ABB AC800F在焦爐煤氣燃氣—蒸汽聯合循環發電系統中的應用

楊河太

摘 要：銅陵新亞星焦化有限公司因生產規模擴大，焦爐煤氣大量富余。為合理利用富余煤氣，節能減排，新建一座燃氣蒸汽聯合循環發電項目，利用富余煤氣進行發電，提高廠用電自給率，富余電量經變壓器升壓后并入電網。燃氣蒸汽聯合循環發電系統包括4臺燃機、4臺余熱鍋爐和1臺15MW抽凝式汽輪發電機組、輔助設備、循環冷卻水等系統。將ABB AC800F冗余系統作為控制系統。

關鍵詞：焦化煤氣；系統；燃氣

1 AC800F系統

AC800F系統是一種全能的、綜合性的DCS控制系統，是由ABB集團自動化總部提出的，在IndustrialIT家族中占有重要的地位。AC800F系統比較穩定、可靠，能夠調節回路，還能夠實現邏輯以及順序上的控制，具有多樣化的控制性能。以標準的TCP/IP工業實現系統通信，將多種國際現場總線標準作為支持依據，如Profibus、CAN、FF、Modbus等，使得系統更加靈活、開放。操作管理能夠實現監控操作，并科學的查詢數據記錄，對硬件進行準確的檢測。

AC800F系統主要有四大特點，通信開放，工程工具高效，擴展性以及集成性等特點，在國內外都有著廣泛的應用，作為過程性的控制系統，是比較理想的。

2 生產工藝簡介

富余焦爐煤氣經過煤氣凈化后，送入煤壓機壓縮后，進入燃機，通過燃機燃燒發電，給廠用系統供電，產生的煙氣進入余熱鍋爐，帶動汽輪機發電。

3 控制系統配置

3.1 控制系統概述

工程項目的整個工藝控制涉及電氣、儀表、計算機一體自動化控制系統，完成整個工藝流程的控制及監控。自動控制系統進行控制和監控的工藝流程包括：電氣系統（高壓系統、低壓系統、綜保系統）；燃機系統；鍋爐系統（鍋爐控制系統、鍋爐保護系統）；汽機系統（汽機控制系統、油泵系統、TSI監測系統、ETS保護系統、DEH控制系統）；循環水系統；煤氣凈化系統；煤壓機系統；氮壓機系統；液氨脫硝系統。

3.2 控制系統配置

控制系統應結合工藝需要，與9對冗余AC800F現場控制器配置起來，分別控制鍋爐系統（4對）、汽輪機系統（1對）、煤壓機系統（1對）、公用系統（2對）、液氨脫硝系統（1對）。冗余控制器中，每一個控制器都有屬于自己的獨立電源通信等，通信接口冗余。AC800F型控制器的處理器運算速度比較高，能夠達到150MIPS，內存容量也比較大（能夠與工業過程控制相適應，其可靠性和實時性效果更好。控制器Web技術的自診斷功能作為基礎，利用Internet能夠實現遠程的診斷。）AI卡件能夠對600米范圍中的二線制24VDC變送器進行驅動，為現場變送器提供供電需要，經過繼電器隔離輸出DO，其輸出的接點容量是DC24V/5A。S800 I/O進行模塊化設計，安裝的形式是DIN導軌式，對空間、環境等要求不高，能夠在分散場合中安裝使用，在對信號處理時也沒有太多的要求，能夠將S800 I/O站與設備的信號和現場的儀表相連接。

