船用蒸汽动力装置主锅炉集散型调控监测系统研究

论文摘要

船用蒸汽动力装置主锅炉系统是船舶大功率蒸汽动力装置的两大主系统之一，它是由一系列多参数分布、多变量藕合的子系统构成，在运行过程中需要对其进行复杂的过程控制。目前国内对这方面的研究还仅限于使用集散控制系统进行监视、报警，并未真正利用计算机技术构建一个成熟的动力装置主锅炉集散型控制系统平台。本文从实际工程出发，以某船舶蒸汽动力装置主锅炉监控系统研制项目为背景，进行了集散式控制系统(DCS)的设计与开发，主要研究工作如下：1)主锅炉控制系统特性分析和算法研究。本文在分析船用主锅炉控制系统性能特点的基础上，对这一复杂系统进行解耦控制，把它分成各个单独的子系统。以其中最具代表性的汽包水位控制系统、除氧器与冷凝器水位联合控制系统、机炉协调控制系统以及锅炉燃烧控制系统为研究对象，进行了控制算法的研究，控制功能上采用了几种不同形式的PID控制，实际控制效果良好。2)产品选型和系统设计。本文通过对市场的调研和大量实际现场工作经验的总结，设计了一套符合船用主锅炉控制规模的中小型集散控制系统。该系统选择横河公司的CENTUM CS1000产品，它采用通用PC机作为操作平台，是一个真正意义上开放式结构的系统。3)系统软件组态编程。文中详细阐述了DCS控制系统的组态方案，包括工程项目文件的定制，现场控制站的模件组态，依据具体设计对几个主要控制回路功能块的组态连接，数据的通讯以及操作员站各监控、报警画面的组态工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状及存在问题
• 1.3 论文结构
• 第2章 船用锅炉监控系统组成及特点
• 2.1 船用锅炉控制系统工作原理及组成
• 2.1.1 船用蒸汽动力装置工作原理
• 2.1.2 船用主锅炉控制系统组成
• 2.2 船用主锅炉监控系统特点
• 2.3 本章小结
• 第3章 集散控制系统
• 3.1 控制系统设备型式的选择
• 3.1.1 PLC、FCS与DCS的功能比较
• 3.1.2 主控设备型式选择
• 3.2 集散控制系统简介
• 3.2.1 集散控制系统技术的发展和趋势
• 3.2.2 集散控制系统的特点
• 3.3 本章小结
• 第4章 船用主锅炉监控系统设计
• 4.1 船用主锅炉监控系统DCS技术要求
• 4.2 主控设备CENTUM CS1000简介
• 4.3 船用主锅炉监控系统DCS总体结构
• 4.4 控制系统方案设计
• 4.4.1 汽包水位控制回路
• 4.4.2 给水系统的控制
• 4.4.3 机炉协调控制方案
• 4.4.4 锅炉燃烧控制方案
• 4.5 本章小结
• 第5章 船用主锅炉监控系统DCS组态
• 5.1 项目生成
• 5.2 项目共用数据组态
• 5.2.1 操作、监视安全等级组态
• 5.2.2 操作标记组态
• 5.2.3 FCS、HIS站规格总貌组态
• 5.3 现场控制站组态
• 5.3.1 FCS常数组态
• 5.3.2 I/O模件组态
• 5.3.3 常规控制功能组态
• 5.3.4 顺序控制功能组态
• 5.4 人机接口站组态
• 5.4.1 HIS常数组态
• 5.4.2 趋势定义组态
• 5.4.3 流程窗口定义组态
• 5.4.4 HIS其他功能定义组态
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历