蒸汽發(fā)電自動化控制技術(shù)分析

代洋

摘要：文章主要結(jié)合蒸汽發(fā)電自動化控制系統(tǒng)實際運行情況，在對整個蒸汽發(fā)電自動化控制系統(tǒng)主要功能進行分析介紹的基礎(chǔ)之上，探討了相關(guān)的自動化控制技術(shù)，包括數(shù)據(jù)保障技術(shù)、冗余切換技術(shù)，以及通訊控制技術(shù)這幾個方面。

關(guān)鍵詞：蒸汽發(fā)電；自動化控制；技術(shù)分析

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）09-0064-02

蒸汽發(fā)電自動化控制技術(shù)是鋼鐵企業(yè)踐行節(jié)能減排中的主要技術(shù)性措施之一，該系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)的綜合應(yīng)用可在提高鋼鐵企業(yè)環(huán)境保護能力方面發(fā)揮顯著的價值與功效。我公司當(dāng)前所應(yīng)用的蒸汽發(fā)電自動化控制技術(shù)具有簡潔性、靈活性、安全性的優(yōu)勢，程序設(shè)計安全可靠，可支持包括運行參數(shù)監(jiān)控、聲光報警、生產(chǎn)操作、歷史趨勢分析、狀態(tài)監(jiān)控、以及生產(chǎn)調(diào)度在內(nèi)的多個方面的功能，以達到保障系統(tǒng)完整性的目的。文章即針對該問題進行分析與探討。

1 蒸汽發(fā)電自動化控制系統(tǒng)功能分析

1.1 操作管理功能

整個蒸汽發(fā)電自動化控制系統(tǒng)配備有2臺相互獨立運行的操作員站上位機支持以及1臺獨立運行的工程師站DCS控制技術(shù)。在系統(tǒng)實際運行過程當(dāng)中，操作人員基于交換機支持，與DCS控制進行數(shù)據(jù)交互，同時可下達相關(guān)的操作指令，還具備包括動態(tài)顯示、信息指導(dǎo)、報表打印、報警彈出、以及硬件診斷等多個方面的功能。引入管理操作功能下，整個蒸汽發(fā)電機的生產(chǎn)情況能夠得到實時的反應(yīng)以及靈活的控制。

1.2 采集控制功能

在過程站當(dāng)中，主要的工作任務(wù)包括：數(shù)據(jù)采集、運行監(jiān)測、數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)、指令執(zhí)行、邏輯控制、以及順序控制等多個方面。運行監(jiān)測單元通過壓力檢測、流量檢測的方式，配合配電器，接入檢測安全栓，具體檢測數(shù)據(jù)可通過信號輸出模塊加以呈現(xiàn)，此階段為采集單元。而在數(shù)據(jù)運算及調(diào)節(jié)單元當(dāng)中，主要通過操作站支持進行信號輸出，同時可支持對系統(tǒng)安全柵的合理操作。最后，進入執(zhí)行單元完成整個采集控制任務(wù)（電動蝶閥）。

1.3 自投解功能

從整個蒸汽發(fā)電自動控制系統(tǒng)運行特定的角度上進行考慮，認為需要針對包括盤車電機、高壓油泵、直流油泵、以及交流油泵在內(nèi)的相關(guān)設(shè)備進行自投解功能的設(shè)置工作。自投解功能下支持油泵的聯(lián)鎖啟停、射水泵的交叉?zhèn)溆?、以及凝結(jié)泵的交叉?zhèn)溆?。以盤車為例，自投解功能下的預(yù)設(shè)條件分別為：自動投入條件滿足機組轉(zhuǎn)動速度≤15.0r/min；潤滑油壓處于正常水平；電機處于自動位狀態(tài)；頂軸油壓處于正常水平。自動解除條件滿足機組轉(zhuǎn)動速度≥200.0r/min。

1.4 綜合安全保護功能

我公司整個蒸汽發(fā)電自動控制系統(tǒng)中綜合安全保護功能的實現(xiàn)建立在DCS分散控制系統(tǒng)基礎(chǔ)之上完成。系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下，可基于Bently3500以及505E實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息交換，以滿足機組安全聯(lián)鎖方面的需求。具體的運行原理為：Bently3500支持對整個自動控制系統(tǒng)軸振參數(shù)、機組轉(zhuǎn)動速度、軸位移參數(shù)、以及脹差參數(shù)的動態(tài)檢測，所檢測數(shù)據(jù)可直接傳輸至DCS分散控制系統(tǒng)當(dāng)中。同時，505E支持對機組轉(zhuǎn)動速度的檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果進行轉(zhuǎn)動速度、以及運行負荷水平的干預(yù)，達到控制機組調(diào)節(jié)氣門的目的。

2 蒸汽發(fā)電自動化控制關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 數(shù)據(jù)保障技術(shù)

