻辑控制等功能。
6．HPM冗余功能。当主HPM处于执行方式时，备HPM处于热备用方式，并通过冗余链不断接收主HPM的模件的所有数据拷贝输出，使主从HPM处于同步状态，一旦主HPM出现故障或离线状态，备HPM可以立即无扰动切换为主HPM。
7．通讯网络的冗余。TPS系统的LCN网，UCN控制网均设有冗余的网络，以保证可靠和高效的系统通讯。任一网络的故障，不会导致系统瘫痪或影响其它联网系统和设备的工作；
8．I/O卡件的冗余功能。对重要的输入/输出点能实现了I/O通道冗余，提高了系统的可靠性。
三、TPS系统在循环流化床锅炉的应用
循环流化床锅炉的DCS应用，除了要完成生产过程的数据监控，报警，报表制作等功能，还要完成生产过程的控制和装置的保护。由于循环流化床锅炉的控制过程繁复杂，和装置安全性要求高，所以对DCS的可靠性，稳定性等提出了很高的要求。
在长岭动力厂的一，二期CFB项目中，TPS系统的供电冗余功能，HPM冗余功能，通讯网络冗余功能，I/O卡件冗余功能等特点都得到了很好的应用，从而大大提高了循环流化床锅炉的控制稳定性，生产安全性。TPS系统支持的在线，单点下载功能，操作员站和工程师站的冗余功能，为DCS系统日常维护工作提供了便利，更是降低了维护工作的风险性。
由于TPS系统有完整，丰富的功能块，对循环流化床锅炉实现复杂的过程控制和联锁逻辑的要求，也能方便的实现。
1．汽包液位控制
每台锅炉的汽包水位通过调节其给水管道上给水调节阀开度实现，正常运行时的控制应是由蒸汽流量、汽包水位和给水流量组成的三冲量控制系统，能有效的控制虚假液位。在TPS系统中，用两个功能块实现锅炉的三冲量控制。
2．主蒸汽温度控制
主蒸汽操作温度在540℃，主蒸汽温度调节系统分前后两级和左右两侧减温调节：
a.一级过热蒸汽温度调节
改变一级左右两侧减温水调节阀开度，调节一级过热器出口蒸汽温度。
b.二级过热蒸汽温度调节
改变二级左右两侧减温水调节阀开度，调节二级过热器出口蒸汽温度
TPS系统用两个PID功能块就可以完成各级蒸汽的温度控制，并且PID有自动跟踪功能，能实现手动到自动的无扰动切换。而且能直观的监控各参数的状态。
除了三冲量控制，主蒸汽温度的控制，循环流化床锅炉还有很多其他复杂的控制，如主蒸汽负荷控制，总风量控制，燃料量控制，石灰石投入量控制，炉膛压力控制等，TPS系统都能方便的实现。
另外，TPS系统对实现逻辑控制也有自己的特征。列举以下：
1．锅炉的主联锁
主联锁是锅炉的某种异常条件下，防止发生不安全的状态，将切断正在使用的全部燃料，使锅炉处于安全状态。CFB锅炉的主联锁的条件多，逻辑复杂，但TPS系统可以通过填表格的形式方便，直观的实现联锁逻辑。
2．引风机保护逻辑
引风机的主要作用是使炉膛内产生的烟气能够顺利排除，并使炉膛内维持一定的负压，让锅炉能够有充足的氧气得到良好的充分燃烧。当炉膛压力PIT81210A/B/C任意两个低于-3430Pa，或引风机出口电动门关闭，引风机均要联锁分闸停机。炉膛负压过高，会使炉膛憋坏。引风机出口门在关闭时，引风机如果不停下来，会使引风机憋压，损坏引风机。以下是实现方法。
3．一二次风机保护逻辑
一次风的作用是流化炉内原料，同时给炉膛下部密相区燃料提供氧量，提供燃烧，一次风由一次风机供给。二次风的作用主要是补充炉内燃烧的氧气和加强物料的掺混，另外CFB的二次风被适当调整炉内温度场的分布，对防止局部温度过高，降低NOX排放量起着很大作用，二次风一般由二次风机供给。所以一，二次风机是循环流化床锅炉的重要辅机，对其保护至关重要，以下是实现方法。
TPS系统能方便的实现逻辑控制，并且可以实现首出记忆，可以方便查看事件的记录，便于分析事故原因。
TPS控制系统功能强大，有很多优越性，其控制精度和可靠性完全满足循环流化床锅炉的生产要求。一期循环流化床系统已投入使用3年多，总体稳定，平时维护量也少。
四：参考文献：
1.《循环流化床锅炉的基本原理》，西安热工研究院，肖平
2.《控制系统理论及应用》，北京邮电大学出版社，王枞 编著
3.《TPS控制系统手册》天津霍尼韦尔自动化学院 石兴福
论文作者:李朝辉,吴立松
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第26期
论文发表时间:2019/7/17
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