3.3 操作監控配置

（1）配置工程師站。該項目有一臺工程師站，操作員軟件是二合一的，使用Control Builder F 和DigiVi中文版本的軟件，對整個系統進行編程和調試。在工程師站配置LCD液晶顯示器和網卡，與Ethernet的局部網絡進行連接。（2）配置操作員站。該項目有11臺操作員站，主要有4臺鍋爐、3臺煤壓機、1臺汽機、1臺公用、1臺液氨脫硝及1臺值長站。將DigiVis中文版軟件安裝在操作員站中，從而能夠監控生產，科學的調用數據，對歷史發展、操作等進行記錄。同時配備LCD液晶顯示器和網卡。控制系統數據的通信網絡是冗余的，現場控制器與操作員站彼此間采用環形工業以太網進行數據通訊。系統將TCP/IP協議作為基礎，對OPC標準提供支持，并且能夠與第三方裝置進行通信，保證通信的可靠性。現場控制器與S800冗余I/O站是通過Profibus-DP現場總線協議進行通信的，其比較標準，并且容易擴展。總線的通信速率是12Mbit/s，可以使用Profibus-DP電纜作為通信的介質，最遠能夠通信1200米。（3）OPC通訊站的配置。本項目配置2臺OPC通訊站，分別為1臺工廠管理級通訊站及1臺數據上傳電科院通訊站。工廠管理級通訊站將本項目所有數據上傳至工廠數據管理二級網絡，方便工廠內部網絡監控。數據上傳電科院通訊站主要為將鍋爐煙氣數據上傳至電科院，以便環保部門監控檢查。

4 系統主要功能

4.1 科學調節中壓汽包液位

有效控制中壓給水調節閥的開度，從而使得中壓汽包液位得到有效的調節，在運行時，可以進行三沖量調節，使得控制實現自動化的水平，三沖量的調節主要涉及汽包液位、給水流量、蒸汽流量三種，主調是汽包液位，副調是給水流量，前饋是蒸汽流量。依據蒸汽流量，主調節器對給水需求量技能型計算，副調節器將給水需求量進行設定，因此作為閥門開度控制的定值，加入蒸汽流量能夠防止控制系統被“虛假水位”影響到。當汽包液位達到最高時，緊急放水閥會自動打開排水，當液位達到正常值后，放水閥能夠自動關閉。在系統中配置兩臺中壓給水泵，能夠使得供水更加穩定，在正常運行過程中，都是一臺使用，一臺備用，當主泵出現跳閘，或者使給水母管壓力太低時，備用的泵自動開啟并運行。

4.2 科學調節低壓汽包液位

低壓汽包在正常運行時要實現自動化的控制，可以利用單沖量或三沖量的形式進行，這種方法與中壓汽包控制方法是一樣的，緊急放水閥也能夠依據汽包液位自動的開啟和關閉。

4.3 科學調節汽輪機熱井液位

汽輪機低壓缸的排汽通過冷凝器凝結成水，然后將其排入到熱井中，然后通過凝結水泵升壓，將其送到除氧器中，可以作為余熱鍋爐的水進行使用。對系統中的凝結水進行調節，然后再對調節門的開度進行循環，使得汽輪機熱井液位得到有效的控制。正常運行時，需要對調節閥循環、自動調節，使得熱井液位能夠處于正常范圍中。依據熱井液位使得兩臺凝結水泵能夠自動化的開啟和關閉。為了使余熱鍋爐的用水數量得到有效的保障，不僅需要汽輪機凝汽器冷凝水，還可以配置一路除鹽水補水管路，依據系統的實際情況，操作人員對除鹽水補水調節閥進行控制，使其能夠將水補充給凝結水，使得鍋爐用水的實際需要得以滿足。

4.4 科學調節汽輪機均壓箱壓力

均壓箱能夠對前后軸封的壓力得以平衡，如果壓力太高，熱源會被浪費，油中容易存在水，如果壓力太低，密封效果也會受到影響，使得真空性受到影響。所以需要保證均壓箱的壓力合理，使其能夠對汽輪機組的運行進行有效的調節，使其運行更加安全。系統對進汽調節閥進行調節，使得均壓箱的壓力得以控制，操作人員對壓力進行設定，調節器據此對閥門開度進行自動調節。

5 結束語

銅陵新亞星焦化有限公司焦爐煤氣燃氣-蒸汽聯合循環發電自2014年12月投運至今，運行非常穩定，控制功能完全滿足工藝要求。日常正常運行期間，所有操作都在控制室操作站完成，提高了機組自動化程度，減輕了運行人員的勞動強度。