關于垃圾焚燒DCS系統控制后備手操完善的必要性

王彥峰+劉占斌+張志廣+許文君

【摘 要】熱工自動化在垃圾焚燒企業中占有十分重要的地位，它對于保證機組安全運行、提高經濟效益、減輕操作人員的勞動強度起著重要的作用；在一個現代化的垃圾焚燒廠，多采用分散控制系統（DCS system），垃圾焚燒廠的DCS系統設計優化能方便操作人員在控制室實現系統的啟動、運行和調整。

【Abstract】Thermal automation plays an important role in waste incineration enterprises. It plays an important role in ensuring the safe operation of the unit， improving the economic efficiency and reducing the labor intensity of the operators. In modern waste incineration plants， most of them use DCS system， the optimization of DCS system design in waste incineration plant can facilitate operators in control room system start-up， operation and adjustment.

【關鍵詞】DCS（分布式控制系統）；垃圾焚燒爐；信息網絡

【Keywords】DCS（distribute control system） ； waster incinerator ； information network

【中圖分類號】TM619 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）05-0139-02

1 概述

太原市同舟能源有限公司投產于2007年，是山西省日垃圾處理量最大的一座垃圾焚燒發電廠，設計安裝三臺焚燒爐，日處理垃圾1000t；焚燒爐采用TIF型雙內循環流化床鍋爐燃燒工藝。系統燃燒的控制采用DCS系統集中控制模式。該DCS系統采用上海山武自動化技術公司的產品和技術，它的硬件特點是DOPC站主控制器MSC的數量冗余三塊配置，執行三取二的邏輯判斷工作模式，即必須同時滿足至少有兩塊控制器處于正常工作模式，控制站才能正常工作，這樣的配置和工作模式比常規的雙冗余工作模式提高了系統的可靠性；除此以外，該系統的控制總線及上位機通信、網絡交換、工作電源模塊配置模式均為雙冗余硬件配置，每站均根據I/O點數配置相應數量的AO、AI、DO、DI模件，同舟公司的DCS系統依據焚燒爐工藝的設計整體布局，焚燒爐主控制站包括四個，分別是：A、B、C線焚燒爐控制站和公用系統設備控制站；同時，每個主站配有相應的I/O模件柜。遠程輔助I/O站三個，分別控制生產水泵系統、循環冷卻水系統、化學水系統，遠程輔助I/O站的功能是通過光纖傳輸把遠程站點的A/D信號模件和光電信號模件與DOPC控制站連接起來，實現遠程的數據接入和控制就地設備；同舟DCS系統的外圍驅動執行機構采用的是電氣高壓設備保護裝置、電動執行器、氣動執行機構配套智能定位器或調節器、ZJK角行程執行器，DCS系統的外圍輸入信號除無源數字量輸入節點信號外，就是模擬高電平電壓信號（溫度）、智能變送器（4-20MPa）信號（壓力、流量等）。[1]

2 完善前的系統運行狀態

同舟公司的焚燒爐燃燒及主要轉機控制全部由DCS系統實現，具體操作由司爐在DCS系統的操作員站D0SS通過操作控制界面進行啟動、停止操作，指令通過確認和IP協議通訊到達DOPC控制站運算，并將運算指令通過控制總線發送到對應的DO或AO模件的通道，數字指令通過隔離繼電器控制電動設備，模擬指令直接控制智能設備；這樣的設計能夠滿足焚燒系統正常情況的操作，設計思路簡單——實現分散集中控制功能，但是，忽略了DCS系統故障情況下對外圍設備的控制。給整個系統的安全運行和故障應急操作帶來隱患。結合電力安全25項反事故措施要求，公司決定對DCS系統控制的主設備增加遠程后備手操，并能夠與DCS系統控制輸出電源進行有效切換，實現故障應急和檢修狀態下操作功能。

3 設計思路

在不改變和不影響原DCS系統整體功能的情況下，在DCS系統I/O機柜與受控執行設備之間，物理安裝手動控制盤柜，并且，此控制盤柜由DCS系統數字量控制電動執行機構的電源接入上采用手動、自動轉換開關，實現與DCS的分別獨立控制；而具有模擬量輸出實現智能控制的操作器的工作電源采用熱工系統UPS輸出電源接入，從而保證廠用電出現異常失電故障狀態時，能夠有效地通過DCS系統的UPS電源正常供電，同時，智能操作器面板有遠方就地轉換功能和高負載直流電源型輸出功能，可以很方便地實現DCS系統模擬量直接輸出控制和由智能操作器面板切換至本地手動輸出模擬信號來控制。根據同舟公司焚燒爐實際運行可能出現的應急安全操作，分析決定對外圍五個設備增加手動操作功能，主要是：引風機電機的啟停、汽包事故放水電動門、汽包安全一次電動門、汽包安全調節二次門和主給水調節門。

控制盤柜內部接線電路圖如圖1、圖2所示：

4 改造后的投運效果

①為DCS系統增加了后備手操功能，提高了同舟公司焚燒爐控制系統的安全可靠性，避免了DCS系統整體故障、失電、通信錯誤導致的應急措施無法實施的現象發生；②給焚燒爐正常運行過程中消缺增加了一種安全閉鎖環節，這樣可以保證人員在對外圍設備進行檢修時，通過切該后備手操控制換到遠方手動狀態，就可避免運行人員DCS誤操作導致的人員、設備的危害；③在控制功能上很好切入到原設計系統，使得后備手操的控制功能很好的作為焚燒控制的補充，整體完善了同舟公司的垃圾焚燒安全設施措施。[2]

5 結語

對垃圾焚燒線和部分公用工程進行集中監視管理和分散控制，監控層級具有熱備用操作站，控制級具有冗余配置的控制功能；符合工業自動化控制的發展方向，且已經非常成熟，但是，同舟公司單純以CRT和操作鍵盤為主要監視、操作手段，并不能完全保證焚燒爐的安全運行，應當結合已經很成熟的燃煤發電廠自動控制系統的設計思路，在集控室設計少量重要參數及回路的監視和控制儀表，實踐證明同舟公司重要設備和參數儀表的后備手操在保證安全運行方面是非常必要的。

【參考文獻】

【1】楊征.城市垃圾焚燒發電發展現狀與展望[J].中國資源綜合利用，2016（12） ：33-35.

【2】劉益成.垃圾焚燒發電廠燃燒控制對策[J].山東工業技術，2017（04）：183-184.