研究指出：為最大限度的保障整個蒸汽發(fā)電自動控制系統(tǒng)運行的可靠、安全，數(shù)據(jù)安全的保障工作是首要關(guān)注的問題之一。而保障數(shù)據(jù)安全則需要從系統(tǒng)環(huán)境的抗干擾性方面入手。除按照常規(guī)模式對自動控制系統(tǒng)Bently3500以及505E進行必要的接地保護以外，還需要重視對DCS分散控制系統(tǒng)的接地處理。接地過程中，要求關(guān)注以下幾個方面的問題：首先，從對接地線的選擇角度上來說，結(jié)合我廠整個蒸汽發(fā)電自動控制系統(tǒng)的運行環(huán)境來看，建議機柜使用35.0mm以上銅質(zhì)導(dǎo)線作為接地線，連接裝置接地排；同時，確保間隔機柜所對應(yīng)PE棒電阻始終≤100.0mΩ；其次，要求過程電纜屏蔽層能夠與機柜接地保持直接連接關(guān)系；并且，針對系統(tǒng)對應(yīng)Profibus-DP電纜屏蔽層而言，還需要按照單點模式進行接地，一端屏蔽層需要與控制器安裝架連接，并妥善固定；最后，從控制器接地的角度上來說，在對控制器進行接地處理的過程當(dāng)中，要求使用鋼絲網(wǎng)接地寬帶，將其與機柜金屬表面進行連接。機柜的選擇應(yīng)當(dāng)遵循就近原則。同時，所選擇的鋼絲網(wǎng)接地寬度要求長度在0～300.0mm范圍內(nèi)，截面面積在16.0mm2以上，以此保障接地的安全可靠。

2.2 冗余切換技術(shù)

從提高整個蒸汽發(fā)電自動控制系統(tǒng)運行水平的角度上來說，最佳的冗余條件為控制器1：1冗余。為達到這一目標，可在系統(tǒng)控制中引入2個現(xiàn)場控制器，確保主控制器與從控制器之間的靈活切換。同時，單個控制器上均配置有兩個獨立運行的網(wǎng)卡，其中一張網(wǎng)卡可作用于對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)載體，而另一張網(wǎng)卡則作用于冗余通訊的鏈接。在兩張網(wǎng)卡的相互配合下，可確保主控制器與從控制器的信息同步。換句話來說，在整個蒸汽發(fā)電自動控制系統(tǒng)的運行期間，一旦主控制器出現(xiàn)運行故障，從控制器可利用同步信息，及時接替主控制器工作，以避免系統(tǒng)運行受到影響。不但如此，控制系統(tǒng)運行期間所形成的組態(tài)數(shù)據(jù)以及實時信息可直接儲存于RAM當(dāng)中，網(wǎng)卡上設(shè)置有該RAM裝置對應(yīng)的備用電池，即便出現(xiàn)掉電的特殊情況，也不會造成組態(tài)數(shù)據(jù)丟失，提高了整個系統(tǒng)的安全性。

2.3 通訊控制技術(shù)

在蒸汽發(fā)電自動化控制系統(tǒng)的運行期間，505E控制器可在Modbus通訊端口的支持下，實現(xiàn)與DCS分散控制系統(tǒng)的信息通訊，整個通訊期間，所支持的傳輸協(xié)議包括RS-232、RS422、RS-485等多種類型?？梢哉f，通過對Modbus通訊端口的應(yīng)用，能夠基于傳輸協(xié)議確定主通訊設(shè)備、從通訊設(shè)備之間如何連接，如何進行信息數(shù)據(jù)的交換，如何對故障缺陷進行檢測。結(jié)合我廠現(xiàn)運行蒸汽發(fā)電自動化控制系統(tǒng)的實際情況來看，505E控制器所對應(yīng)的傳輸協(xié)議選擇為RS422協(xié)議，對其運行參數(shù)以及操作控制方式進行持續(xù)性監(jiān)督控制，但，不會對505E自身控制產(chǎn)生影響。不但如此，操作人員還可及時獲取有關(guān)Modbus的地址信息，從而及時把握機組運行情況，并對故障原因進行分析。

3 結(jié)語

我公司在將蒸汽發(fā)電自動化控制系統(tǒng)引入正常生產(chǎn)運行體系后，整個控制系統(tǒng)運行良好，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，整個自動化控制系統(tǒng)各項生產(chǎn)技術(shù)指針均可滿足我廠當(dāng)前生產(chǎn)工藝的實際需求，本系統(tǒng)控制下相關(guān)電氣設(shè)備持續(xù)運轉(zhuǎn)正常，運行1年時間內(nèi)未出現(xiàn)明顯的故障缺陷。同時，證實整套蒸汽發(fā)電自動化控制系統(tǒng)在提高我廠節(jié)能環(huán)保效益方面意義顯著，希望能夠引起同行人員的廣泛關(guān)注與重視。

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