淺析燃?xì)庹羝h(huán)發(fā)電煤氣凈化自動(dòng)控制系統(tǒng)

王桂芬

摘 要：為滿(mǎn)足燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電煤氣凈化的控制要求，開(kāi)發(fā)出了煤氣凈化自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)，自動(dòng)化程度高，滿(mǎn)足了煤氣凈化的控制要求。

關(guān)鍵字：燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電；自動(dòng)控制系統(tǒng)

燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電利用放散的低熱值的高爐煤氣，摻混少量的焦?fàn)t煤氣形成低熱值煤氣為燃料，成功進(jìn)行燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電。在整個(gè)發(fā)電工程中煤氣凈化系統(tǒng)發(fā)揮著“咽喉”的重要作用，它為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組提供優(yōu)質(zhì)的燃料供應(yīng)，保證整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了滿(mǎn)足發(fā)電系統(tǒng)煤氣凈化的控制要求，開(kāi)發(fā)了煤氣凈化自動(dòng)控制系統(tǒng)。

1 自動(dòng)控制技術(shù)概述

1.1 在發(fā)電行業(yè)應(yīng)用的特點(diǎn)

自動(dòng)控制技術(shù)在發(fā)電廠(chǎng)中主要起檢測(cè)控制的作用，并且對(duì)電氣自動(dòng)控制設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，及時(shí)進(jìn)行反饋處理。通常電氣設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中，需要不斷地對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析，通過(guò)反饋過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的分析和整理，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備運(yùn)行中的問(wèn)題，并及時(shí)發(fā)出警報(bào)。在緊急情況下，監(jiān)控設(shè)備還會(huì)自動(dòng)進(jìn)行緊急自救措施，并及時(shí)切斷運(yùn)行設(shè)備的電源，保護(hù)電氣設(shè)備的安全。同時(shí)，在發(fā)電廠(chǎng)中，利用先進(jìn)的電氣自動(dòng)控制技術(shù)還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操控和數(shù)據(jù)分析，對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行在線(xiàn)控制，提升整個(gè)發(fā)電廠(chǎng)的運(yùn)行效率。在設(shè)備故障診斷方面同時(shí)也有很重要的作用， 對(duì)于現(xiàn)代發(fā)電業(yè)的作用意義重大。

1.2 在發(fā)電行業(yè)中的應(yīng)用必要性

在過(guò)去傳統(tǒng)的發(fā)電廠(chǎng)的運(yùn)行過(guò)程中， 整個(gè)發(fā)電廠(chǎng)的電氣運(yùn)行系統(tǒng)是單一分工的， 整體電氣運(yùn)行比較獨(dú)立， 造成了各個(gè)區(qū)間和各個(gè)控制部門(mén)的聯(lián)系不夠及時(shí)和準(zhǔn)確，缺乏必要的溝通，工作人員的業(yè)務(wù)和壓力比較大， 各個(gè)部門(mén)的聯(lián)系和溝通也不是很通暢，并且不能及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，嚴(yán)重地制約了整個(gè)發(fā)電業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。針對(duì)這種情況，電氣自動(dòng)控制技術(shù)有效運(yùn)用就變的十分可貴。自動(dòng)控制技術(shù)的推廣運(yùn)用可以有效及時(shí)地將各個(gè)部門(mén)的信息進(jìn)行交流，同時(shí)針對(duì)以往的老舊控制集散系統(tǒng)，在具體的控制運(yùn)算和整體的運(yùn)行狀態(tài)方面都能進(jìn)行有效監(jiān)督和控制，并且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控，對(duì)發(fā)電廠(chǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效反映和調(diào)整。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和應(yīng)用，還可以進(jìn)行信息共享，便于對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，并能及時(shí)預(yù)警設(shè)備故障，防范重大事故的發(fā)生。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用也是順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)，為發(fā)電業(yè)的發(fā)展和改革提供了便利條件。

2 自動(dòng)控制技術(shù)在煤炭發(fā)電行業(yè)中的作用

2.1 優(yōu)化配置煤炭發(fā)電資源

傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)電效率經(jīng)常會(huì)受到電廠(chǎng)資源配置及資源利用等問(wèn)題的影響，例如發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)電技術(shù)落后， 不能有效地利用煤炭資源進(jìn)行發(fā)電，極大地浪費(fèi)了發(fā)電原材料，同時(shí)發(fā)電故障的頻頻產(chǎn)生都極大地干擾了發(fā)電廠(chǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這些都對(duì)發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。但是通過(guò)引進(jìn)電氣自動(dòng)控制技術(shù)，便可以很好地利用煤炭發(fā)電業(yè)的各種資源，同時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，進(jìn)行及時(shí)維修，還可以進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)控，使有限的人力資源可以得到有效地運(yùn)用。

2.2 有效利用資源，減少發(fā)電成本

傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠(chǎng)主要利用煤炭和石油等資源，在生產(chǎn)過(guò)程中，不能很好地利用資源，不能使其充分燃燒，導(dǎo)致了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，相對(duì)而言成本自然上升。但是如果利用電氣自動(dòng)控制技術(shù)就能很好地解決能源的有效燃燒問(wèn)題，避免資源的浪費(fèi)，控制企業(yè)的發(fā)電成本，充分合理地利用資源。

2.3 提高煤炭發(fā)電業(yè)的發(fā)電效率

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)于用電質(zhì)量和供電質(zhì)量的需求越來(lái)越高，在這種情況下，煤炭發(fā)電企業(yè)只有不斷提升自身的發(fā)電效率才能很好地解決這個(gè)問(wèn)題。為了使傳統(tǒng)的發(fā)電企業(yè)的發(fā)電效率得到極大提升， 就必須引入先進(jìn)的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)的改造和實(shí)施，用先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)和精細(xì)的設(shè)備進(jìn)行改造，從而提升發(fā)電廠(chǎng)的整體設(shè)備運(yùn)行能力，保障用電質(zhì)量和供電質(zhì)量的提升。

3 控制系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置

整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)采用光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，保證了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，單元內(nèi)各個(gè)電氣控制站、儀表控制站、人機(jī)接口操作站、工程師站、打印機(jī)等設(shè)備采用100 M 工業(yè)以太網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。整體網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖1。

3.2 DCS系統(tǒng)硬件配置

系統(tǒng)采用ABB AC800FR控制器，控制器為冗余配置，下掛7個(gè)遠(yuǎn)程站，通過(guò)Profibus DP將控制器與遠(yuǎn)程站建立連接。3#站主要完成高爐煤氣凈化系統(tǒng)電除塵入口煤氣壓力、出口煤氣壓力、入電除塵器煤氣總管含氧量及水處理系統(tǒng)中凈水池液位、濁水池液位、過(guò)濾器供水泵組總管壓力、過(guò)濾器反洗供水泵組總管壓力、電除塵器供水泵組總管壓力、絲網(wǎng)脫水器供水泵組總管壓力及過(guò)濾器供水泵組總管流量、過(guò)濾器反洗供水泵組總管流量、電除塵器供水泵組總管流量、絲網(wǎng)脫水器供水泵組總管流量等模擬量檢測(cè)信號(hào)輸入功能。1#、2#、4#、5#、6#、7#遠(yuǎn)程站主要完成高爐煤氣凈化系統(tǒng)煤氣管道12臺(tái)電動(dòng)蝶閥、12臺(tái)電動(dòng)翻板閥、2臺(tái)電除塵器供水泵、2臺(tái)過(guò)濾器供水泵、2臺(tái)過(guò)濾器反洗供水泵、2臺(tái)絲網(wǎng)脫水器供水泵、6套絲網(wǎng)脫水器閥門(mén)組（5×6）的輸入、輸出信號(hào)控制功能。

3.3 系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件采用基于Windows XP之上的IndustrialIT AC800F-7.1 中文版本，包括兩部分。

（1）Control Builder F 專(zhuān)業(yè)軟件。用于硬件配置過(guò)程站及操作員站的組態(tài)，該軟件提供功能塊圖（FBD）、梯形圖（LAD）、指令表（IL）和順序功能圖（SFC）、結(jié)構(gòu)化文本（ST）等圖形化組態(tài)手段；帶有包含近170 多個(gè)功能塊的算法庫(kù)，200 多個(gè)圖形符號(hào)的基本圖庫(kù)和內(nèi)含大量3D圖符的擴(kuò)充圖庫(kù)；便于功能組態(tài)和畫(huà)面開(kāi)發(fā)；可建立一個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）Digivis 中文版。用于流程顯示、報(bào)警信息管理、趨勢(shì)歸檔、各種記錄、系統(tǒng)診斷和操作控制等。

3.4 自動(dòng)控制程序開(kāi)發(fā)

在除塵器的控制系統(tǒng)中，主要控制進(jìn)入6個(gè)除塵器的煤氣壓力，監(jiān)視煤氣的含氧量及監(jiān)控控制柜的一次二次電壓、電流。其中一次和二次電壓、電流是通過(guò)擋位進(jìn)行控制的，使二次電壓達(dá)到40 kV以上，二次電壓控制在43～48 kV。擋位分為9擋，其選擇采用由低到高逐擋升高，為方便準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，將1擋和2擋設(shè)為微調(diào)為提高煤氣凈化的質(zhì)量，對(duì)電氣系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和煤氣管網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，控制程序應(yīng)注意：（1）電氣的運(yùn)行電壓不能過(guò)低，過(guò)低會(huì)導(dǎo)致除塵器出口煤氣含塵量過(guò)大，為此，增加了報(bào)警提示；（2）進(jìn)入除塵器的煤氣壓力不要過(guò)大，否則易導(dǎo)致負(fù)荷超標(biāo)。

在除塵的過(guò)程中，只要出現(xiàn)下列一種情況都要停止除塵器的運(yùn)行：（1）測(cè)到含氧量超過(guò)1%；（2）高爐煤氣壓力低于1 000 Pa；3）電源壓力低于350 V；4）供水系統(tǒng)停水6 h 以上。電動(dòng)閥的控制邏輯是用于絲網(wǎng)脫水器電動(dòng)閥、煤氣管道蝶閥、翻板閥等。

4 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)主要完成除塵器系統(tǒng)控制、絲網(wǎng)脫水器的控制、水系統(tǒng)的控制、儀表檢測(cè)系統(tǒng)等功能，系統(tǒng)功能如圖2所示。

5 結(jié)語(yǔ)

燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電煤氣凈化自動(dòng)控制系統(tǒng)滿(mǎn)足了煤氣凈化的控制要求，提高了生產(chǎn)效率，減輕了操作和運(yùn)行維護(hù)工作量，降低了設(shè)備故障對(duì)生產(chǎn)的影響。

參考文獻(xiàn)

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